Полумостовой измеритель сопротивлений (его варианты)

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения сопротивлений и их приращений, в частности, в тензометрии. Целью изобретения. является пов1лпение точности измерения путем повьшения линейности измерения, а также обеспечения независимости результатов измерения от номинального сопротивления резисторов полумоста и измерений неравнономинальных сопротивлений резисторов полумоста. Поставленная цель достигается вьшолнением источника питания в виде источника тока и введением инвертирующего масштабного усилителя. При зтом предлагаемые полумостовые измерители сопротивлений будут иметь линейные характеристики; независимые от номинальных сопротивлений измеряемых резисторов . В устройстве осуществляется измерение неравнономииальных pe-i зисторов полумоста, что в совокупности повышает точность измерения. Наличие в измерителе только одного источника тока, а не двух источников напряжения (как в прототипе ) упрощает устройство. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. о: 1 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) {И) (Я)4 С R

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН И ОТКРЫТЖ (21) 3548801/24-21 (22) 04.02.83 (46) 07,12.85. Бюл. 9 45 (72) В.В. Шевчук (53) 621.317.331 (088.8 ) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 815677, кл. С 01 R 27/00, 1979.

Испытательные приборы и стенды.

Экспресс-информация ВИНИТИ, 1977, Ф 37, с. 31-41, рис. 1. (54) ПОЛУМОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЙ (Е10 ВАРИАНТЫ ) ° (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения сопротивлений и их приращений, в частности, - B тенэометрии. Целью изобретения является повышение точности измерения путем повышения линейности измерения, а также обеспечения независимости результатов измерения от номинального сопротивления резисторов полумоста и измерений неравнономинальных сопротивлений резисторов полумоста.

Поставленная цель достигается выполнением источника питания в виде источника тока и введением инвертирующего масштабного усилителя. При этом предлагаемые полумостовые измерители сопротивлений будут иметь линейные характеристики; независимые от номинальных сопротивлений измеряемых резисторов. В устройстве осуществляется измерение неравнономинальных ре- зисторов полумоста, что в совокупности повышает точность измерения.

Наличие в измерителе только одного источника тока, а не двух источников напряжения (как в прототипе ) упрощает устройство. 2 с.п, ф-лы, 2 ил.

1196773

n- =— --.

I (К1+КЛ2

"2 п+1

30 (3) U .ъ - 2 р

ХЯ +К >

%(х п+1 -2

35 (Rq -nR g) I ц+1 (4) 40

6Ь!х 2 1 2

1

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано для измерения сопро-. тивлений и их приращений, в частности, в тензометрии.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет повьппения линейности измерения, обеспечения независимости..уезупьтата измерения от номинального сопротивления резисторов полумоста, обеспечения возможности измерения йеравнономинальных сопротивлений резисторов полумоста.

На фиг. 1.и,2 показаны варианты полумостового измерителя сопротивлений.

Предлагаемый измеритель (фиг, !) содержит первую 1 и вторую 2 клеммы питания полумоста 3,первую выходную клемму 4 и вторую выходную клемму 5, соединенную с общей шиной,операционный усилитель 6, выход и инвертирую" щий вход которого соединены с первой клеммой 1 питания полумоста 3.

Неинвертирующий вход операционного усилителя 6 соединен с выходом инвертирующего масштабного усилителя 7, вход которого соединен с второй клеммой 2 питания полумоста 3 и вторым выходом источника 8 тока, первый выход которого Соединен с общей шиной.

Между первой 1 и второй 2 клеммами питания полумоста 3 включены первый

9 и второй 10 резисторы, соединенные последовательно. Общие выводы первого и второго резисторов 9 и 10 соединены с первой выходной клеммой 4.

Коэффициент передачи инвертирующего масштабного усилителя 7 равен отно1 шению номинального сопротивления первого резистора 9 к номинальному сопротивлению второго резистора 10.

Второй вариант полумостового измерителя сопротивлений {фиг. 2) отличается от первого варианта тем, что инвертирующий вход операционного усилителя 6 соединен с второй клеммой 2 питания полумоста 3, а вход инвертирующего масштабного усилителя 7 соединен с первой клеммой

1 питания полумоста 3.

Полумостовой измеритель сопротивлений работает следующим образом.

Обозначим номинальное сопротивление первого резистора 9 R номинальное сопротивление второго резистора

10 R Коэффициент передачи инвертирующего масштабного усилителя 7 равен

Обозначим напряжения на первой и второй клеммах 1 и 2 питания Ug u

5 !12 соответственно.

Напряжение U< поступает на вход инвертирующего масштабного усилителя 7, имеющего высокое входное сопротивление, и передается на неинверти10 рующий вход операционного усилителя

5, работающего в режиме повторителя напряжения.

Че тыр ехп ров одна я схема подключения полумоста 3 к источнику 8 тока, ин15 вертирующему масштабному усилителю

7 и операционному усилителю 6 обеспечивает независимость результата .измерения от сопротивления соедиL, нительных проводов и следовательно

20 . U< =-nU .,(1)

Система уравнений, описывающая состояние полумостового измерителя сопротивлений по первому варианту, имеет вид

02-11„ I(Ð.„+R )

"ВЬ!х ="З 1 2, (2)

Откуда

=- — -(8. +R -R -nR )=

n+! 1 2 2 й

Из выражения (4) видно, что вьгходное напряжение измерителя пропорционально разности сопротивлений R и R, коэффициент чувствиI. тельности измерителя равен

n+1 не зависит от сопротивлений R u

К1 резисторов 9 и 10 и, следовательно, характеристика измерителя линейна в любом диапазоне изменения этих сопротивлений.

В частном случае при п=1 и R1=R>

При изменении сопротивления R и R выходное напряжение измеритеХ

1196773

50 ля получает пропорциональное приращение

U = — -(R +aR -R -aR )=

9Ь!х g 1 2 2 (R -К +дК -аК )

2

Е

1 2

Если один из резисторов, например резистор 10, является образцовым и не изменяет своего сопротивления, выходное напряжение измерителя пропорционально изменению сопротивления другого резистора. Из выражения 4 ) следует

U = — -(R +dR -nR )

66 n+ 1

=- — dR

Е (7)

n+1 т.е. и в этом случае характеристика измерителя линейна и не зависит от номинальных сопротивлений резисторов 9 и 10.

Во втором варианте измерителя коэффициент передачи инвертирующего масштабного усилителя 7 равен

Rz 1 ш=- -" — — (8)

R„n а работа измерителя аналогична работе измерителя по первому варианту.

Благодаря выполнению источника питания в виде источника тока и введению инвертирующего масштабного усилителя, предлагаемые полумостовые измерители сопротивлений имеют линейные характеристики, независимые от номинальных сопротивлений измеряемых резисторов, обеспечивают возможность измерения неравнономинальных резисторов в полумосте, что в совокупности повышает точность . измерения.

Кроме того, наличие в измерителе только одного источника тока, а не двух источников напряжения как в .известном устройстве, упрощает кон1 струкцию.

Формула из обре тенйя

1. Полумостовой измеритель сопротивлений, содержащий источник питания, первый выход которого соединен с общей шиной, полумост, иэ последовательно соединенных первого и второ5

ГО резисторов> первую Выкодную клемму соединенную с общими выводами резис I торов полумоста,вторую выходную клемму, соединенную с общей шиной, операционный усилитель, выход и инвертирующий вход которого соединены с вторым выводом первого резистора полумоста, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен инвертирующий масштабный усилитель, а источник питания выполнен в виде источника тока, второй выход которого соединен с вторым выводом второго резистора полумоста и входом инвертирующего масштабного усилителя, выход которо

ro соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, а коэффициент передачи инвертирующего масп1 табного усилителя равен отношению номинального сопротивления первого резистора полумоста к номинальному сопротивлению второго резистора полумоста, 2. -Полумостовой измеритель сопротивлений, содержащий источник питания, первый выход которого соединен, с общей шиной, полумост иэ последовательно соединенных первого и второ"

ro резисторов, гервую выходную клемму„соединенную с общими выводами резисторов полумоста, вторую выходную клемму, соединенную с общей шиной, операционный усилитель, выход которого соединен с вторым выводом первого резистора полумоста, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен инвертирующий масштабный усилитель, а источник питания выполнен в виде источника тока, второй выход которого соединен с вторым выводом второго резистора полумоста и инвертирующим входом операционного усилителя, неинверти-. рующий вход которого соединен с выходом инвертирующего масштабного усилителя, вход которого соединен с вторым выводом первого резйстора полумоста, а коэффициент передачи инвертирующего масштабного усилителя равен отношению номинального сопротивления второго резистора полумоста к номинальному сопротивлению первого резистора полумоста.

1196773

Составитель Б. Тогунов

Редактор А, Шишкина ТехредЛ.Иартяшова

Корректор Г. Решетник

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7559/43 . Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5