SU879502A1 - Устройство дл измерени комплексных сопротивлений - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Изобретение относитс  к области электроизмерительной техники и предназначено дл  измерени  параметров комплексных сопротивлений в диапазоне низких частот. Известен трансформаторный мост переменного тока дл  измерени  параметров двухполюсника, содержащий ген ратор синусоидального напр жени , трансформатор напр жени , подключенный к генератору, компаратор токов , образцовые меры, подключенные с одной стороны к обмоткам трансформатора напр жени , а с другой к обмоткам компаратора токов, детектор равновеси  tOНедостатком известного трансформа торного моста  вл етс  то, что он не пригоден дл  измерений на частотах, ниже нескольких сотен или дес тков герц из-за резкого возрастани  габаритов трансформатора, снижени  точности и чувствительности измерительной цепи. Наиболее близким по технической ,сущности среди известных трансформаторньЬс мостов переменного тока  вл етс  устройство дл  измерени  комплексных сопротивлений, содержащее источник питани , нуль-индикатор и измерительную схему, выполненную в виде трансформаторного моста и состо щую из трансформатора напр жени  с входной и двум  выходными обмотками , индуктивного компаратора тоkoB с рабочими обмотками, измер емого объекта и образцовой меры, модул тор и два демодул тора ключевого типа, причем вход модул тора соединен с выходом источника питани , выход - с первичной обмоткой трансформатора напр жени , а управл ющий вход - с выходом генератора пр моугольных импульсов, входы первого и второго демодул торов подключены соответственно к образцовой мере и измер емому объекту, выходы - к соответствующим выходным обмоткам

трансформатора напр жени  и рабочим обмоткам индуктивного компаратора токов, а управл ющие входы - к генератору пр моугольных импульсов 2, Недостатком известного устройства  вл етс  низка  точность измерени , обусловленна  тем, что в известном устройстве необходимо использовать образцовые меры большой емкости , а существующие образцовые конденсаторы большой емкости обладают, значительной нестабильностью.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  . комплексных сопротивлений, содержащее генератор напр жени , индикатор равновеси , трансформатор напр жени  два демодул тора, один из которых включен между нерегулируемой вторичной обмоткой трансформатора напр жени  и одним из зажимов дл  подключени  объекта измерени , образцовую меру емкости, введена образцова  мера активной проводимостиj первый вывод которой подключен к первой регулируемой вторичной обмотке трансформатора напр жени  к второй регулируемой вторичной обмотке которого подключен первый вывод образцовой меры емкости, второй вывод которой соединен с вторым выводом образцовой меры активной проводимости, с вторым зажимом дл  подключени  объекта измерени  и с входом второго демодул тора , выход которого соединен с индикатором равновеси , первый выход генератора напр жени  соединен с первичной обмоткой трансформатора напр жени  , второй выход - с управл ющими входами демодул торов.

На чертеже представлена блок-схема устройства дл  измерени  комплексных сопротивлений.

Устройство содержит генератор 1 напр жени  питани , трансформатор напр жени  2, первична  обмотка 3 которого подключена к первому выходу генератора 1 напр жени  питани , второй выход которого соединен с управл ющими входами демодул торов 4, 5, объект измерени  6, образцовую меру 7 емкости, образцовую меру 8 активной проводимости, вторичные обмотки 9, 10, 11 трансформатора напр жени  2 и индикатор равновеси  12.

Устройство работает следующим образом .

Синусоидальное.напр жение с частотой f с первого выхода генератора 1 через трансформатор напр жени  2 прикладываетс  к входу демодул тора 4 и к образцовым мерам 7 и 8. К управл ющему входу демодул тора 4 прикладываетс  напр жение с второго выхода

генератора 1, имеющее частоту

2 f-i-P. Демодул тор 4 работает в качестве преобразовател  частоты, причем от него требуетс  высока  точность коэффициента преобразовани . Напр жение с выхода демодул тора 4 с разностной частотой Р прикладываетс  к объекту измерени  6. На образцовые меры 7, 8 подаетс  сигнал с частотой S , причем nF .- Поэтому, в отличие от известных мостов переменного тока, на выходе мостовой цепи данного устройства действует сигнал неравновеси , представл ющий собой сумму сигналов двух разных частот. Дп  того,чтобы сравнить их: амплитуды и при этом сохранить необходимые

фазовые соотношени , между выходом мостовой цепи и индикатором равновеси  12 включен демодул тор 5, который преобразует сигнал частоты f ветвей образцовых мер 7, 8 в сигнал частоты Р . Последний вычитаетс  из сигна ла ветви объекта измерени  6, которьШ проходит через демодул тор 5 без изменени , либо претерпева  изменение по амплитуде и фазе в той же степени, что и преобразуемый сигнал. В св зи с этим от демодул тора 5 требуетс  невысока  точность, а лишь посто нство коэффициента передачи на частотах и f .

Рассмотрим условие равновеси  мостовой цепи устройства. Если объект измерени  представл ет собой емкость, то условие равновеси  моста имеет вид : 3ос где j - ток через объд ект измерени  6, а DOC ток через

образцовую меру 7, и может быть представлено также в виде:

K-aJiPtx U l «,Co , И)

т.

и.

Г т,гдеи| - напр жение на первичной обмотке трансформатора 2; 1ппг - число витков первичной обмотки трансформатора 2; vn - число витков обмотки 9 трансформатора 2; число витков обмотки 10

трансформатора 2; С. - емкость объекта измерени  6;

Со - емкость образцовой меры 7, К, - коэффициент преобразовани  демодул тора 4. Преобразу  выражение (1) учитыва , что f iiF и полага , что К. 1 (последнее дл  демодул тора 4, работающего при неизменном входном напр жении , можно осуществить с достаточной точностью), получают

mQ,t ii

i|

Co. W

DV-CO m FK У Tfl

уравновешивание мостовой цепи данного устройства, как и в известных трансформаторных мостах, осуществл етс  регулированием числа витков вторичных обмоток 10 и 11. В известных трансформаторных мостах переменного тока на основном прёделе измерени , емкость образцовой меры  вл етс  соизмеримой С емкостью объекта измерени . Из выражени  (2) следует, что в устройстве может быть применена образцова  мера емкости 7 в п раз меньшей величины, а поскольку значение п достигает 100 и более, то мера емкости в данном устройстве может иметь значительно большую точность , чем в известном.

Из вьфажени  (21 следует, что изменение отношени  частот f и Р , вызванное их взаимной нестабильностью, приводит в данном случае к по влению погрешности измерени . Чтобы избежать

этого, в данном устройстве используютс  не два генератора с частотами, отличающимис  на величину частоты Р, а один, два выходных сигнала которого формируютс  из напр жени , вырабатываемого одним и тем же задающим генератором I.

Таким образом, в устройстве достигаетс  повышение точности измерений ,за счет высокой точности формировани  тока образцовой ветви мостовой цепи, что обусловлено устранением из нее демодул торов и использованием меры емкости значительно меньшей величины.

Также следует отметить, что в устройстве имеетс  возможность расширени  пределов измерени  емкостей по сравнению с прототипом за счет изменени  отношени  п .

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   to

   Устройство дл  измерени  комплексных сопротивлений, содержащее генератор напр жени , индикатор равноJ , веси , трансформатор напр жени , два демодул тора, один из которых включен между нерегулируемой вторичной обмоткой трансформатора напр жени  и одним из зажимов дл  подключени  объекта измерени , образцовую меру емкости, отличающеес  i тем, что, с целью повышени  точности , введена образцова  мера активной проводимости, первый вывод коJ торой подключен к первой регулируемой вторичной обмотке трансформатора напр жени , ко второй регулируемой вторичной обмотке которого подключен первый вывод образцовой меры емкости, второй вывод которой соединен со вторым вьшодом образцовой меры активной проводимости, со вторым зажимом дл  подключени  объекта измерени  и с входом второго демодул тора , выход которого-соединен с ин дикатором равновеси , первый выход - генератора напр жени  соединен с первичной обмоткой трансформатора напр жени , второй выход - с управл ющими входами демодул торов .

   0

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Трансформаторные измерительные мосты. Под. ред. К.Б.Карандеева, М., 1970, с. 169.
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 454507, кл. G 01 R 27/02, 1973 (прототип).

   Н

   -D

   Н

   Lлr

   s

   ППн