Устройство для раздельного измерения модуля комплексных сопротивлений

 

= 2сКМ. и1л.1 тт кя pg с

Союз Советских

Социалмстичвсюа

Ресяубпмн (655988 (6l) Дополнительное к авт. свил-ву и (5t) М. Кл.

G 01 R 27/02 (22) Заявлено 02.09.76 (21) 2399412/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (53) УДК 621 317а ,Э (088,8) Гкударвтееиный иемитет

СССР ие делам изабрвтаиий и етирмтий

Опубликовано 05.р4.79,6юллЕтень,% 1З

Дата опубликования описания 10,04.79 (72) Автор изобретения ч

Б. Н. Ковалев (Щ Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ МОДУЛЯ

КОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИИ

Изобретение относится к электроизмерениям, может быть использовано для раздельного измерения модуля комплексных сопротивлений по любой схеме замешения, Оно представляет собой способ построе» ния мостовых цепей, а также устройство 5 для. осуществления способа, используюшее квазиуравновешенный режим измерения, Известно устройство для раздельного то измерения модуля комплексных сопротивлений содержашее мост иэ двух параллельных ветвей, включенных в цепь генератора синусоидального напряжения, одна из которых состоит иэ последовательно соединенных образцового и измеряемого сопротивлений, другая - иэ двух одинаковых активных сопротивлений, указатель квадратуры между напряжением питания мос»

20 та или синфаэным с ним напряжением на одном иэ активных сопротивлений резисторов второй ветви и напряжением индика.торной диагонали моста (11.

Однако при известном способе измерение модуля комплексных сопротивлений квазиуравновешенными мостами эначитель» ное влияние на результат измерения ока эывают переходные сопротивлении контактов и сопротивления подводяших проводов, соединяюших объект измерения и образцовое сопротивление между собой и генератором синусоидального напряжения, Это приводит к увеличению погрешности и даже делает невозможным измерение модуля малых комплексных сопротивлейий.

Бель изобретения «расширение диапазона без снижения точности измерений.

Достигается заданная цель тем, что устройство для разделительного измеренеа . модуля комплексных сопротивлений, содержашее индикатор квадратуры,- генератор синусоидального напряжения, к двум выводам которого подключают последовательно соединенные образцовое и измеряемое сопротивления и корпус, снабжено двумя дифференциальными усилителями, сумматором и блоком для вычитания, причем два

655988 входа первого дифференциального усилителя подключены потенциальными зажимами к образцовому сопротивлению, выход — к первым входам сумматора и блока для вычитания; вторые входы последних связаны 3 с выходом другого дифференциального усилителя, входы которого подключены потенциальными зажимами к измеряемому сопротивлению, а выходы сумматора и блока для вычитания соединены с соответствую 10 щими входами индикатора квадратуры.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, реализующего способ измерения; на фиг. 2 — векторная диаграмма, поясняющая способ измерения и принцип работы устройства, Устройство, реализующее способ измерения, содержит генератор (источник) синусоидального напряжения 1, в цепь которого включены последоватепьно:. посредством токовых зажимов 2, 3 — образцовое сопротивление 4, посредством токовых зажимов 5, 6 — измеряемое сопротивление 7 и паразитные сопротивления

8-10. Паразитное сопротивление 8 вклю2$ чает в себя переходное сопротивление токового зажима 2 и сопротивление провода, соединяющего зажим 2 с генератором l. Паразитное сопротивление 9 состоит из переходных сопротивлений токовых зажимов 3, 5 и сопротивления провода, соединяющего зажимы 3, 5 а паразитное сопротивление 10 — иэ переходного сопротивления токового зажима

6 и сопротивления провода, соединяюще35 го зажим 6 с другим зажимом генератора, в данном случае с корпусом устройства.

Потенциальные зажимы,11, 12 образцового сопротивления и потенциальные зажимы 13, 14 измеряемого комплексного сопротивления соединены соответственно с йвумя входами дифференциального 45 усилителя 15 и двумя входами дифференциального усилителя 16. Выход усилителя

15 соединен с одним издвухвходовсумматора 17 и с одним из двух входов блока для вычитания.18, выход усилителя 16 - со вторыми входами сумматора 17 и блока для вычитания 18. Выходы сумматора

17 и блока 18 соединены с двумя входами индикатора квадратуры 19.

0 - U — падении напряжения соответ

1 3 ственно, на паразитных сопротивлениях

8--104

- падение напряжения на образцовом резисторе 4;

О„- падение напряжения на измеряемом резисторе 7;

К К - коэффициенты передач соответ4 1 ственно усилителей 15 и 16, неинвертирующие (прямые) входы которых обозначены знаком "+", а инвертирующие - знаком "-" ;

К - коэффициент передачи сумматора;

К4- коэффициент передачи блока йля вычитания.

При использовании усилителей 15, 16 компенсируется падение напряжений U U

3 на параэитных сопротивлениях 8-10, а формируемые сумма и разность напряжений пропорциональны только сумме и разности напряжений, пропорциональных соответственно падениям напряжения Ц„Ох. на образцовом и измеряемом сопротивлен иях, Известно, что при равенстве модулей двух напряжений их векторные сумма и разность находятся в квадратуре. Следовательно, в нашем случае в момент квайратуры суммарного и разностного напряжений модуль напряжения, пропорционального падению напряжения на образцовом сопротивлении 4, и модуль напряжения, пропорционального падению напряжения на .,измеряемом резисторе 7, на выходах усилителей 15, 16 должны быть одинаковы.

Таким образом, в момент квадратуры по известной величине образцового сопротивления при известных коэффициентах передачи К и К усилителей 15, 16 можно однозначно определить величину мойуля измеряемого резистора 7, При этом измерении не пользуются вспомогатетьной ветвью из двух одинаковых активных сопротивлений, а схему можно привести в режим кваэиравновесия не только регулированием образцового резистора и изме-. нением передач К,,К усилителей 15, 16.При работе устройства на неинвертирующий вход усилителя 15 подается сумма на» пряжения U + U + 0 + U>, и На инвертирую2 щей - сумма напряжений О + О, + ОЗ, Следовательно, на один из входов сумматора 17 и один из входов блока 18 с усилителя 15 подается напряжение, прямо пропорциональное напряжению Uo, так как справедливо равенство К ((Ос+ U+ О,+0„)(О2+ Ох+ О )1 = К Ос, На неинвертирующий вход усилителя

16 поступает сумма напряжений 0„+ U» а на инвертирующий - напряжение U

Следовательно, на второй вход сумматора 17 и второй вход блока 18 с усили5988

5 65 теля 16 подается напряжение, прямо про» порциональное напряжению U z, так как справедливо равенство К ((О„+ 0 - U

=K U .Òàê как падения напряжений Оси создаются одним обшим током 3 генех

pampa 1, то напряжения К О„и К О х не только прямо пропорциойальны йо модулю напряжениям Ос 0х, но и совпадают с ними по фазе, т, е, модульные соотношения между напряжениями К,, U u

К О, определяются модульными соожошениямй напряжений U© и О и соотношением коэффициентов передач К и Ê2.

При этом разность фаз между К Ос и

К равна разности фаз между напряженйями U< и О,, т. е. паразитные со» противления 8-10 не влияют на модульные и фазовые отношения между напряжениями на выходе усилителей 15, 16.В режиме квазиравновесия схемы на» пряжение К (К1 Ц + К 0,) на выходе сумматора 17 и напряжейие К4(К,,б„К20 ) на выходе блока 18 находятся в квадватуре. Разность фаз, равная 1t 2, между выходными напряжениями суммирующего и вычитаюшего устройств, фиксируется индикатором квадратуры 9. Как видно из векторной диаграммы, квази равновесие предлагаемого устройства наступает, когда К„ОО= К U<. Из этого ясно, что модуль измеряемого комплексного сопротивления

К4

Х„„- — „. 212 г

Следует отметить, что векторная диаграмма (фиг. 2) построена для частного случая, когда образцовое сопротивление имеет чисто активный характер, а коэффициенты передач К,К усилителей 15 и

16 одинаковы,В этом часжом случае измеряемое комплексное сопротивление при квазиравновесии схемы оавно образцовому сопротивлению, т. е. 2„2 Ro, Коэффициенты передач К и К „сумматора 17 и блока

18 устройства выбирают так, чтобы обеспечить минимальную работу индисатора квадратуры 19, и равенство этих коэффи

IlHeHmB необязательно.

Формула изо бретении

Устройство для раздельного измерения модуля комплексных сопротивлений, соде ржашее индикатор квадратуры, генератор синусоидального напряжения, к двум выводам которого подключены последовательно соединенные образцовое и измеряе20 Мое сопротения и mpaycâ о т л и ч а ш е е с я тем, что, с целью расширения диапазона без снижения точности измере ний, оно снабжено двуми дифференциальными усилителями, сумматором и блоком для вычитания, причем два входа первого дифференциального усилителя подключены потенциальными зажимами к образцовому сопротивлению, выход - к первым входам сумматора и блока для вычитания, вторые .

30 входы последних связаны с выходом другого дифференциального усилителя, входы которого подключены потенциальными зажимами к измеряемому сопротивлению, а выходы сумматопэ н блока для вычитания соединены с соответствуюшими входами индикатора квадратуры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Карандеев К. Б. Специальные методы электрических измерений, М., 1963, с. 239-240.

655988

4 иг. 1

Фиг.2

Составитель О. Богомолов

Редактор Б. федотов Техред Э. Чужнк КорректорЕ. Папи

Заказ 1509/35 Тира к 1089 Поднжаое

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб„д„4/5

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