Полууравновешенный мост переменного тока для измерения составляющих комплексных сопротивлений

 

Оп ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскиз

Социалистических

Расо блик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 21е, 29j02

Заявлено 23. I I.1966 (№ 1056913/26-10) с присоединением заявки ¹

МПК G Olr

УДК 621.317.733.025. .011.4(088.8) Приоритет

Опубликовано 26.1.1968. Бюллетень № 5

Комитет оо делам изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

Дата опубликования описания 21.111,1968

Авторы изобретения

М. А. Ахмаметьев и С. М. Казаков

Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения

Академии наук СССР

Заявитель

ПОЛУУРАВНОВЕШЕННЫЙ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ДЛЯ

ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНЫХ

СОПРОТИВЛЕНИЙ

Известные полууравновешенные мосты переменного тока для измерения составляющих комплексных сопротивлений содержат источник питания, четырехплечую измерительную мостовую цепь, состоящую из двух однородных плеч отношения, исследуемого комплексного сопротивления и переменного эталонного элемента, систему автоматического уравновешивания реактивной составляющей и индикатор активной составляющей. Отсчет измеряемых параметров производится в момент квазиравновесия.

Основным недостатком этих мостов является то, что погрешность измерения реактти вной составляющей пропорциональна квадрату тангенса угла погерь иоследуемого сопротивления. Это делает невозможным применение таких схем для измерения комплексных сопротивлений с большими потерями (с тангенсом угла потерь больше 0,1) .

Предложенный мост не имеет указанных недостатков и отличается от известных тем, что в мостовой измерительной цепи последовательно с исследуемым комплексным сопротивлением и смежным с ним плечом отношения включен модулятор, который периодически, с частотой значительно меньшей частоты питания мостовой цепи, изменяет амплитуду напряжения на плече отношения.

Такое построение моста позволяет расширить диапазон измерения тангенса угла потерь за счет того, что мост приводится в со. стояние полуравновесия по реактивной составляющей независимо от величины угла потерь исследуемого сопротивления. Кроме того, увеличивается точность измерения реактивной сосгавляющей за счет исключения частотной погрешности, обусловленной фазовыми сдвигами в тракте усиления.

Принципиальная схема моста представлена на чертеже.

Напряжение рабочей частоты с выхода генератора 1 подается на обмотку 2 трансфор15 матера 8, вторичные обмотки трансформатор

4 и 5 являются индуктивно связанными плечами отношения моста. Двумя другими плечами мостовой цепи являются исследуемое комплексное сопротивление б, равное Л

20 . 1

= r 1 и переменный эталонный коих „>С денсатор 7 с емкостью Со, .вершины моста образованы точ ка ми 8, 9, 10, 11. Амплитудная модуляция напряжения в плече отношения 4, включенном смежно с плечом исследуемого сопротивления, осуществляется, например, контактом 12 модулятора 18. Частота работы модулятора Р выбирается много меньше рабочей частоты мостовой цепи.

209577

Предмет изобретения

С„= С, р2 где Wt — число витков обмотки 5, Wg — число BHTKOB 06MOTKH 4.

Составитель Л. П. Айрапетова

Редактор В. В. Сорокина Техред Л. Я. Бриккер Корректоры; О. Б, Тюрина и Л. В. Наделяева

Заказ 492/1 I Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2

Модулированное по амплитуде напря>кение неравновесия с выхода мостовой цепи подается через последовательно включенные первый усилитель 14 несущей частоты, углубитель модуляции 15, второй усилитель несущей частоты 1б, на амплитудный детектор 17, который выделяет огибающую выходного напряжения.

С выхода амплитудного детектора огибающая частоты Р через усилитель 18 подается на квадратурный детектор 19, в качестве которого может быть использован реверсивный двигатель, вращающий через редуктор конденсатор 7. Опорное напряжение квадратурного детектора берется от генератора 20.

При прямоугольной модуляции напряжения в плече отношения 4 посредством ключевого модулятора И в мосте могут возникнуть дополнительные погрешности, обусловленные помехами, возникающими в измерительной цепи в моменты коммутации, чтобы исключить эти погрешности применяется сопротивление 21, которое подключается между вершиной 8 мостовой цепи и комплексным сопротивлением б.

Измерение параметров, например емкости

С и тангенса угла потерь tg6„=r„a>C» производится последовательно. Сначала посредством автоматического регулирования переменного образцового конденсатора 7 мостовая измерительная цепь приводится в состояние полуравновесия, которое характеризуется равенством

При этом огибающая выходного напряжения мостовой цепи U, отсутствует.

После того, как мост уравновешен по емкости контакт переключателя 22 перебрасывается из положения 28 в положение 24 и посредством прибора 25, подключенного через усилитель 14 к выходу мостовой цепи, произво4 дится измерение модуля напряжения U,„„. Модуль этого напряжения однозначно связан с тангенсом угла потерь исследуемого комплексного сопротивления:

tg5»

Рвых| — Р(1

+ +с где U — напряжение между точками 9 и 10.

Принцип действия моста останется тем же и в том случае, если коммутатор будет включен с другой стороны плеча отношения. Последнее в некотором смысле является даже более предпочтительным, так как позволяет выполнить модулятор на бесконтактных элементах, например, полупроводниковых триодах.

В данном устройстве можно привести в состояние полуравновесия по одной из составляющих комплексных сопротивлений любую четырехплечую мостовую цепь с однородными плечами отношения. При этом исследуемое комплексное сопротивление должно представляться последовательной схемой замещения.

Полууравновешенный мост переменного тока для измерения составляющих комплексных сопротивлений, например, емкости и тангенса угла потерь, содержащий источник питания, четырехплеч ую мостовую измерителыную цепь, состоящую из двух однородных плеч отношения модулятора, исследуемого сопротивления и переменного образцового элемента, 35 систему автоматического уравновешивания по одной из составляющих и индикатор другой составляющей, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения по тангенсу угла потерь, в нем последовательно с

40 исследуемы ко (плексным сопротивлением и смежным с ним плечом отношения включен модулятор, периодически изменяющий амплитуду напряжения на упомянутом плече отношения.