SU842594A1 - Трансформаторный мост дл измерени пАРАМЕТРОВ КОМплЕКСНыХ СОпРОТиВлЕНий - Google Patents

Description

(54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении мостов перемейного тока, предназначенных дл  измерени  параметров электролитических конденсаторов, нелинейных индуктивностей, электрохимических  чеек и других объектов, измерение параметров которых необходимо производить в услови х пол ризации или подмагничивани  магнитопровода объек та измерени  полем посто ннопо тока Известны трансформаторные мосты, предназначенные дл .измерени  нелинейных объектов, измерительна  цепь которых позвол ет подключение источника пол ризационного напр жени  или источника тока подмагничивани ti Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  трансформаторный измерительный мост содержащий источник питани , трйнсформатор напр жени , одна из вторичных обмоток которого питает ветвь из мер емого объекта, включающую в себ  токозадающий образцовый элемент, объект измерени , повторитель напр жени , включенный параллельно объекту измерени , дополнительный образцо вый резистор, а друга  из вторичных обмоток - ветвь образцового импеданса , детектор равновеси , источник пол ризационного напр нсени  посто нного тока r2j. Недостатком этого моста  вл етс  снижение точности измерени  из-за вли ни  источника посто нного напр жени  и сложности- конструкции. Цель изобретени  - повышение точности измерени  в.широком диапазоне частот и упрощение конструкции. Поставленна  цель достигаетс  тем, что трансформаторный мост дл  измерени  параметров комплексных сопротивлений,, содержащий источник питани , к которому подключен трансформатор напр жени , одна из вторичных обмоток которого соединена с последовательно соединенными первым образцовым элементом, повторителем напр жени , пapaл leльнo которому включен объект измерени , и вторым образцовым элементом , а друга  вторична  обмотка трансформатора напр жени  соединена с одним выводом третьего образцового элемента, второй вывод которого соединен с детектором равновеси - и вторым выводом второго образцового элемента, источник посто нного напр жени , снабжен двухполюсником на транзисторе, между кол лектором И базоЧ которого включен резистор смещени , вспомогательной цепочкой, состо щей из последаватель но соединен«ых конденсатора и резис тора, и усилителем, причем вход двух . полюсника .подключен к одному из зажимов источника посто нного напр же ни , другой .зажим, которого соединен с высокопотенциальным зажимом объек та измерени , выход - к средней точке вспомогательной цепочки, другие выводы вход щих в нее конденсатора и резистора подключены соответствен но к выходу повторител  напр жени  и к общему проводу, один из входов усилител  подключен к высокопотенци альному зажиму объекта измерени , др гой - к выходу повторител  напр жени , а выход - к базовой цепи транз-истора через разделительный конден сатор.. . На чертеже представлена принципи альна  схема предлагаемого моста переменного . Предлагаемый трансформаторный мост переменного тока состоит из ис точника 1 питани , трансформатора 2 напр жени  с вторичными обмотками 3 и 4, образцо,вых элементов 5 и б, объекта 7 измерени , повторител  8 напр жени , дополнительного образцо вого резистора 9, детектора 10 равн веси , источника 11 посто нного напр жени , двухполюсника 12, состо щего из резистора 13 смещени  и транзистора 14, вспомогательной цепочки 15 (конденсатора 15.1 и резистора 15.2), усилител  16, содержащего вход 17, вход 18 и выход 19, разделительный конденсатор 20. Предлагаемый мост -работает следующим образом. При подключении источника 1 пита ни  (генератора синусоидального нап р жени ) к трансформатору 2 напр жени  на выводах его вторичных обмо ток 3 и 4 возникают ЭДС, которые, воздейству  на образцовые элементы 5 и 6, создают в ветв х моста соответственно измерительный и образцовый токи. Под действием измерительного тока на зажимах объекта 7 и.зме рени  возникает падение напр жени , которое при помощи повторител  8 напр жени  подводитс  к дополнитель ному образцовому резистору 9, созда ва  в нем ток, пропорциональный измер емому импедансу. Этот ток сравниваетс  с током образцовой ветви моста (обмотка 4, образцовый элемент 6), а результат сравнени  воспринимаетс  детектором равновеси  10. Ток пол ризации (или подмагничивани ), возникающий под воздействием на объект 7 измерени  напр жени  источника 11, замыкаетс  по цеп общий провод (корпус) - объект 7 из мерени  - источник 11 посто нного напр жени  - двухполюсник 12 - резистор 15.2 вспомогательной цепочки 15 - общий провод. Двухполюсник 12 обладает малым сопротивлением посто нному току и весьма большим переменному току. При помощи резистора 13 смещени  рабоча  точка транзистора 14 выбираетс  таким образом, чтобы транзистор работал на плоской части, характеристики коллекторного тока. В этом случае сопротивление двухполюсника переменному току будет находитьс  в пределах от сотен Тыс ч Ом до дес тков МОм. Так как усилитель 16 своими входами 17 и 18 подсоединен к высокопотенциальному зажиму объекта 7 измерени  и выходу повторител  8 напр жени  соответственно он выдел ет сигнал ошибки повторител  8. Этот сигнал инвертируетс  и с выхода 19 усилител  16 через разделительный конденсатор 20 подводитс  к базовой цепи транзистора 14 двухполюсника 12, Транзистор 14 повтор ет этот сигнал, благодар  чему между выходом двухполюсника 12 (точка 21) и общим про.водом (корпусом) действует алгебраическа  сумма выходного напр жени  повторител  8 с сигналомего ошибки, т.е. напр жение, с высокой точностью равное падению напр жени  на зажимах объекта 7 измерени . Таким образом, источник 11 посто нного напр жени  оказываетс  включенным между точками, на которых действуют равные по фазе и амплитуде переменные напр жени . В результате , переменный ток через источник не протекает и эффект шунтировани  измер емого инпеданса устран етс . Степень остаточного шунтировани  (в виде погрешности), имеющего место из-за неидеальности примен емых активных устройств двухполюсника 12 и усилител  16 с единичным усилением, может быть.определена при помощи выражени  .|i . -.,00-/о, () Ча zx где Z - измер емый импеданс; сопротивление двухполюсника 12 по переменному току; U2y- напр жение на объекте 7 измерени  ) УЛ , - напр жение между выходом двухполюсника 12 (точка 21) и общим проводом. Напр жение U.-, может быть представлено следующим образом , , « - ли + (2) где ли - сигнал ошибки повторител  8 напр жени ; Кд, К-а, - коэффициенты передачи усилител  16 и транзистора 14 соответственно.

Или Urn Uzx -ли(1-К2.Кз) (3) , Сигнал ошибки ди равен

ди Uzx - Uzx К-,

или ди Uzx ( , d) где К - коэффициент передачи повторител  8 напр жени .

Подставл   (4) в (3), а затем в (1) , получим

{1-КаКэ)- 100% (5) Подставим в выражение (5) реальные значени . Предположим, что осуществл етс  измерение емкости в 1 мк на частоте 50 Гц, а R-ja Ю Ом, К 0,999 (0,1%), K-i Kg 0,95 (5%), тогда

(1-0,999) (1-0,95-0,95)-UOO% 104.6,

0,00314%(6)

,т.е, остаточное шунтирование измер емого импеданса внутренним сопротивлением источника пол ризующего напр жени  исчезающе мало, Дс1же при использовании.достаточно грубых вспомогательных активных устройств.

Предлагаемое техническое решение отличаетс  простотой реализации и может располагатьс  внутри прибора, занима  при этом весьма ограниченную часть его конструкции, оно не нуждаетс  в электромагнитной экранировке и обеспечивает высокую точность измерени .

Облада  такими качествами, предлагаемое решение найдет широкое применение там, где измерение параметров комплексных сопротивлений осуществл етс  в услови х пол ризации объекта измерени  или подмагничива-г Ни  магнитопровода объекта измерени  посто нным током.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Трансформаторный мост дл  измерени  параметров комплексных сопротивлений , содержащий источник питани , к которому подключен трансформатор напр жени , одна из вторичных обмот которого соединена с последовательно соединенными первым образцовым элементом, повторителем напр жени , параллельно которому -включен объект измерени , и вторым образцовым элементом , а друга  вторична  обмотка трансформатора напр жени  соединена с одним выводом третьего образцового элемента, второй вывод которого соединен с детектором равновеси  и вторым выводом второго образцового элемента, источник посто нного напр жени , от.личающийс   тем, что, с целью повышени  точности измерени  в широком диапазоне частот и упрощени  конструкции , он снабжен двухполюсником на транзисторе, между коллектором и базой которого включен -резистор смещени , вспомогательной цепочкой, состо щей изпоследовательно соединенных конденсатора и резистора, и усилителем, причем вход двухполюсника подключен к одному из зажимов источника посто нного напр жени , другой зажим которого соединен.с высокопотенциальным зажимом объекта измерени , выход - к средней точке вспомогательной цепочки, другие выводы вход щих в нее конденсатора к резистора подключены соответственно к выходу повторител  напр жени  и к общему проводу, один из входов усилител  подключен к высокопотенциальному зажиму объекта измерени , другой - к выходу повторител  напр жени , а выход - к базовой цепи транзистора ч:ерез разделительный конденсатор.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1,Авторское свидетельство СССР № 468162, кЛ. G 01 R 17/12, 1975.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 520546, кл. G-01 R 17/12, 1976.