RU94719U1

RU94719U1 - RESISTANCE CHANGE METER

Info

Publication number: RU94719U1
Application number: RU2010100041/22U
Authority: RU
Inventors: Валерий Григорьевич Максименко; Любовь Ивановна Максименко
Original assignee: Учреждение Российской академии наук Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН
Priority date: 2010-01-11
Filing date: 2010-01-11
Publication date: 2010-05-27

Abstract

Измеритель изменения сопротивления, содержащий генератор переменного тока, первый и второй амплитудные детекторы, усилитель и индикатор, причем первый выход генератора подключен к входу первого амплитудного детектора, второй выход генератора соединен со входом усилителя, к выходу которого подключен второй амплитудный детектор, отличающийся тем, что в него введены блок вычитания, полосовой фильтр и интегратор, а усилитель выполнен регулируемым, при этом первый и второй входы блока вычитания соединены с выходами соответственно первого и второго амплитудных детекторов, выход блока вычитания через интегратор соединен с управляющим входом усилителя и через полосовой фильтр - с индикатором. A resistance change meter comprising an alternating current generator, first and second amplitude detectors, an amplifier and an indicator, the first output of the generator connected to the input of the first amplitude detector, the second output of the generator connected to the input of the amplifier, the output of which is connected to the second amplitude detector, characterized in that a subtraction block, a band-pass filter and an integrator are introduced into it, and the amplifier is made adjustable, while the first and second inputs of the subtraction block are connected to the outputs of the first second amplitude detector, the output of the subtracting unit is connected via an integrator to the control input of the amplifier through a bandpass filter and - indicator.

Description

Полезная модель относится к электроизмерениям и может быть использована для измерения изменения сопротивления различных датчиков, в частности, электродных датчиков для электролитов, а также датчиков реографов и реометров, сопротивление которых зависит от кровенаполнения тканей живого организма.The utility model relates to electrical measurements and can be used to measure changes in the resistance of various sensors, in particular, electrode sensors for electrolytes, as well as rheograph and rheometer sensors, the resistance of which depends on the blood supply to the tissues of a living organism.

Известен мост постоянного тока, применяющийся для измерения малых изменений активного сопротивления. Однако он не применим для сопротивлений, содержащих реактивную составляющую [1, с.148].Known DC bridge, used to measure small changes in active resistance. However, it is not applicable for resistances containing a reactive component [1, p.148].

Известен процентный мост переменного тока, который применяют для измерения относительного отклонения модуля полного сопротивления от его фиксированного среднего значения [1, с.249]. Недостатком известного устройства является невозможность проведения измерений при неконтролируемом изменении средней величины сопротивления.The percentage bridge of alternating current is known, which is used to measure the relative deviation of the impedance module from its fixed average value [1, p.249]. A disadvantage of the known device is the inability to take measurements with an uncontrolled change in the average resistance value.

Наиболее близким по технической сущности является кондуктометр для измерения сопротивления электролитов [2]. Он содержит генератор переменного тока, первый и второй амплитудные детекторы, усилитель и индикатор, причем первый выход генератора подключен ко входу первого амплитудного детектора, второй выход генератора соединен с измеряемым сопротивлением и входом усилителя, к выходу которого подключен второй амплитудный детектор, а между выходами первого и второго амплитудного детектора включен индикатор. Индикатор измеряет разность напряжений измерительного и опорного канала, которое пропорционально разности измеряемого сопротивления и некоторого эталонного его значения. Для увеличения чувствительности, то есть обеспечения возможности измерения малых отклонений сопротивления, снимаемое с измеряемого сопротивления напряжение усиливается. При этом диапазон показаний индикатора сужается. Поэтому недостатком прототипа также является невозможность проведения измерений при неконтролируемом изменении средней величины сопротивления.The closest in technical essence is a conductometer for measuring the resistance of electrolytes [2]. It contains an alternating current generator, first and second amplitude detectors, an amplifier and an indicator, the first output of the generator connected to the input of the first amplitude detector, the second output of the generator connected to the measured resistance and the input of the amplifier, the output of which is connected to the second amplitude detector, and between the outputs of the first and the second amplitude detector is on indicator. The indicator measures the voltage difference of the measuring and reference channel, which is proportional to the difference of the measured resistance and its reference value. To increase the sensitivity, that is, to enable the measurement of small resistance deviations, the voltage taken from the measured resistance is amplified. At the same time, the indicator range is narrowing. Therefore, the disadvantage of the prototype is the impossibility of taking measurements with an uncontrolled change in the average value of resistance.

Технический результат предложенной полезной модели заключается в расширении области применения измерителя, а именно в том, что он позволяет измерять кратковременные относительные изменения сопротивления, чье среднее значение медленно изменяется в значительных пределах.The technical result of the proposed utility model is to expand the scope of the meter, namely, that it allows you to measure short-term relative changes in resistance, whose average value slowly changes over a wide range.

Технический результат достигается тем, что в измеритель изменения сопротивления, содержащий генератор переменного тока, первый и второй амплитудные детекторы, усилитель и индикатор, причем первый выход генератора подключен к входу первого амплитудного детектора, второй выход генератора соединен со входом усилителя, к выходу которого подключен второй амплитудный детектор, введены блок вычитания, полосовой фильтр и интегратор, а усилитель выполнен регулируемым, при этом первый и второй вход блока вычитания соединены с выходами соответственно первого и второго амплитудного детектора, выход блока вычитания через интегратор соединен с управляющим входом усилителя и через полосовой фильтр с индикатором.The technical result is achieved by the fact that in a resistance change meter containing an alternating current generator, first and second amplitude detectors, an amplifier and an indicator, the first output of the generator is connected to the input of the first amplitude detector, the second output of the generator is connected to the input of the amplifier, the second of which is connected an amplitude detector, a subtraction block, a bandpass filter and an integrator are introduced, and the amplifier is adjustable, while the first and second input of the subtraction block are connected to the outputs, respectively In the first and second amplitude detectors, the output of the subtraction unit through the integrator is connected to the control input of the amplifier and through a bandpass filter with an indicator.

Измеритель относительного изменения сопротивления изображен на фиг.1 и содержит генератор переменного тока 1, первый амплитудный детектор 2, регулируемый усилитель 3, второй амплитудный детектор 4, блок вычитания 5, полосовой фильтр 6, индикатор 7, интегратор 8.The relative resistance change meter is shown in FIG. 1 and contains an alternating current generator 1, a first amplitude detector 2, an adjustable amplifier 3, a second amplitude detector 4, a subtraction unit 5, a bandpass filter 6, an indicator 7, an integrator 8.

Измеритель работает следующим образом. Генератор 1 работает на частоте порядка 100 кГц. Сигнал с его первого выхода поступает на первый амплитудный детектор 2, на выходе которого формируется постоянное опорное напряжение, пропорциональное амплитуде выходного тока генератора 1 и имеющее небольшие пульсации, связанные с ее флуктуациями. Измеряемое сопротивление 9 включено между вторым выходом генератора 1 и общей шиной устройства. Выходное сопротивление генератора 1 по второму выходу много больше, чем измеряемое сопротивление 9, поэтому амплитуда тока не зависит от величины сопротивления 9. Следовательно, величина переменного напряжения, которое поступает с сопротивления 9 на вход регулируемого усилителя 3, определяется величиной измеряемого сопротивления. Выходное напряжение усилителя 3 детектируется вторым амплитудным детектором 4. Выходное напряжение последнего поступает на второй вход блока вычитания 5, на первый вход которого подается напряжение с выхода первого детектора 2. Блок вычитания формирует разность этих двух напряжений, которая через интегратор 8 подается на управляющий вход регулируемого усилителя 3. Тем самым образуется контур автоматической регулировки усиления, в результате действия которой постоянная составляющая напряжений на выходах детекторов 2 и 4 становится практически равной, выходное напряжение блока вычитания 5 близко к нулю. При изменении модуля сопротивления 9, напряжение на входе усилителя 3 изменяется. Следовательно, изменяется и его выходное напряжение, на выходе блока вычитания появляется разностное напряжение. Вследствие большой постоянной времени интегратора 8 коэффициент усиления регулируемого усилителя 3 не успевает измениться при кратковременных изменениях его входного напряжения. Поэтому сравнительно быстрые изменения выходного напряжения блока вычитания 5 передаются на индикатор 7 через полосовой фильтр 6, который, сужая полосу измерительного канала, отфильтровывает помехи и фликкер-шум, повышая чувствительность измерителя. Таким образом, при быстрых изменениях сопротивления 9 индикатор регистрирует скачок напряжения. Выходное напряжение первого детектора 2 представляет собой опорное напряжение, с которым сравниваются флуктуации выходного напряжения второго детектора 4, при том, что его среднее значение равно опорному. Поэтому индикатор 7 показывает относительное изменение выходного напряжения усилителя 3, следовательно, и относительное изменение сопротивления 9. Использование первого детектора 2 для формирования опорного напряжения позволяет уменьшить влияние флуктуации амплитуды тока генератора 1, поскольку они вычитаются в блоке вычитания, тем самым повысить точность и чувствительность обнаружения. Второй выход генератора с большим выходным сопротивлением может быть образован, в частности, последовательным включением резистора с большим сопротивлением к его первому входу. В качестве интегратора можно использовать интегрирующий дифференциальный усилитель с постоянной времени порядка 30 с. В качестве индикатора 7 может быть использован безынерционный индикатор, например типа «световая шкала» на светодиодах.The meter works as follows. Generator 1 operates at a frequency of the order of 100 kHz. The signal from its first output goes to the first amplitude detector 2, the output of which is formed by a constant reference voltage proportional to the amplitude of the output current of the generator 1 and having small ripples associated with its fluctuations. Measured resistance 9 is connected between the second output of the generator 1 and the common bus of the device. The output resistance of the generator 1 at the second output is much larger than the measured resistance 9, therefore, the amplitude of the current does not depend on the value of the resistance 9. Therefore, the magnitude of the alternating voltage that is supplied from the resistance 9 to the input of the adjustable amplifier 3 is determined by the value of the measured resistance. The output voltage of the amplifier 3 is detected by the second amplitude detector 4. The output voltage of the latter is supplied to the second input of the subtraction unit 5, the first input of which is supplied with the voltage from the output of the first detector 2. The subtraction unit generates the difference of these two voltages, which is fed through the integrator 8 to the control input of the adjustable amplifier 3. Thus, an automatic gain control loop is formed, as a result of which the constant component of the voltages at the outputs of the detectors 2 and 4 becomes practical cally equal to, the output voltage of the subtracting unit 5 close to zero. When you change the resistance module 9, the voltage at the input of the amplifier 3 changes. Consequently, its output voltage also changes; a difference voltage appears at the output of the subtraction block. Due to the large time constant of the integrator 8, the gain of the adjustable amplifier 3 does not have time to change with short-term changes in its input voltage. Therefore, relatively rapid changes in the output voltage of the subtraction unit 5 are transmitted to the indicator 7 through a band-pass filter 6, which, narrowing the band of the measuring channel, filters out noise and flicker noise, increasing the sensitivity of the meter. Thus, with rapid changes in resistance 9, the indicator registers a voltage surge. The output voltage of the first detector 2 is a reference voltage, with which fluctuations in the output voltage of the second detector 4 are compared, despite the fact that its average value is equal to the reference. Therefore, the indicator 7 shows the relative change in the output voltage of the amplifier 3, and therefore, the relative change in resistance 9. Using the first detector 2 to form the reference voltage allows you to reduce the influence of fluctuations in the amplitude of the current of the generator 1, since they are subtracted in the subtraction unit, thereby increasing the accuracy and sensitivity of detection . The second output of the generator with a large output resistance can be formed, in particular, by series connection of a resistor with a large resistance to its first input. An integrating differential amplifier with a time constant of the order of 30 s can be used as an integrator. As indicator 7, an inertia-free indicator can be used, for example of the “light scale” type on LEDs.

В отличие от прототипа, имеющего узкий диапазон измеряемого сопротивления, в заявленном устройстве медленное изменение среднего значения сопротивления даже в значительных пределах не приводит к его неработоспособности. Это достигается тем, что в него введены блоки и связи, образующие контур авторегулирования, который следит за медленными изменениями сопротивления и осуществляет автоподстройку измерителя.Unlike the prototype, having a narrow range of measured resistance, in the inventive device, a slow change in the average value of the resistance even to a significant extent does not lead to its inoperability. This is achieved by the fact that blocks and connections are introduced into it, forming an auto-regulation circuit, which monitors slow changes in resistance and performs automatic tuning of the meter.

ЛитератураLiterature

1. К.Б.Карандеев. Специальные методы электрических измерений. Госэнергоитздат, М-Л., 1963.1. K. B. Karandeyev. Special methods of electrical measurements. Gosenergoitzdat, ML, 1963.

2. Н.Г.Алексеев, В.А.Прохоров, К.В.Чмутов. Современные электронные приборы и схемы в физико-химическом исследовании. «Химия», М. 1971, с.211.2. N.G. Alekseev, V.A. Prokhorov, K.V. Chmutov. Modern electronic devices and circuits in physical and chemical research. “Chemistry”, M. 1971, p.211.

Claims

A resistance change meter comprising an alternating current generator, first and second amplitude detectors, an amplifier and an indicator, the first output of the generator connected to the input of the first amplitude detector, the second output of the generator connected to the input of the amplifier, the output of which is connected to the second amplitude detector, characterized in that a subtraction block, a band-pass filter and an integrator are introduced into it, and the amplifier is made adjustable, while the first and second inputs of the subtraction block are connected to the outputs of the first second amplitude detector, the output of the subtracting unit is connected via an integrator to the control input of the amplifier through a bandpass filter and - indicator.