SU1022059A1 - Устройство дл измерени изменений сопротивлени - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ , ИЗМЕНЕНИЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащее мостовую измерительную цепь, диагональ питани  которой подключена к первому блоку питани , цифровой делитель напр жени , один нерегулируемый вывод которого соединен с одно из вершин измерительной диагонали мостовой измерительной цепи и с первой клеладой второго блока питани , а регулируемый вывод - с одним входом компаратора напр жений, другой вход которого соединен с одной КЗ вершин измерительной диагонали мостовой измерительной цепи, выход коушаратора напр жений соединен с входом блока управлени , один выход которого соединен с регулируемЁМ выводом цифрового делител  напр жени , отличающеес   тем, что, с целью повышени  точности и расширени  диапазона измерени , в него введены блок пам ти, блок делени  на два, блок перемножени , генератор единицы, блок сложени , блок индикации и дополнительный резистор, включенный между вторьвл нерегулируемьм выводом цифрового делител  напр жени  и второй клеммой второго блока питани , вход блока пам ти подключен к второму выходу блока управлени , а выход его соединен с входами блока делени  на два и-блока пе ремножени , выход блока делени  на два соединен с одним входом блока сложени , другой вход которого соеди-S иен с выходом генератора единицы, выход блока сложени  соединен с вторым входом блока перемножени , выход которого соединен с блоком индикации .

Description

Изобретение относитс  к измерительной Технике и может быть исполь зовано в устройствах дл  измерени  относительного изменени  сопротивле ни  тензорезисторов, терморезисторов и пр, Дл  измерени  изменени  сопротив лени , в частности, тензорезисторов известна мостова  измерительна  цеп одна ветвь которой составлена из испытуемого резистора и меры, а дру га  ветвь - из резисторов отношёйи . имеющих равные сопротивлени  fl . Недостаток его состоит в том что при компенсационном методе измерени  когда выходное напр жение мостовой измерительной цепи уравновешиваетс  напр жением делител , возникает мето дическа  погрешность вследствие того что при одном рабочем плече выходное напр жение мостовой измерительной цели нелинейно зависит от изменени  относительного изменени  сопротивлени , а выходное напр жение делител  линейно зависит от .введенного коэффициента передачи. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению  вл етс  устройство, содержащее мостовую измерительную цепь, подключенную к первому источнику напр жени , мостовую цепь, составленную из прецизионных резисторов, образующих ветвь плеч отношени , и измен емой меры, составленной из магазинов сопротивлени , включенных дифференциально , и образукнцих последовательный делитель,  вл ющийс  второй ветвью моста, который подключен к второму источнику напр жени , одна вершина измерительной диагонали первой мостовой цепи подключена к общей точке плеч отношени  второй мостовой цепи, друга , вершина измерительной диагонали первой мостовой цепи подключена к первому входу дифференциал ного усилител , второй вход которого подключен к общей точке второй ветви второй мостовой цепи, а выход дифференциальногоусилител  подключен к компаратору напр жений f2 j. Недостатком его  вл етс  то, что при уравновешивании выходного напр жени  первой мостовой цепи напр жением , снимаемым с второй мостовой цепи, возникает методическа  погрешность , вследствие нелинейной зависимости выходного напр жени  первой мостовой цепи от изменени  относительного изменени  сопротивлени  одного рабочего плеча и линейной зависимости компенсирующего напр жени , снимаемого с второй мостовой цепи, в которой переменными  вл ютс  два плеча одной ветви, котора  тем больше, чем больше относительное изменение сопротивлени  плеча второй мостовой цепи, что ограничивает верх НИИ пре;с1ел измерени  относительноro изменени  сопротивлени  допустимой погрешностью. Цель изобретени  - повышение точности измерени  и расширени  диапазона измерени  относительного изменени  сопротивлени , Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  изменений сопротивлени , содержащее мостовую измерительную цепь, диагональ питани  которой подключена к первому блоку питани , цифровой делитель напр жени ,один нерегулируемый вывод которого соединен с одной из вершин измерительной диагонали мостоврй измерительной цепи и с первой клеммой второго блока питани , а регулируемый вывод - с одним вхо .дом компаратора напр жений, другой вход которого сеединен с одной из вершин измерительной диагонали мостовой измерительной цепи, выход компаратора напр жений соединен с входом блока управлени , один выход которого соединен с регулируемым выводом Цифрового делител  напр жени , введены блок пам ти, блок делени  на два, блок перемножени , генератор единицы, блок сложени , блок индикации и дополнительный резистор, включенный между вторым нерегулируемым выводом цифрового делител  напр жени  и второй клеммой второго блока питани , вход блока пам ти подключен к второму выходу блока управлени , а выход его соединен с входами блока делени  на два и блока перемножени , выход блока делени  на два соединен с одним входом блока сложени , другой вход которого соединен с выходом генератора единицы, выход блока сложени  соединен с вторым входом блока перемножени , выход ко .торого соединен с блоком индикации. Указанные отличительные признаки позвол ют уменьшить погрешность от нелинейности за счет коррекций ре .зультата измерени  и расширить диапазон измерени  в. сторону увеличени  верхнего предела измерени  относительного изменени  сопротивлени . На чертеже приведена структурна  .схема Устройства.. Устройство содержит мостовую измерительную цепь 1, блок 2 питани , компаратор 3 напр жений, дополнительный резистор 4, цифровой делитель 5 напр жени , блок б управлени ,, блок 7 питани , блок 8 пам ти, блок 9 делени  на два, блок 10 перемножени , блок 11 индикации, блок 12 сложени , генератор 13 единицы. В устройстве две вершины диагонали питани  МОСТОВОЙ измерительной цепи 1, подключены к первому источнику 2 питани , одна вершина измерительной диагонали мостовой измерител ной цепи подключена к первому нерегу лируемому ВЫВОДУ цифрового делител  напр жени  и к первой клемме второго .блока7 питани , втора  вершина измерительной диагонали подключена к первсшу входу компаратора 3 напр жений . Дополнительный резистор 4 включен между вторым нерегулируемым выводом цифрового делител  5 напр жени  и второй клеммой второго блока 7 питани . Регулируемый вывод циф рового делител  5 напр жени  подключен к второму входу компаратора 3 на пр жений. Выход компаратора 3 напр жений подключен к входу блока 6 управлени , выходы которого подключены к входу (управл ющему) цифрового делител  5 напр жени  и к входу блока 8 пам ти, а выход последнего одновре менно подключен к входам блока 9 делени  н два и блока 1О перемножени ,, Выход блока 9 делени  на два подключен к первому входу блока 12 сложени , к второму входу которого подключен выход генератора 13 единиьцл , а выход блока 12 сложени  подключен к второму входу блока 10 перемножени  , В(:1ход которого подключен к блоку 11 индикации. Устройство работает следующим образом . Ш ходное напр жение мостовой изме рительной цепи при t, -i . ..-Л -гт:ггЬ-« 1 К.4-1 где (Jf - выходное напр жение мостовой измерительной цепи и - напр жение питани  мосто . вой измерительной цепи (выходное напр жение первого источника питани ); с - коэффициент симметрии мостовой измерительной цепиJ К - относительное изменение,со противлени  первого плеча мостовой измерительной цепи. При К 1 выражение (1) принимает « . .,. Выходное Нсшр жение делител  опре дел етс  выражением . ;Где Цд - выходное напр жение целител U2 - напр жение питани  делител  (выходное напр жение второго блока питани ) - часть сопротивлени  делител , с которой снимаетс  компенсирукщее . напр жение; Йд - полное сопротивление делител  . Из услови  равновеси  напр жений д, и можно определить г. Приравниа  правые части выражений (2) и (3) реша  полученное уравнение относиельно Г| , получим: X А Uj, 4() При условии выражение (4) упрощаетс  -о . (5 ;W4{ +ei/2; Как следует из (5) зависимость t от нелинейна. Дл  расчета общего сопротивлени  (д. делител  выражение (5) следует пйивести к линейному виду :к т- 1Общее сопротивление делител  R можно рассчитать, задавшись верхним пределом измерени  , и величиной г,, соответствующей этому пределу. Так, дл  e-tmcix и г-к. 1000 Ом сопротивление Рд 4000000 м, а дл  ® значении Гк общее сопротивление делител  40000 Ом. Добавочное сопротивление Кд определ етс  по Формуле Л А кВыполнение этих условий позвол ет получить отсчет относительного изменени  сопротивлени  в виде е где - отсчет относительного изменени  сопротивлени J г - введенное значение сопротивлени  магазина в СОмЗ -ах, с которого снимаетс  компенсирукнцее напр жение, п - показатель степени, целое число. . Как следует из (5) отсчет будет получен с погрешностью «- -5л. i+eV2 Если бы было известно действительное значение Е-) , то погрешность можно бы было устранить путем умножени  результата на множитель ). Однако действительное значение неизвестно , а известна его оценка g. Тем не менее,, умножением результата измерени  g на множитель () удаетс  снизить погрешность результата измерени  E(.f)- ПО)

Например, при t 0,1 отсчет ,095238, что дает погрешность 24,7%. После коррекции по формуле ji|10) значение е составит 0,099773, что дает погрешность .0,23%.

Эту операцию можно проделать многократно в соответствии с выражение

V

п.-,о(-Т-)

(11)

k

-оценка (результат) измёре где е

о ни 

-пор дковый,номер результап та после коррекции.

В соответствии с этим результат измерени  запоминают в блоке 8 пам ти . С выхода блока 8 пам ти сигналы одновременно поступают в блок 9 делени  на два и на первый вход блока 10 перемножени . С выхода блока 9 делени  на два получают сигнал , который поступает на первый вход блока 12 сложени , на второй вход которой поступает i свыхода генератора 13 единицы. На выходе блока 12 сложени  получают сигнал i + , который поступает на второй вход блока 10 перемножени В результате на выходе блока 10 пербмножени  получают сигнал ,(l+ ), который и поступает в блок индикации.

Эффективность предлагаемого -тех нического решени  видна из сопоставлени  погрешностей результата измерени .до коррекции и после. При действительном значении §«0,1 результат измерени , в соответствии с (9) будет равен ,095238, что дает погрешность . После коррекции в соответствии с (10) результат равен ,099773,что дает погрешность ,23%, т.е. погрешность снизилась больше чем на пор док . После второй коррекции в соответствии с (11) результат будет ,099989, что дает погрешность ,01%, т.е. по сравнению с результатом первого измерени  погрешнЬсть снизилась в 470 раз.

Введение новых блоков позвол  ет добитьс ,во-первых,существенного снижени  погрешности и, во-вторых, расширени  диапазона измерени  в сторону больших значений.

Это позвол ет повысить качество измерений и расширить функциональные возможности устройства.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащее мостовую измерительную цепь, диагональ питания которой подключена к Первому блоку питания, цифровой делитель напряжения, один нерегулируемый вывод которого соединен с одной из вершин измерительной диагонали мостовой измерительной цепи и с первой клеммой второго блока питания, а регулируемый вывод - с одним входом компаратора напряжений, другой вход которого соединен с одной из вершин измерительной диагонали мостовой измерительной цепи, выход компаратора напряжений соединен с входом блока управления, один выход которого соединен с регулируемьы выводом цифрового делителя напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, в него введены блок памяти, блок деления на два, блок перемножения, генератор единицы, блок сложения, блок индикации и дополнительный резистор, включенный между вторьвч нерегулируемым выводом цифрового делителя напряжения и второй клеммой второго блока питания, вход блока памяти под-® ключей к второму выходу блока управления, а выход его соединен с входами блока деления на два и блока перемножения, выход блока деления на два соединен с одним входом блока сложения, другой вход которого соединен с выходом генератора единицы, выход блока сложения соединен с вторым входом блока перемножения, выход которого соединен с блоком индикации.

   (Л

   СП СО