Мост переменного тока

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, может использоваться в качестве измерителя параметров резистивноемкостных сопротивлений неременного тока. Технический результат - повышение точности измерений. Мост переменного тока содержит две смежные ветви, из которых первая является первым смежным резистором, а вторая состоит из второго смежного резистора и смежного конденсатора, измерительное сопротивление, резистор, источник питания моста, общий провод моста и нуль-орган. В схему моста введены три управляемых источника напряжения, причем выход первого подключен ко второму выводу смежного конденсатора, выход второго подключен ко второму выводу второго смежного резистора, выход третьего подключен ко второму выводу измеряемого сопротивления, также входы управляемых источников подключены ко второму полюсу источника питания моста, а общие провода всех источников подключены к общему проводу моста. Новым является подключение смежных резистора, конденсатора и измеряемого сопротивления к трем разным управляемым источникам напряжения и достижение уравновешивания изменением выходного напряжения управляемых источников. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, может использоваться в качестве измерителя параметров резистивно-емкостных сопротивлений переменного тока.

Известен [1] мост переменного тока, содержащий два смежных комплексных резистора, измеряемый комплексный резистор и комплексный резистор, которые подключены к одному источнику питания моста. Уравновешивание моста производится изменением величин сопротивлений переменному току. Недостатком моста является снижение точности измерений из-за необходимости коммутации изменяемых сопротивлений.

Задача изобретения - повышение точности измерений. Решение поставленной задачи достигается тем, что в мост переменного тока, содержащий две смежные ветви, из которых первая является первым смежным резистором, а вторая состоит из второго смежного резистора и смежного конденсатора, причем второй вывод первой ветви подключен к общему проводу моста, а первые выводы первого и второго смежных резисторов и смежного конденсатора соединены между собой и подключены к первому выводу нуль-органа, измеряемое сопротивление из параллельно включенных резистора и конденсатора и резистор, первые выводы которых соединены вместе и подключены ко второму выводу нуль-органа, а второй вывод резистора подключен к общему проводу моста, введены три управляемых источника напряжения, причем выход первого подключен ко второму выводу смежного конденсатора, выход второго подключен ко второму выводу второго смежного резистора, выход третьего подключен ко второму выводу измеряемого сопротивления, также входы управляемых источников подключены ко второму полюсу источника питания моста, а общие провода всех источников подключены к общему проводу моста.

На чертеже приведена блок-схема моста, содержащая первый смежный резистор 1, второй смежный резистор 2, смежный конденсатор 3, измеряемые резистор 4 и конденсатор 5, резистор 6, первый управляемый источник напряжения 7, второй управляемый источник напряжения 8, третий управляемый источник напряжения 9, источник питания моста 10, нуль-орган 11, общий провод моста - cd.

Мост работает следующим образом.

Комплексные потенциалы на выходах источников 7, 8, 9 соответственно определяются: где E - комплексная амплитуда синусоидального напряжения источника питания моста; k_c, k_R, k - регулируемые коэффициенты.

При определенном установленном коэффициенте k, обеспечивающем сходимость процедуры уравуновешивания, регулируя k_c, k_R, можно добиться равновесия моста, т.е.

Обозначим (см фиг.): R₁ - сопротивление резистора 1, R₂ - сопротивление резистора 2, R₆ - сопротивление резистора 6, C₃ - емкость конденсатора 3.

Так как сопротивления R₁, R₂, R₆, емкость C₃ и частота f источника питания E заданы, а коэффициенты k, k_c, k_R определены, то можно рассчитать неизвестные R₄ и C₅ (на фиг. соответственно 4 и 5). На основе законов теоретической электротехники [2] можно доказать:

(2)
При равновесии моста (1), используя (2) и приняв обозначения
ω = 2πf, α = 1+R₂/R₁, τ = R₂C₃,
получаем:


Следует заметить, что управляемые источники напряжения, используемые в мосте, являются электронными устройствами, имеющими высокое входное и низкое выходное сопротивления, не вносящими фазового сдвига на частоте измерений, амплитуда выходного напряжения которых точно пропорциональна входному. Питание управляемых источников осуществляется от источника питания моста. Амплитуда выходного напряжения управляемого источника регулируется, например, с помощью простого резисторного потенциометра, замонтированного внутри управляемого источника. В качестве управляемых источников можно использовать эмиттерные и истоковые повторители. Напряжения на выходе и входе источника измеряются точным вольтметром, а их отношение дает коэффициенты k, k_c, k_R.

Источники информации.

[1] Алиев Т.М., Тер-Хачатуров А.А. Измерительная техника. - М.: Высшая школа, 1991, стр. 91.

[2] Поливанов К.М. Теоретические основы электротехники, ч. 1. М. - Л.: Энергия, 1965, стр. 360.

Формула изобретения

1. Мост переменного тока, содержащий две смежные ветви, из которых первая является первым смежным резистором, а вторая состоит из второго смежного резистора и смежного конденсатора, причем второй вывод первой ветви подключен к общему проводу моста и первому полюсу источника питания моста, а первые выводы первого и второго смежных резисторов и смежного конденсатора соединены между собой и подключены к первому выводу нуль-органа, измеряемое сопротивление из параллельно включенных резистора и конденсатора и резистор, первые выводы которых соединены вместе и подключены ко второму выводу нуль-органа, а второй вывод резистора подключен к общему проводу моста, отличающийся тем, что в него введены три управляемых источника напряжения, причем выход первого подключен ко второму выводу смежного конденсатора, выход второго подключен ко второму выводу второго смежного резистора, выход третьего подключен ко второму выводу измеряемого сопротивления, также входы управляемых источников подключены ко второму полюсу источника питания моста, а общие провода всех источников подключены к общему проводу моста.

2. Мост переменного тока по п.1, отличающийся тем, что в качестве управляемых источников напряжения использованы умножающие цифроаналоговые преобразователи, входы опорных напряжений которых подключены ко второму полюсу источника питания моста.

РИСУНКИ

Рисунок 1