SU1608589A1 - Устройство дл измерени сопротивлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  измерени  сопротивлений на основе неуравновешенного моста. Цель изобретени  - повышение точности измерени  достигаетс  введением в устройство резисторов 8, 9 и третьих неподвижных контактов в переключатели 10, 11. Устройство содержит также резисторы 2-7, измер емый резистор 1, усилитель 12, блок 13 сравнени , блок 15 вычислени  и регистрации, интегратор 14, блок 16 управлени . 1 ил.

Description

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к устройствам для измерения сопротивления на основе неуравновешенного моста, и может быть использовано при построении цифровых приборов для измерения температуры, деформации и других преобразуемых в электрическое сопротивление величин.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет устранения погрешности нелинейности и уменьшения случайной погрешности.

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения сопротивления .

Устройство содержит резистивный мост, в который включается измеряемый резистор 1, содержащий резисторы 2--6, резисторы 7-9, первый 10 и второй 11 управляемые переключатели, усилитель 12, блок 13 сравнения, интегратор 14, блок 15 вычисления и регистрации и блок 16 управления.

При этом резисторы 1 и 2 соединены последовательно и образуют первую ветвь моста, вторую ветвь которого образуют последовательно соединенные резисторы 3-6, резисторы 7-9 соединены последовательно, первый, второй и третий входы первого переключателя 10 соединены с выводами резисторов 4 и 5, а выход соединен с первым выводом резистора 9 и первым входом второго переключателя 11, второй вывод резистора 9 соединен с первым выводом резистора 8 и вторым входом второго переключателя 11, второй вывод резистора 8 соединен с первым выводом резистора 7 и третьим входом второго переключателя 11, второй вывод резистора 7 соединен с первыми выводами резисторов 1 и 2, вторые вывода которых соединены соответственно с первыми выводами резисторов 3 и 6,

Причем первый вывод резистора 3 соединен с общей шиной, а первый вывод резистора 6 - с входом интегратора 14. Выход второго переключателя 11 соединен с первым входом усилителя .12, второй вход которого соединен с первыми выводами резисторов 1 и 2 и вторым выводом резистора 7, выход усилителя 12 соединен с первым входом блока 13 сравнения, второй вход которого соединен с выходом интегратора 14, выход блока 13 сравнения соединен с входами блока 15 вычисле ния и регистрации и интегратора 14, а выходы блока 16 управления соединены с управляющими входами первого 10 и второго 11 переключателей, а также блока вычисления и регистрации.

Устройство работает следующим образом.

Процесс измерения состоит из четырех тактов. В первом такте переключатель 10 находится в положении а, переключатель 11 - в положении 8 . Нап-. ряжение на входе усилителя 12 равно _{п =п}_______________ί (ί) ⁰ R₇+R_&+R₉+r/r, +Rt R3+R4+R5+R6 , где U_o - напряжение питания моста;

R₉,- эквивалентное выходное сопротивление моста, когда переключатель 10 находится в положении я;

R₄-R^ - сопротивления резисторов 1-9 соответственно.

Во втором такте переключатель 10 устанавливается в положение В, переключатель 11 остается в прежнем положении. Напряжение на входе усилителя 12 равно _п _ _п __ Βς⁺Ββ (_ ^{4 0} R₇+R₈+R₉+R_% ⁴r7+R2 ~

R-i+R₄+R^· .

R₃+R₄+R₅+R6 ’ где R_9i - эквивалентное выходное сопротивление моста, когда переключатель 10 находится в положении β .

В третьем такте переключатель 10 устанавливается в положение S’, переключателе 11 - в положение а. Напряжение на входе усилителя 12 и = и __ <____ ъ R₇+R_a+R₍₎+R₉₃ ⁴R₁+R₂

R3+R4. ·.

где R₉₃ - эквивалентное выходное сопротивление моста, когда переключатель 10 находится в положении S .

В четвертом такте переключатель остается в прежнем положении, переключатель 11 устанавливается в положение 6 . На вход усилителя 12 подается напряжение ^υ4· ⁰ R₇+R₈+R₉+R,₃ R<+R<2

-----_), (4) r₅+r₄+r₅+r₆

Период выходного сигнала связан напряжением на входе усилителя 12

С

ЗАВИСИМОСТЬЮ

Т = a_o+a₄U + a₂U², (5) где а₀ - начальное значение периода выходного сигнала;

а, - чувствительность устройства; а_г - коэффициент нелинейности.

Эквивалентное выходное сопротивление моста при различных положениях переключателя 10 равно

R_?1 =R< Ц ^R2+(R4+Rs+R6) il ^R3;

^r52=R, |l ^R2+(R₄+R₅+R₃) II Rj;

Rj3^=R,ll Rj + CRj +^r ₄) И (Rj+Rg),

Очевидно, что при R₃=R₆, и при одном и том же значении измеряемого сопротивления R<, ^R3=^R3Z=R₉. Примем также ^R4=R5=RO; ^r8=^r ₉, тогда

Ч-R.ll ♦ и1;°7Г,^); те ^К _Э=М К_г + |(И₃+1<₀).

Для получения наибольшей чувстви·. пьности моста

R2⁼R3⁼Rg=R7=^Ra=Rg^:=Rxo!

2R = --(6)

ГД' ^{е R} х₀ - номинальное значение измеряемого сопротивления;

х ^-RXm<hc -R,_MVU)-диапазон изменения сопротивления R_x.

Из (6) следует, что с достаточной эпенью точности можно считать ^R7⁺Ra^+R3⁺R_}3 ^=R7⁺Ra⁺R<)+Rj. (7)

Например, при --- = 10%, равенство ^Rxo (7J выполняется с погрешностью 7.5* *1(Г³ %.

4R ст

Обозначив U_o - £

R< Ri+R< _ ^R7+^R2 “ R5+R4+R5+R6 “ ^х* __RВ „, R4 _ Д . r₇+r^ ⁼ * r;;r₄+r7r; · (8) сис тему уравнений (1) пис ать в виде

Г U₍ =U* (х+&) ; U₂=Uj(х-Д); U,=Uj(1+K)x;

(j₄=uHi-k)x.

(4) можно за55 ,

U,=Uj(1+K)x тт’ ττ*7<_ιζ\_.

(9)

С учетом (5) справедливы выражения Т₍ =а₀+а* (х+Д)+а* (х+&)²;

Т₉=а₀+а*(х-А)+а£(х-&)²; (10)

Т,=а₀+а*(1+К)х+а!(1+К)²х²;

ТЦ =а₀ +а*(1-К)х+а*(1-К)² х², где а* - a,uj; a*=a2(U^)² ,

Решая относительно х, можно получить где

(11)

Формула для вычисления измеряемого сопротивления имеет вид ^RX^=R1^=R2 где А =

1+AZ Ϊ-ΑΖ’ (12)

Ro(^R7+^Ra)

Rg(^R7+R₀)·

Claims (1)

1. Устройство для измерения сопротивления, содержащее первый, второй, третий и четвертый резисторы, зажимы для подключения измеряемого резистора, пятый и шестой резисторы, первый и второй управляемые переключатели, усилитель, блок сравнения, блок вычисления и регистрации, интегратор и блок управления, причем первый вывод первого резистора соединен с первым зажимом для подключения измеряемого резистора и общей шиной, второй вывод первого резистора соединен с первым выводом второго резистора и первым неподвижным контактом первого переключателя, второй неподвижный контакт первого переключателя соединен с вторым выводом второго резистора, второй вывод третьего резистора соединен с первым выводом четвертого резистора, выходом блока сравнения и входом интегратора, второй вывод четвертого резистора соединен с вторым зажимом для подключения измеряемого резистора и первым выводом шестого резистора, второй вывод которого соединен с вторым неподвижным контактом . второго переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с вторым выводом пятого резистора и подвижным контактом первого переключателя, подвижный контакт второго переключателя соединен с первым вход-, ным выводом усилителя, второй входной вывод которого соединен с вторым выводом четвертого резистора, выход усилителя соединен с первым входом.

   блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом интегратора, выход блока сравнения соединен с входом блока вычисления и регистрации, выхо- ₅ ды блока управления соединены с управляющими входами первого и второго переключателей и блока вычисления и регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены седьмой и восьмой резисторы и третьи неподвижные контакты в первый и второй переключатели, при чем седьмой резистор соединен одним выводом с вторым выводом второго ре- : зистора и вторым неподвижным контактом первого переключателя, а вторым сспервым выводом третьего резистора и третьим неподвижным контактом первого переключателя, первый вывод восьмого резистора соединен с вторым выводом шестого резистора, а второй его вывод соединен с первым выводом пятого резистора и третьим неподвижным контактом второго переключателя.