Способ измерения параметров четырехэлементных двухполюсников мостом переменного тока

 

Изобретение может быть использовано для измерения параметров четырехэлементных двухполюсников по шести возможным схемам замещения типа CGRC при электрохимических, электроспектроскопических , кондуктометрических и др. исследованиях, при которых объект измерения имеет эквивалентную электрическую схему в виде указанных двухполюсников. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повьшение быстродействия измерения за счет быстросходящегося процесса уравновешивания по четырем параметрам при однозначности результатов измерения. На чертеже показана схема, реализующая способ, содержащая плечо 1 сравнения, конденсатор 2, емкость которого является первым регулируемым параметром плеча сравнения, резистор 3 переменной проводимости, ключ 4, резистор 5 переменного сопротивления , конденсатор 6 переменной емкости, плечо 7 измерения на элементах 8-11, фазочувствительный нуль-индикатор 12, измерительный вход 13, вход 14 опорного напряжения, зажимы 15-20, вершины 21 и 22 измерительной диагонали моста. Схема имеет хорошие помехозащитные свойства и позволяет, расширить пределы значений измеряемых параметров четырехэлементных двухполюсников CGRC и LRGL-типа. 2 з.п, ф-лы, 6 ил. (С сл оо to о С5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) y1) 4 G 01 R 17/10, 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

»

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ;ф ;-"(,.", у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " .-, 13

Н д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

j М> (21) 392 086/24-21 (22) 11. 07. 85 (46) 30.06.87. Бюл. Р 24 .(71) Ульяновский политехнический институт (72) А.А.Тюкавин (53) 621.317.62(088.8) (56) Карандеев К.Б. Специальные методы электрических измерений. М. — Л.:

ГЭИ, 1963, с. 152-166.

Авторское свидетельство СССР

Р 998967, кл. С 01 R 17/10, 1983.

Метрология, 11 - 8, 1984, с. 30-38. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЧЕТЫРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ МОСТОМ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение может быть использовано для намерения параметров четырехэлементных двухполюсников по шести возможным схемам замещения типа CGRC при электрохимических, электроспектроскопических, кондуктометрических и др. исследованиях, при которых объект измерения имеет эквивалентную электрическую схему в виде указанных двухполюсников. Цель изобретения расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия измерения за счет быстросходящегося процесса уравновешивания по четырем параметрам при однозначности результатов измерения. На чертеже показана схема, реализующая способ, содержащая плечо 1 сравнения, конденсатор 2, емкость которого является первым регулируемым параметром плеча сравнения, резистор 3 переменной проводимости, ключ 4, резистор 5 переменного сопротивления, конденсатор 6 переменной емкости, плечо 7 измерения на элементах 8-И, фазочувствительный нуль-индикатор 12, измерительный вход 13, вход 14 опорного напряжения, зажимы

15-20, вершины 21 и 22 измерительной диагонали моста. Схема имеет хорошие помехозащитные свойства и позволяет. расширить пределы значений измеряемых параметров четырехэлементных двухполюсников CGRC u LRGL-типа. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

132

На фиг.1 образначены плечо 1 сравнения, первый конденсатор 2, емкость которого С является первым регулируемым параметром плеча сравнения, первый резистор 3 (С„) переменной

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров четырехэлементных двухполюсников по шести возможным CCRC схемам замещения, в которых один из элементов образует с остальной частью схемы замещения либо параллельное, либо последовательное соединение, т.е. может быть использовано при электрохимических, электроспектроскопических, кондуктометрических, полярографических и других исследованиях, при которых объект измерения имеет эквивалентную электрическую схему в виде указанных четырехэлементных двухполюсников. Способ может быть использован также для измерения четырехэлементных LRGL двухполюсников, дуальных указанным CGRC двухполюсникам.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия измерения за счет быстросходящегося процесса уравновешивания по четырем параметрам при однозначности результатов измерения.

На фиг.1 изображена схема моста переменного тока, реализующего предлагаемый способ при измерении четырехэлементного CGRC двухполюсника, в схеме которого один из элементов образует с остальной частью параллельное соединение; на фиг.2 — схемы других четырехэлементных CGRC двухполюсников, в которых один из элементов образует параллельное соединение с остальной частью двухполюсника (схемы а, ) или последовательное соединение (схемы 6, д), на фиг.3— частотный годограф тока, проходящего через объект измерения, а также векторные диаграммы на двух частотах тока плеча измерения (фиг.1) и его составляющих; на фиг.4 и 5 — векторные диаграммы тока плеча сравнения (фиг. 1) и его составляющих, поясняющие процесс уравновешивания по четырем параметрам; на фиг.6 — частотный годограф четырехэлементного двухполюсника по схеме, изображенной на фиг.2s а также векторные диаграммы комплексных сопротивлений участков схемы этого двухполюсника.

0761 2 проводимости, ключ 4, второй резистор 5 (R ) переменного сопротивления, второй конденсатор 6 (C ) переменной емкости, плечо 7 измерения, элементы х5 8 (Ск1), 9 (Ск, 10 (Rõ ) и 11 (Сх схемы замещения объекта измерения, соответственно первый конденсатор и первый резистор, второй резистор и второй конденсатор, фазочувствитель10 ный нуль-индикатор 12 с малым входным сопротивлением, к измерительному входу 13 которого подходит ток разбаланЮ са моста ь? = I I а на опорный вход (4 подается опорное напряжение

15 U „, сдвинутое при уравновешивании моста по четырем параметрам на 90 относительно напряжения питания U, зажимы 15-20, вершины 21 и 22 измерительной диагонали моста, 20 i — токи, протекающие через конденсатор 2, резистор 3 и последовательное соединение резистора 5 и конденсатора 6 плеча 1 сравнения, I»

I — токи, протекающие через конденсатор 8, резистор 9, последовательно соединенные резистор 10 и конденсатор 11 плеча 7 измерения.

На фиг.2 обозначены конденсатор

22 (C „„ ), параллельно включенный

30 смешанному соединению резистора 23 (R ), резистора 24 (С „„ ), конденсатора 25 (C„ ), резистор 26 (G„,), параллельно включенный смешанному соединению конденсатора 27 (С„„ ), реЗ5 зистора 28 (С xz8 конденс++o (C» 29 конденсатор 30 (С „, ), последовательно включенный со смешанным соединением резистора 31 (R„ „), конденсатора 32 (С „, ), резистора 33 (Р „,), щ конденсатор 34 (C„ ), последовательно включенный со смешанным соединением резистора 35 (RÄz< ), конденсатора 36 (C> „ ), резистора 37 (R„» ) резистор 38 (Рх, ), последовательно 5 включенный со смешанным соединением конденсатора 39 (С „;,), конденсатора

40, (С „„), резистора 41 (К „,„) .

На фиг.3 обозначены СА, А — частотный годограф тока Х„(м) плеча 7

5g измерения; СВ„, В,, — частотный годограф тока I„,, протекающего по ветви

К„ С „ плеча 7 измерения, А„, А, положения конца вектора I„(u) íà его годографе на частотах и„, м, точ55 ки а„,, а, — проекции конНов вектора

Т„(ш,) и I„(,) на ось вещественных чисел.

На фиг.4 обозначены ОС,, ОС;, ОС— векторы, изображающие ток 1 по окон0761 5

20 (1)-(3) ) .

Сг; = "/<1Rz;Q1 (2) 3 132 чании соответственно 1-й, i-й и последней операции процесса уравновешивания по четырем параметрам, СВ„

СВ, — векторы, изображающие токи

I (ы,),. I (>I) по окончании последней операции, ОА„, — вектор, изображающий ток I (м„) по окончании i-й операции, ОА „ - вектор, изображающий ток Т„(ю ) по окончании, первой операции, OA

ОАг — векторы, изображающие ток

Т„(ыг) по окончании i-й операции и последней операции, С.В, В,, СВ„ В,, 1i гi 1С

ф „„ В „ — частотные годографы тока

I (ы) по завершении i é, последней и первой операций уравновешивания, а „, аг, — проекции концов вектора

I„(> ) H 1„(г) no oKGHABHHH -Й операции.

На фиг.5 обозначения те же, что и на фиг.4.

Сущность способа заключается в следующем.

В мосте с уравновешиванием токов, в котором первым регулируемым параметром плеча сравнения является емкость С„ первого конденсатора, который образует в схеме плеча сравнения параллельное соединение с первым резистором G,, а также с ветвью из 30 последовательно соединенных второго конденсатора С и второго резисто2 ра Р, указанные связанные регулировки второго, третьего и четвертого параметров плеча сравнения, т.е. сопротивления R, емкости С, провоЭ димости G„, осуществляется по следующим зависимостям:

R = Q> (k> — 1)/дС(1+ Q>.) (k>+ Q23 (1) G1i = С, — (1/Кг; (1 + (),. И, (3) 45 где i — - номер операции процесса урав новешивания по четырем параметрам, ы„ - первая заданная частота;

k = иг/u, причем k 7 1;

50 ь — вторая заданная частота;

1/ю„Czi R 2„. — добротность цепи из последовательно соединенных второго конденсатора и второго резистора на первой 55 заданной частоте, h

aG = ф— G„— разность отсчетов проводимости первого резистора по окончании указанных предварительных уравновешиваний моста, проводимых по, двум параметрам С., и G, при R

С = О, которые соответствуют значениям активной составляющей комплекс- . ной проводимости плеча измерения на частоте ыг (отсчет G "",,) и на частоте щ (отсчет С,) .

Значения R ., Сг., G,; устанавливают одновременно со значением первого параметра С при проведении

i-й операции. Прй их вычислении используют максимальное значение первого параметра плеча сравнения

С1,макс= С, — (2k gG/u)„(kг — 1)j, (4) где С, — значение емкости первого конденсатора по окончании предварительного уравновешивания моста на частоте у,, соответствующее реактивной составляющей комплексной проводимости плеча измерения на этой частоте, а также устанавливаемое значение первого параметра Сг-, по которым

11 находят добротность (см. формулы! I

Ci — С« (С. — С )г

O.=k + 7 г где знак "+ ("-") перед корнем оерут при отрицательном (положительном) знаке фазы тока раэбаланса моста, определенном по окончании первой операции (при i = 1) процесса уравновешивания по четырем параметрам.

Указанную первую операцию проводят при максимальном значении первого параметра С, „, и значениях остальных параметров плеча сравнения, определяемых по формулам (1)-(3) при значении добротности, равной k, так как при С„; = С„„,„„имеем 0; = k (см. формулу (5)).

Благодаря тому, что при проведении каждой операции значения первого параметра плеча сравнения регулируют по методу взвешивания в соответствии со знаком фазы тока раэбапанса на частоте мг, найденном по окончании предыдущей операции, а значения остальных параметров плеча сравнения устанавливают по значению первого параметра, процесс уравновешивания моста по четырем параметрам в предлагаемом способе является быстросходящимся. Число операций может быть определено как

N = -log у, (6) где у — относительная погрешность отсчета первого. паваметра.

5 1320761 о

При использовании информации также по параметрам G1 и С на частотах

1 и о амплитуде тока раэбаланса число w и й2 сумма токов, протекающих операций сокращается. через элементы 2 и 3 плеча 1 сравнеМост (фиг.1) описывается следующим ния, уравновешивает ток плеча измеуравнением равновесия: Рения (см. фиг.3):

1 U рС + G + — — — — — — = 2. jwC +

Х1 1 U 1

UG +U jwC = I (w) °

1 1 1 1» . 1, 1

R +

2 х2 4pcõ х2 U„G„" + U1j w2C, = I1(w ); (13) (12) 1

+ G

1 1

R +

)юС2 (7) где Б, U2 — синфазные напряжения питания, снимаемые, например, с вторичных обмоток трансформатора с тесной индуктивной связью ю„ и w2, первичной обмоткой подключенного к генератору синусоидального напряжения.

Если уравнение (7) не нарушается с изменением частоты w то мост (фиг.1) находится в частотно-независимом состоянии равновесия, являющемся измерительным, и производится определение измеряемых параметров по формулам

М, w С10 j

2 (8) СХ1

l4»

ы Gdo1 (9) R õ"2

R2o х (1)-(3)) I

AC = С.

11 1» и знаком фазы появляющегося ний C1%%, R2;

С1, (17) тока разбаланса 4?;(иг), после установки значеС 2;, G„„ при i-й опера(11)

ГДЕ С1с х G с х R2» С2с параметров С1, С„, R, С плеча сравнения по достижении частотно-независимого состояния равновесия моста, Как видно из выражений (8)-(11), мост характеризуется простыми расчетными соотношениями.

Измерения параметров четырехэлементных двухполюсников проводят следующим образом.

После подключения объекта измерения к зажимам 16 и 19 на частотах ю„ и ы2, являющихся заданными, при разомкнутом ключе 4 регулировками G1

var и С: = var проводят предва1 рительные уравновешивания моста. Регулировки заканчивают по достижении нулевого показания фазочувствительного нуль-индикатора, на вход 14 которого при регулировке G 1 = var подается напряжение Поп = U2, а при С, = var напряжение Оса = j U2.

По окончании каждого предварительного уравновешивания моста (фиг.1) г

10 где G, э G,, С1, С„ — значения акт зной проводимости резистора 3 и емкости конденсатора 2 по окончании предварительных уравновешиваний моста на

Значения G„G С отсчитывают

Ъ и запоминают.

После проведения описанных предварительных уравновешиваний моста замыкают ключ 4, устанавливают частоту питания моста w2 и проводят операции уравновешивания по четырем параметрам С1, Р2, С2 у G, . При проведении этих операций на опорный. вход 14 фа 5 зочувствительного нуль-индикатора подается опорное напряжение U = j U относительно которого определяют знак фазы тока разбаланса.

При проведении первой операции устанавливают максимальное значение

С1„ = С„ „,„„ емкости конденсатора

2, определяемое по формуле (4). По значению С„„ при добротности цепи из резистора 5 и конденсатора 6, равной находят следующие значения актив35

5 ного сопротивления резистора 5, емкости конденсатора 6. и активной проводимости резистора 3 (см. формулы

40, К = (kã — 1) /2a G(k2 + 1); (14)

C2, = 1/ka»R2»; (15) (1/R 2, (1 + k2 )1 . (16)

После установки значений С,„, R „, С, G21 параметров плеча 1 сравнения с помощью фазочувствительного нуль-индикатора 12 находят знак фазы тока разбаланса лI„(м2) относительно опорного напряжения U = j U . При этом определяют характер соответствия между знаком отклонения емкости конденсатора 2

7 132076 ции, а также определяют диапазон значений добротности Q,, используемой для нахождения значений R, ° С

21 2i

С „. по установленному значению С .

1 емкости конденсатора 2. 5

Возможны два случая: добротность цепи R С „„ плеча измерения (1/<,R„2С „,) 1с; добротность (1/ш х х R„< C „2) ) k. В первОм случае (cM. на фиг.4 области расположения векторов тока разбаланса dI («no за1 Ю2 вершении каждой из операций уравно. вешивания) положительному отклонению

ЛС,. соответствует положительное зна11 чение фазы тока разбаланса dI;(w ) .

Во втором случае (см. фиг.5) положительному отклонению ьС„; соответствует отрицательное значение фазы тока

2)

Если по первой операции установле- 20 но, что при положительном отклонении

DC« = С,„„„„— С„, фаза тока ьХ„(«2) положительна (см. вектоР А2оА 21 фиг.4), то при проведении такой 2.-й операции уравновешивания емкость первого конденсатора определяют по формуле

По определении знака фазы ЬТ„(«2) первая операция закончена.

При проведении второй операции находят .емкость первого конденсатора в соответствии с формулой (18)

С,=05С„„,.(21)

Значение 02 определяют в соответ— ствии с формулой (19), если в конце первой операции фаза ЬТ„(«2) положительна, и по формуле. (20) — если зта фаза отрицательна. Далее находят зна-. чения R22,С22 С 2 по фОрмулам (1) (3) . Операция заканчивается определением знака фазы тока ьХ («2) по показаниям фазочувствительного нуль — индикатора 12 относительно опорного напряжения Б = 3 Б

При третьей операции находят значение С, по знаку фазы тока Ь Т.(((2) в конце второй операции с учетом знака фазы тока разбаланса ь I„((u,) в конце первой операции. Значения

31

К, С, G - определяются так же, как и при второй операции. После установки значений С,, R С ., G, определяют знак фазы тока разбаланса

dI.,(Ы2 ).

Четвертая и следующие операции проводятся аналогично третьей операции.

Описанный процесс уравновешивания по четырем параметрам благодаря однозначному соответствию между знаком отклонения dC „; и знаком фазы тока ь?;(« ) является сходящимся. Число операций может быть оценено по формуле (6), если в качестве информативного сигнала использовать только знак фазы тока разбаланса dI;(a2) .

В предлагаемом способе после описанных 8 операций в качестве информативного сигнала используется также и амплитуда проекции тока разбаланса

R< (.ьТ;(«, 2) е 2«) на направление

I вектора U,(„, = =j U2, кОтОРая Равна амплитуде тока разбаланса dI;(«2) . Размер и знак отклонения емкости конденсатора 2 по окончании i-й операции определяют по формуле

- j90

R (, (ьт1(«2) е 3 2 k ьс1;, (22)

M,U,(k 1) (1, 6 1

А1. -1

С вЂ” C „

1макс (19) Если при первой операции установлено, что при положительном отклонении ьС„, фаза тока ьХ„(w ) отрицательна. (см. вектор А, А „ на фиг.5), то при проведении следующих операций 50 емкость С,; также определяют по формуле (18), однако знак "-" ("+") перед слагаемым С„„„„, /2 берут при отрицательной (положительной) фазе тока разбаланса dI(.;,1 (w2) по 55 окончании (i-1) — и операции. Добротность же цепи из резистора 5 и конденсатора 6 на частоте «, определяют по формуле

30 где С, ;„, — значение емкости при при проведении (i-1)-й операции, а добротность цепи из резистора 5 и конденсатора 6 на частоте (м„ определяют по формуле

В формуле (18) знак "-" ("+") пе- 40 ред вторым слагаемым берут при положительной (отрицательной) фазе тока разбаланса d I; „ («2) по окончании (i-1)-й операции.

1 8

С, — С„; l(C, — С; )

Q,= k 1). (20) где А„- = (С, — С„, )/(С, — С,„„, ), (23) 13207

9 если после первой операции фаза

aI (cc<) положительна, и по формуле

Re (,2?; (и2) е 3 2k

dC (24)

11 А;

w,c, (k — 1) (1 — — — - — — 1

V A — 1 если после первой операции фаза тока а ХÄ (M;) отрицательна.

В формуле (24) выражение в фигурных скобках всегда отрицательно. Фор- 10 мулы (22) и (24) при состоянии моста, близком к измерительному, являются точными.

Мост (фиг.1) по окончании процесса уравновешивания находится в частотно- 15 независимом состоянии равновесия. Обусловлено это тем, что в конце каждой операции при значениях параметров плеча сравнения Р 2„., С2,, G „,, определенных по формулам (1)-(3), (5) в 20 функции выставленного значения С„„. емкости первого конденсатора, мост . (фиг. 1) на частбте <, уравновешен как по активной, так и реактивной составляющей тока IÄ(kcÄ) плеча измерения, 25 а на частоте ы2 уравновешен по активной составляющей тока I„(ш2) плеча измерения. По окончании же последней операции лТ;(u> ) = О, т.е. мост (фиг. 1) уравновешен составляющей то- 30

Ка 1 (kc2) ПЛЕЧа 7 ИЗМЕрЕНИя. ПРИ ЭТОМ

1 отклонение С „, = 0 (см. формулы (22) и (24) и имеет место равенство

С1 =С10 У (25)

35 вследствие чего токи, проходящие через элементы 2 и 8 плеч сравнения и измерения, равны друг другу на любой частоте, т.е. векторы В, А, и В, А „, изображающие на фиг.З ток I>(v,) и 40

Р ш2 а На фИГ.4 ТОКИ I2(cA,)p 2 и 7 .после проведенной операции, совпадают друг с другом. Поскольку мост уравновешен на обоих частотах (ui и и 2 ), то начала вектоРов В, А„ и В, А2, также совпадают друг с другом. Вследствие этого частотные годографы тока

I„ (см. на фиг.З годограф СВ ц, В2, ) и тока I; (см. на фиг.4 годограф

СВ„О В2о ) имеют две общие точки В„, и 50

В, . Поскольку частотные годографы токов Х и 1 являются полуокружностями с центром на оси вещественных чисел, то при наличии двух общий точек (В„и В2ь ) QHH имеют п вый 55 диаметр и общий центр. Поскольку точки В„, и В, годографов тока I< и тока I совпадают друг с другом при одинаковых частотах, то частотные

61 10 годографы токов I u I идентичны друг другу и справедливы равенства

21 2 (26) С, = С, (27)

Поскольку при равенствах (25), (26) и (27) мост (фиг.1) уравновешен, то справедливо также равенство

С, = Г, (28)

Таким образом, по окончании процесса уравновешивания по четырем параметрам токи I и I плеча сравнения и токи I, I«плеча измерения имеют идентичные частотные годографы и мост (фиг.1) находится в частотнонезависимом состоянии равновесия, при котором по предлагаемому способу производят определение измеряемых параметров С „„, R „,, С „2, С „„по значениям параметров плеча сравнения в конце. последней операции.

RÄÄ = К /(1 + G„„R. 2); (30)

С„2 = С„2 (I + С„, К„2); (31) С„, = (1 + С„, Кх2) Сх,, (32) формулам (8)-(11) по значениям C„, 72 2 2, араметров сравнения, а параметры двухполюсника (фиг.26) определяются как (33) (34) СХ2 1 = СУ1

С =С (1+- — )

Сх1

Х 29 С х2 (35) c„, =(i ()г

Сх1 1 1 (36)

Сх2 Rx2

С „, R „2 находят также

8)-(11) по отсчитываемым где G„,, С„,, по формулам (Мост (фиг. 1), реализующий предлагаемый способ, может быть использован для измерения параметров четырехэлементных двухполюсников (фиг.2а, о).

Плечо 1 сравнения при этом имеет ту, же схему, что и на фиг. 1. По окончании описанного процесса уравновешивания, содержащего указанные предварительные уравновешивания на частотах .х, и i@2 а также операции уравновешивания по четырем параметрам С,, G,, R, С< плеча 1 сравнения до установления йХ,(м ) = О, измеряемые параметры двухполюсника (фиг.2a) определяются как (29) 1320761

12 (40) =шК„; х (41) (42) Схьз = G д/ш

С „„= С 3 /m1 р конце процесса уравновешивания значениям G„, С„, С,, R плеча 1 сравнения.

По предлагаемому способу возможно измерение параметров четырехэлементных двухполюсников (фиг.2 ю), поскольку в комплексной плоскости сопротивлений у таких двухполюсников частотный годограф (см. фиг.6) I 1

3 (37)

jÄc« х является зеркальным иэображением частотного годографа

Y() = 3иС + С + — — — — — --- - (38)

Х1 Х1 1 г + хг

j C„: четырехэлементного двухполюсника (плеча) 7 на фиг.1, показанного на фиг.3.

При проведении измерений параметров четырехэлементных двухполюсников (фиг.2 ь) может быть использован четырехплечий мост, у которого плечи сравнения и измерения имеют одинако-. вые схемы. В мосте также используется фазочувствительный нуль-индикатор.

Опорным вектором является ток, проходящий через плечо измерения. Входное сопротивление фазочувствительного нуль-индикатора, включаемого в измерительную диагональ моста, является высоким, так как выходным сигналом моста является напряжение разбаланса.

По приведении моста в частотно-независимое состояние равновесия в соответствии с описанным процессом уравновешивания проводят определение параметров плеча измерения по параметрам плеча сравнения (39) где С, Р,, С,, Сх, — значения параметров плеча сравнения в конце процесса уравновешивания;

m — отношение плеч.

Указанный четырехплечий мост с плечом сравнения по схеме (фиг.23) может быть использован для измерений по предлагаемому способу параметров четырехэлементных двухполюсников (фиг.2i,3). При этом используются следующие соотношения между параметрами схемы (фиг.2e) и схемы (фиг.21):. (43) 5 Rage = Вхз1 + хзз (44)

Скза = C„ 1R„ /(R„ç, + Rхзз) ; (45) кх 1 = хз (хьюг+ В«ъ1)/Rygqy (46) а также соотношения между параметрами

10 схемы (фиг,2в) и схемы (фиг.2д): (47)

С хну = Сх о С х /(С» а + С х 11; (48)

С „„= С2„„ /(C „o+ С „,); (49)

R<)> (C хм + C хэа ) /C„>o (50)

В формулах (43)-(SO) значения

С, С,, R „,,,,R „э, определяются х30 по значениям параметров плеча срав20 нения при достижении частотно-независимо го со сто яния р авн о ве сия мо с та на частоте 41 х выполненного по схеме

1 (фиг.2ь) . Заметим, что К „, 25

Таким образом, предлагаемый способ позволяет проводить измерения параметров четырехэлементных двухполюсников по шести CGRC схемам, в которых

30 один из элементов (или конденсатор, или резистор) образует с остальной: частью схемы двухполюсника либо параллельное, либо последовательное со. единение при любых соотношениях меж35 ду измеряемыми параметрами, позволяет повысить точность измерения, поскольку он является нулевым способом и погрешность измерения определяется в основном погрешностью образцовых

4р элементов плеча .сравнения, а также характеризуется широким частотным диапазоном, поскольку мост (фиг.1), реализующий способ, является трансформаторным мостом, у которого имеется

45 общая заземленная точка у индикатора и обмоток трансформатора (<,1 и ), используемых в качестве источников напряжений U„, U» т.е. имеет хорошие помехозащитные свойства, позволяет

50 расширить пределы значений измеряемых параметров четырехэлементных двухполюсников, поскольку в качестве образцовых элементов плеча сравнения могут быть использованы многодекадные

55магазины емкостей и магазины активных сопротивлений, а каждая ветвь плеча сравнения (см. фиг. 1) может быть подключена к вторичным обмоткам трансформатора с тесной индуктивной связью

13207 с. разным числом витков, позволяет повысить быстродействие измерения, поскольку число операций (или число тактов уравновешивания) процесса уравновешивания по четырем параметрам равно числу регулировок по методу взвешивания только одного параметра— емкости конденсатора 2 (см. фиг.1), т.е. равно числу двоичных разрядов этого параметра (см. формулу б)), а 10 длительность каждой из этих операций благодаря простоте расчетных выражений (1)-(5), (18) невелика.

Формула изобретения

f5

1. Способ измерения параметров четырехэлементных двухполюсников мостом переменного тока, состоящий в том, что на вход моста переменного тока подают напряжение питания, уравнове- 20 шивают мост переменного тока по фазе на заданных частотах отсчета измеряемых параметров, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и павы- 25 шения быстродействия измерения за счет быстросходящегЮся процесса уравновешивания по четырем параметрам при однозначности результатов измерения, процесс уравновешивания проводят пу- 30 тем двух предварительных уравновешиваний моста переменного тока по двум параметрам для определения активной и реактивной составляющих комплексной проводимости плеча измерения на пер- 35 вой заданной частоте, а также активной составляющей комплексной прова(z

61 14 димости плеча измерения на второй заданной частоте, после чего на- второй заданной частоте регулируют первый параметр плеча сравнения по знаку фазы тока разбаланса и одновременно осуществляют по найденным значениям упомянутых составляющих комплексной проводимости плеча измерения связанчую регулировку остальных трех параметров плеча сравнения для обеспечения состояния равновесия моста пере— менного тока на первой заданной частоте, а также равенства активных составляющих токов плеча измерения и плеча сравнения на второй заданной частоте при каждом выставленном значении первого параметра до получения равновесия моста переменного тока на второй заданной частоте.

2. Способ по п.1, а т л и ч а ю— шийся тем, что характер соответствия между знаком отклонения первого параметра плеча сравнения и знаком фазы тока разбаланса на второй заданной частоте определяют при максимальном значении первого диаметра плеча сравнения, найденном по указанным составляющим комплексной проводимости плеча измерения на первой и второй заданных частотах.

3. Способ по пп.1 и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что по мере приближения моста переменного тока к равновесному состоянию на второй заданной частоте указанный первый параметр плеча сравнения регулируют также

rro модулю тока разбаланса.

1320761

+80 ч

1320761 ч

Составитель B.Ñåìåí÷óê

Техред M.Õoäàíè÷

Корректор В,Бутяга

Редактор Е. Конча

Заказ 2656/49

Подписное

Тираж 730

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4