SU1157479A1 - Устройство дл измерени сопротивлени - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащее генератор зар дных импульсов, образцовый конденсатор , нелинейньй элемент, об раэцовый резистор и нуль-орган, причем выход генератора зар дных имт пульсов через образцовый резистор соединен с анодом нелинейного элемента , катод которого соединен с входным зажимом и первой обкладкой образцового конденсатора, втора  рбкладка которого соединена с вторьм входным зажимом, другим выходом генератора зар дных импульсов и общей шиной устройства, в первый и второй входы нуль-органа соединены с первым и вторым выводами образцового резистора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены три источника линейно растущего напр жени , источник экспоненциально растущего напр жени , измеритель отнощени  двух напр жений , второй нуль-орган и блок уп-. равлени ,причем выход первого нульоргана соединен с первым входом блока управлени , третий выход генератора зар дных импульсов аоединен с входом установки в О первого источника линейно .растущего напр жени  и с вторым входом блока управлени , три вьпсода которого соединены с входами трех источников линейно растущего напр жени , четвертый выход блока управлени  соединен с входом установки в О второго источника линейно растущего напр жени , (Л п тый выход блока управлени  соединен с входом установки в О источника экспоненциально растущего напр жени  и третьего источника линейно растущего напр жени , выход второго источника линейно растущего напр жени  и выход источника экспоненциально растущего напр жени  Соединены с ел входами второго нуль-органа, выход ч которого соединен с третьим входом блока управлени  и с входом запуска 4: измерител  отношени  двух напр же ний, информационные входы которого СО соединены соответственно с выходами первого и третьего источников линейно растущего напр жени .

Description

I

Изобретение относитс  к электрометрии , а именно к электрометрическим методам и устройствам дл  изме рени  сопротивлени , и может быть ис пользовано дл  измерени  сопротивлени  из ол гщи изделий и аппаратуры, а также выходного сопротивлени  датчиков , например, электрохимических с твердым электролитом.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  сопротивлени  за счет устранени  нелинейности зависимости между измер емым сопротивлением и величиной, поступающей в измерительный блок (в данном слу чае интервал времени между началом формировани  линейно-измен ющегос  напр жени  и моментом пробо  нелинейного элемента ).

На фиг.1 представлена блок-схема устройства дл  измерени  сопротивлени , на фиг.2 - временные диаграммы, по сн гющие его работу.

Устройство дл  измерени  сопро тивлени  содержит генератор 1 зар дных импульсов, образцовый резистор 2 нелинейный элемент-опорный диод 3, образцовый конденсатор А, измер емое сопротивление 5, нуль-орган 6, источник 7 линейно растущего напр жени , блок 8 управлени , измеритель 9 отношени  двух напр жений, источник 10 линейно растущего напр жени  нуль-орган 11, источник 12 экспоненциально растущего напр жени , источник 13 линейно растущего напр жени  первый выход генератора 1 зар дных импульсов через резистор 2 и опорный диод 3 подключен к образцовому конденсатору 4, втора  обкладка которого заземлена и параллельно которому подключено измер емое сопротивление 5. Входы нуль-органа 6 подключены к резистор у 2. Третий выход генератора 1 зар дных импульсов напр жени  .подключен к входу установки в нуль первого источника 7 линейно растушего напр жени  и к второму входу блока 8 управлени , к первому входу, которого подключен выход нуль-органа 6. Выход источника 7 линейно растущего напр жени  подключен к первому информационному входу измерител  9 отношени  двух напр жений . Выход второго источника 10 линзйно растущего напр жени  подключен к первому входу второго нульоргана Ii, к второму входу которого подключен выход источника 12 экспо57А792

нр.нциально растущего напр жени . Выход нуль-органа 1 подключен к третьему входу блока 8 управлени  и к входу запуска измерител  9 отношени  5 двух напр жений, к второму информационному входу которого подключен выход третьего источника 13 линейно растущего напр жени . Первый, второй, третий, четвертый и п тый выходы

0 блока 8 управлени  подключены соответственно к входам первого, второго и третьего источников линейно растущего напр жени  7, 10 и 13 к входу установки в нуль второго IО источни5 1 линейно растущего напр жени  и к входам установки в нуль источника 12 экспонёнцис1ьно растущего напр же .ни  и третьего источника 13 линейно растущего напр жени .

Q Устройство дл  измерени  сопротивлени  работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатьтает на третьем выходе пр моугольные импульсы, а на первом - пр моугольные импуль5 сы зар да и следующие вслед за ними пилообразные импульсы обратной пол рности . Под воздействием импульсов зар да конденсатор (Сд) зар гкаетс  до напр жени  U импульса зар 0 да, а затем разр жаетс  через измер емое сопротивление (RJ,). Когда сумма напр жени  на конденсаторе и пилообразного напр жени  превысит напр жение пробо  опорного диода 3, 5 через опорный диод 3 и резистор 2 начинает протекать примерно посто нный ток. Начало возникновени  этого тока фиксируетс  нуль-органом 6. Источник 7 линейно растущего напр жео ни  преобразует интервал времени от начала формировани  линейно падающего напр жени  и до момента пробо  опорного элемента 3 в напр жение U. Второй источник 10 линейно растущего напр жени  преобразует в напр жение , и разность интервалов времени Т и Tj, где Tj TO, а TO равно Т при R JJ в 00 . Источник 12 экспоненциально растущего напр жени  пре- 0 образует напр жение 1) в интервал

времени Т, за который экспоненциально растущее с посто нной времени t к уровню Uj напр жение достигает уровн  Uj, где Uj - напр жение, которому равн лось бы U при К 0. Источник 13 растущего напр жени  преобразует интервал времени Т в напр жение U, пропорциональное этому интервалу. В момент равенства эк поненциально растущего напр жени  и уровню Uj, (в момент окончани  Т и окончани  формировани  напр жени  Llj.) производитс  нуль органом 1 запуск измерител  9 отношени  двух напр жений, который производит измерение и, к UyCuyUy).. Временна  Диаграмма « (фиг.2) изображает форму напр жени , подаваемого первого вьпсода генератора зар дных импульсов напр жени . Это напр жение через резистор 2 и опорный диод 3 поступает на цепь, где Сд образцовый конденсатор 4, а R X измер емое сопротивление 5. На третьем выходе генератора 1 напр жение по вл етс  во врем  наличи  зар дного напр жени -на втором выходе и равно нулю - во врем  линейно падающего участка напр жени  на втором выходе. Временна  диаграмма б (фиг.2) изображает фррму напр жени  на конденсаторе 4 и сопротивлении 5 относи тельио общей шины. Под воздействием зар дного импульса конденсатор 4 зар жаетс  до напр жени  О о (участок 1 временной диаграммы), а затем начинает разр жатьс  по экспоненте через измер емое сопротивление до момента пробо  д;иода 3 (участки 11 и III временной диаграммы). Пробой диода происходит тогда, когда разность между напр жением на конденсаторе 4 и линейно падающим отрицатель ным напр жением стане- равнь1м или больщим напр жением пробо . На временной диаграмме 5 (фиг.2) пунктиром показано линейно падающее от уровн  Напр жение пробо  со скорсстью , равной скорости падени  напр жени  на выходе генератора I (вре менна  диаграмма с«). Когда это услов ное напр жение, показанное пунктиром становитс  равным напр жению на конденсаторе С,, т.е. когда Unp- Kt U это означает, что U « Kt , т.е Еьтолн етс  условие пробо  опорного иода 3, при этом « Т. Временна  иаграмма 1 показывает форму тока, протекающего по резистору 2, Времен ные диаграммы о(, 5 и в (фиг.2Г демонстрируют работу известного устрой ства. Временна  диаграмма t иллюстриру ет работу первого источника 7 линейно растущего напр жени , который устанавливает в нуль импульсом с третьего выхода генератора I на участке 1 временной диаграммы и включаетс  на врем  Т:,, преобразу  интервал Т в напр жение U. Временна  диаграмма с иллюстрирует процесс получень  интервала посто нной длительности Т , котора  в t равна Т когда Ry . Случай, когда R11 00 иллюстриру етс  на временной диаграмме б отрез™ ком горизонтальной пр мой линии на уровне DO, так как при R, кон денсатор 4 не разр жаетс  и Т Т ео . На временной диаграмме е изображен процесс преобразовани  разности интервалов Т,-Т в напр жении U, который производитс  путем включени  блоком управлени  второго источника 10 линейно растущего напр жени  на врем  участка 111 временной диаграммы , т.е. на врем  (одновибратор , вьфабатывающий импульс длительностью Тр, входит в состав блока 8 управлени  и отдельно на фиг.1 не показан). Установка в нуль второго источника 10 линейно растущего напр жени  производитс  блоком 8 управлени  на унастках 1 и 1I временной диаграммы фиг.2. На этой же диаграмме е изображен процесс формировани  экспоненциально растущего напр женж  и. , который осуществл етс  источником 12 экспоненциально растущего напр жени  который переводитс  блоком 8 управлени  в нулевое состо  ние на участках I - И1 временной диаграммы. Экспоненциально растущее с посто нной времени Т напр жение начинает формироватьс  в начале участка fV временной диаграммы, т.е. в момент пробо  нелинейного элемента 3. В этот момент блок управлени  прекращает установку в нуль источника 12. Напр жение и стремитс  к уровню U.. Uj - напр жение, которому равн лось бы и, при RV 0. Процесс получени  RX U при R. О показан на диаге тонкой линней, Т при этом На диаграмме ж изображен процесс получени  интервала Т от момента начала формировани  напр жени  U до омента равенства этого напр жени  напр жению U, который фиксируетс  уль-органом П. На диаграмме поазан процесс формировани  напр жеSП57/ ни  Uy , который осуществл етс  третьим источником 13 линейно растущего| напр жени . Источник 13 включаетс  на врем  Tj блоком управлени  (участок IV 5 временной диаграммы). На участках 1 .,, „14 111 временной диаграммы источник 13, так же как и источник 12, устанавллваетс  в нуль. В момент равенства напр жени  в U4 напр жению U,j второй нуль-орган 11 запускает измеритель 9 отношени  двух напр жений, который измер ет ногаение и пропорциональное измер емому сопротивлению R. Отно-15 шение напр жений U и U пропорцио нально измер емому сопротивлению R. Конденсатор 4 (С,, )в момент начала формировани  линейно измен ющегос  напр жени  начинает разр жатьс 20 через измер емое сопротивление с посто нной времени t - от напр жени  Up по экспоненте Uj.(t) В то же врем  линейно измен ющеес  напр жение Ujt) -Kt, растет. Пробой нелинейного элемента поступает тогда, когда Uc(t) - Unit) становитс  большеU, где и„др напр жение пробо  нелинейного элемента. Исход  из этого, определи- 30 ют зависимость между временем Т и измер емым сопротивлением -г. и, u.t-. к,т, и,,р. (1). °--тч пор-- Отсюда вытекает, чтоjj R г Ill25 s- ( I (1.) и -К Т пор Ii Записывают выражениедп  величины 49 снижени  напр жени  на образцовом конденсаторе 4 (Coj за врем  Т, . , u.u.(i-,-:b--K (3) Записьшают также выражение дл  на-пр жени  U,(.t) и,(Т - . при t « Т , и, и . значит sO -1-- /J . и, . из(1 -е-)(1,) на (1 ) следует, что при t, R.C. «00 ( J , к,Т, и,,,, отсюда55 Т ос -УГ2Р1 У (5) 796 из (U также следует, что при t, О .. ,, . и-.-, отсюда о Р ° К и Определ ют и, : i/ /т т и i УП«Р и, , во/ - 1 з з ю -. К, Упор-уо ,. /-,4 Определ ютU из диаграммы е на , « п к ft -Т ) К (Т ) (Я) .. i .зч К Определ ют и , исход  из пропорЦии Un -Ue 4U w а (Т -T coHuJp-Ue ) ,, Д- Подставл   в (9) значение на получают ди К, U + Up (10) f Подставл ют в (3) значение &U из ..,. ,, ,, ,. /. -Т| ч сё отсюда т1/ тII . Ill , . У2еР-.4. I п-) хСо Uo Подставл ют в (4) значени  Uj и О а (7) и (3) Kj К К, пор -Т2/к I ) (13) тсюда ,., -w , ,,ь. . и,.,. , „,, Сравнива  412) и (14) получают - -li. . -Ii. откуда ., Т. t ° Т, г V - rv Т.е. - NT следует, что измер емое сопротивление пропорционально соот °° « интервалов Т , Т, или отношению напр жений U, , Uj, так как Ц пропорционально Т, а U пропорционально Т, .

.i

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащее генератор зарядных импульсов, образцовый конденсатор, нелинейный элемент, образцовый резистор и нуль-орган, причем выход генератора зарядных имт пульсов через образцовый резистор соединен с анодом нелинейного элемента, катод которого соединен с входным зажимом и первой обкладкой образцового конденсатора, вторая обкладка которого соединена с вторым входным зажимом, другим выходом генератора зарядных импульсов и общей шиной устройства, в первый и второй входы нуль-органа соединены с первым и вторым выводами образцового резистора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены три источника линей- но растущего напряжения, источник экспоненциально растущего напряжения, измеритель отношения двух напряжений, второй нуль-орган и блок управления, причем выход первого нульоргана соединен с первым входом блока управления, третий выход генератора зарядных импульсов соединен с входом установки в 0 первого источника линейно растущего напряжения и с вторым входом блока управления, три выхода которого соединены с входами трех источников линейно растущего напряжения, четвертый выход блока управления соединен с входом установки в 0 второго источника линейно растущего напряжения, пятый выход блока управления соединен с входом установки в 0 источника экспоненциально растущего напряжения и третьего источника линейно растущего напряжения, выход второго источника линейно растущего напряжения и выход источника экспоненциально растущего напряжения соединены с входами второго нуль-органа, выход которого соединен с третьим входом блока управления и с входом запуска измерителя отношения двух напряжений, информационные входы которого соединены соответственно с выходами первого и третьего источников линейно растущего напряжения.

   SU... 1157479

   1157479 2