Способ измерения параметров четырехэлементных двухполюсников мостом переменного тока

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к способам измерений параметров сложных двухполюсников. Целью изобретения является повышение точности измерений в широких диапазонах соотношений между параметрами объекта измерений, что достигается путем обеспечения максимальной чувствительности моста по трем регулируемым параметрам плеча сравнения. Способ позволяет проводить измерения параметров чытырехэлементных двухполюсников по шести схемам замещения. Измерения, проводимые по данному способу, характеризуются достаточно высокой точностью измерений в более широких диапазонах соотношений между параметрами измеряемых четырехэлементных двухполюсников. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

РЕСПУБЛИК.,ЯО.„ I 53632О А 2 (51)5 G 01 R 17/10 27/02

Р;-."Р;-ч:at юф t p

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

На фиг,l обозначены плечо 1 сравнения, первый конденсатор 2, емкость

С. которого является первым регулируемым параметром плеча сравнения, первый резистор 3 (G„) переменной проводимости, ключ 4, второй резистор 5, © сопротивление R которого является Chal вторым регулируемым параметром плеча сравнения, второй конденсатор 6. ем- 1, ) кость С которого является третьим регулируемым параметром плеча сравнения, плечо 7 измерения, элементы

8 (С х), 9 (С1х) 10 (С л) и 1 1 (К2х) ф схемы замещения объекта измерения

1,соответственно первый конденсатор, первый ре зис тор, в торой ко нденсатор и второй резистор). Фазочувствительный нуль-индикатор 12 с малым входным сопротивлением, к измерительному входу 13 которого подходит ток разГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

П0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (61) 1320761 (21) 4361369/24-21 (22) ll. 01.88 (46) 15.01.90.Бюл. Ф 2 (71) Ульяновский политехнический институт (72) А.А.Тюкавин (53) 621.317.62 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1320761, кл, G 01 R 17/10, С 01 R 27/02, 1985. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ЧЕТЫРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ

МОСТОМ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к способам измерений параметров сложИзобретение относится к электроизмерительной технике, а конкретно к способам и средствам измерений параметров сложных двухполюсников.

Цель изобретения — повышение точности измерений в широких диапазонах соотношений между параметрами объекта измерений за счет обеспечения максимальной чувствительности моста по трем регулируемым параметрам плеча сравнения, На фиг.l изображена схема моста переменного тока для измерения параметров четырехэлементных ССКС-двухполюсников,в схеме замещения которых один из элементов образует параллельное соединение с остальной частью схемы двухполюсника; на фиг.2 — варианты схем замещения четырехэлементных двухполюсников.

2 ных двухполюсников, Целью изобретения является повышение точности измерений в широких диапазонах соотношений между параметрами объекта измерений, что достигается путем обеспечения максимальной чув ствител ьности моста по трем регулируемыл1 параметрам плеча сравнения, Способ позволяет проводить измерения параметров четырехэлемент ых двухполюсников по шести схемам замещения. Измерения, проводимые по данному способу, характеризуются достаточно высокой точностью измерений в более широких диапазонах соотношений между параметрами измеряемых четырехэлементных двухполюсников ° 2 ил.

1536320

B Формулах (2) (5) ш ы %14/И2, 10 (6) 2 чо где С„

Ur

+

Ug где Ul, 11 в 1(2) ния, 40 (2) С х m C(p 1

Re.î !ш I

С2х m С2о1 (3) (4)

50 (5) 01х = 1П Glo y

Ф баланса моста hI I I7, а на опорный вход 14 подается опорное нап-, ряжение U, сдвинутое при уравновешивании моста по четырем параметрам на 90 относительно напряжения пио тания U2, зажимы 15-20, вершины 21 и 22 измерительной диагонали моста, ° °

I Iq - токи плеча 1 сравнения и измерения 7, На фиг.2 обозначены конденсатор

23 (С2 х ),включенный параллельно сме, шанному соединению резистора 24 (R „)у ре3НсТора 25 (G <<„), конденсатора

: 26 (с 2а х), резистдр 27 (с раух ), вклю, ченный параллельно смешанному соеди нению конденсатора 28 (C„„), peзистора 29 (С2з х), конденсатора 30 (C3ox), Мост (фиг. 1) описывается следую- 20

1 щим уравнением равновесия: (1

G + „ УС + — — - ——

1 õ 1

R + л" 3ОС2х

j63C +

1

R+т — ——

2 jQC

30 синфазные напряжения питания, снимаемые, например,.с вторичных обмоток трансформатора с теснои индуктивнои связью подключенного первичной обмоткой к генератору синусоидального напряжеЕсли уравнение (1) выполняется по крайней мере на двух частотах, то справедливы соотношения:

Ipe C lp R2î

С G - значения параметров

2P lO

С,К2,С2,С по дос-. тижении частотно-не- зависимого состояния равновесия моста, являющегося измерительным. где W I 2 — количество витков вторичных обмоток трансформатора с тесной индуктивHOH СВЯЗЬЮ, B состоянии моста, близкой к измерительному, чувствительность моста, (фиг.1) по параметру С, определяется как — отклонение параметра С, от отсчитываемого его значения

С1о при проведении

i-й операции процесса уравновешивания моста по четырем параметрам; — реактивная составляющая тока разбаланса в конце i-й операции процесса уравновешивания моста по четырем параметрам плеча сравнения при наличии связей между ними;

03 — первая частота измерения, являющаяся заданной;

И вЂ” вторая частота изме2. ре НИя1

К =У2!ю,, причем к ) 1;

=1!Я С2р R2p-добротность ветви о плеча измерения с. резистором 5 и конденсатором 6 на частоте 63 в частотнонезависимом состоянии равновесия моста.

Чувствительность моста (фиг.1) при состоянии его, близком к измерительному, по параметрам R„,Ñ2,GI ollределяется по формулам: l1 (+2.)

S lim — ш — - ---—

М ьк„"

6В, - О.

I bI; (и )

S 1im - - — " —-с ЬС", ЬС,;- 0

1536 г(К -Q,)R (7) 2

U КО, К -1

1 1», 2 2 К

Я -К -1-3(— -) о

Qî

Qo= l/à,R„Ñä„ (10) (8) 320 6 весня на частотах (3< и Я путем связанного регулирования параметров С,, R С G в соответствии с известным У ЯУ способом в конце первого этапа опре5 деляют значение добротности ветви плеча сравнения с вторым и третьим регулируемыми параметрами, т.е. R<, С на частоте Я< по формуле

ling о

2К (9) 11? (За) S = lim — — -

6С,; 0 где 111 ;=

= R -RM — отклонение параметра R ..

Ь от отсчитываемого его значения;

Ьс,;=- С -С о — отклонение параметра С от отсчитываемого его значения;

ЬС„ =

= G -G — отклонение параметра G< от отсчитываемого его значения;

1 2

С„;,С, значения параметров К

С,G<,установленные одновременно со значением С<, параметра С< при проведении i-й операции процесса уравновешивания по четырем параметрам.

Формулы (6) †(9) являются предельными выражениями и соответствуют бесконечно малым отклонениям параметров

С<,R С от их отсчитываемых значе1 1 ний, Измерение параметров четырехэлементных двухполюсников осуществляют в четыре этапа, На каждом из этих этапов мост (фиг.1) приводят в состояние равновесия на двух частотах, Первая частота 63<является заданной, т.е, одной и той же на всех этапах измерения. Значение второй частоты

Я меняют при переходе с этапа на и этап.

На первом этапе вторая частота Я является произвольной и удовлетворяет только неравенству 63 Я,. ПоЩе приведения моста в состояние равногде В. О,С о — значения параметров

R,С по достижении

15 равновесия моста на частотах <,3, и 03< на первом этапе измерения °

На втором этапе измерения мост повторно уравновешивают также связанной

20 регулировкой четырех параметров плеча сравнения на заданной частоте Я, и на частоте Q = QQ где Q — значение добротности, найденное на первом этапе по формуле (10), При этом

25 значении частоты я чувствительность моста по параметру С,, как следует из формулы (6), максимальна. В конце второго этапа, то есть по получении равновесия моста на частотах (<3, и 63<

30 отсчитывают значение параметра С<

= С которое используют для опре10 деления значения измеряемого параметра С< по формуле (2), На третьем этапе измерения мост

35 вновь повторно уравновЕшивают связанной ре гул ир овк ой четыр ех параметров плеча сравнения на заданной частоте Z (<3< и. на частоте

45 на частотах < 3,, Я, отсчитывают значение параметра В. = R < которое используют для определения значения измеряемого параметра R<> по формуле (3).

На четвертом этапе измерения мост повторно уравновешивают связанной регулировкой четырех параметров на заданной частоте 63 и на частоте

C2ò= со QO где

Q определяется по формуле (10), о

При таком значении частоты 63 чувствительность моста по параметру- С, как следует из выражения (8), мак!

536320 рения.

Предлагаемый способ может быть .использован для измерения параметров четырехэлементных двухполюсников (фиг.2), которые при использовании . моста (фиг.1) подключаются к зажимам

16 и 19. Схема плеча 1 сравнения при этом не меняется. После проведения описанных четырех этапов измерения 40 производят пересчет параметров по формулам (для схемы на фиг,2,а): (11) (12) 45

= С»х 1 4х Rex/(l+G4xRax) "2.

С2 х С х (! »Х 2х) (13) С2ах С»х (1+G»x Rax) либо по формулам (для схемы на фиг,2,б): (14)

G27x С х (16) 55

С2 х- С»Х

Су»р С»х

+ Сlx »

»Х (1+ ) ° с« (17) симальна, В конце четвертого этапа, т,е. по получении равновесия моста на частотах я„ с22, отсчитывают значение параметра С = С, Э"î энао °

5 чение используют для определения значения измеряемого параметра С по формуле (4), Отсчет параметра G» =- С». производят на том этапе измерения, на котором значение К = О2/ Я» обеспечивает в соответствии с формулой (9) наибольшую чувствительность моста по параметру G» по сравнению с другими этапами измерения, !

Для моста (фиг.! ) выполняется ра(, венство Ц = Ях, гДе»1 х = 1 «Czx R2x т.е. добротность ветви плеча измере ния с парамеTpBMH К2х Cqx °

Процесс уравновешивания по четы- 2О рем параметрам на втором, третьем и четвертом этапах измерения содержит

1 2-3 операции (вместе с первой опера цией) . Продолжит ельность из мере ния по предлагаемому способу лишь в два 25 раза больше, чем по известному, В то же время предлагаемый способ, обеспечивает большую точность измере ния, чем известный за счет обеспече ния максимальной чувствительности 30 моста описанным выбором частот изме1 С1x

G = — --- 1+(-- -) (18)

ЗОх Rq„ С,х 1 пРичем С»х уR2x С х «G

Формулам (2) — (5) по отсчитываемым значениям С»о 1КЙО 1 С20 ю С»о В конце второго, третьего и четвертого этапов измерения.

По предлаraемому способу возможно также измерение параметров четырехэлементных двухполюсников, у которых один из элементов схемы замещения образует с остальной частью схемы замещения последовательное соединение.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет проводить измерение параметров четырехэлементных CGRCдвухполюсников по шести схемам замещения, в которых один из элементов образует либо параллельное, либо последовательное соединение.

Измерения по предлагаемому способу по сравнению с известным характеризуются достаточно высокой точностью в более широких диапазонах соотношений между параметрами измеряемых четырехэлементных двухполюсников благодаря обеспечению высокой чувствительности моста по регулируемым параметрам путем указанного выбора второй частоты измерения, формула изобретения

Способ измерения параметров четырехэлементных двухполюсников мостом переменного тока по авт.св. - 1320761, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в широких диапазонах соотношений между параметрами объекта измерения, проводят повторное уравновешивание моста по четырем параметрам CGRCдвухполюсника, при этом вторую частоту Я измерения выбирают равной

Я = QOЯ,, на втором этапе и на ,2 третьем этапе b3> = С» я, и с ) с а

=Я Q — — — — - на четвертом эта»»

Q+ 3 пе, где Сд, — первая частота измерения, являющаяся заданной, С, „- добротность на частоте ЬЭ, ветви плеча сравнения со вторым и третьим регулируемыми параметрами в частотно-независимом состоянии равновесия моста.

1536320

Фиа.2

Составитель В.Семенчук

Редактор Л,Веселовская Техред М.Ходанич.Корректор М. Кучерявая

Заказ 106 Тираж 541 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101