SU1663568A1 - Transformer bridge for measuring low impedance - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и предназначено дл  измерени  параметров малых комплексных сопротивлений в цеп х переменного тока. Цель изобретени  - повышение точности измерени  за счет уменьшени  вли ни  шумов и искажений усилител  - достигаетс  путем введени  в трансформаторный мост, содержащий источник 1 питани , трансформатор 2 напр жени  с первичной обмоткой 3 и вторичными первой обмоткой 4, второй обмоткой 5 и третьей обмоткой 6, первый резистор 7, усилитель 8 тока, второй резистор 9, образцовую меру 10, измер емый объект 11 с первым 12 и вторым 13 зажимами, индуктивный компаратор 14 токов с первой входной обмоткой 15, второй входной обмоткой 16 и выходной обмоткой 07, указатель 18 равновеси , дополнительной обмотки 6 с первым 7 и вторым 9 резисторами дл  того, чтобы отбирать с обмотки 6 большую часть рабочего тока измер емого объекта, а усилитель тока 8 использовать только дл  добавки существенно меньшей части компенсирующего тока, что позвол ет уменьшить вли ние шумов и искажений усилител  тока, что повышает точность измерени . 1 ил.This invention relates to electrical measuring equipment and is intended to measure low impedance parameters in alternating current circuits. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy by reducing the influence of noise and amplifier distortion - achieved by introducing a transformer bridge containing a power source 1, a voltage transformer 2 with primary winding 3 and secondary windings 4, second winding 5 and third winding 6 first resistor 7, current amplifier 8, second resistor 9, model measure 10, measured object 11 with first 12 and second 13 terminals, inductive current comparator 14 with first input winding 15, second input winding 16 and output winding 07, will indicate 18 equilibrium, additional winding 6 with the first 7 and second 9 resistors in order to select most of the operating current of the measured object from winding 6, and use the current amplifier 8 only to add a significantly smaller part of the compensating current, which reduces the effect noise and distortion of the current amplifier, which increases the measurement accuracy. 1 il.

Description

ON ON СА)ON ON SA)

сwith

0е0e

0000

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и предназначено дл  измерени  параметров малых комплексных сопротийлений в цеп х переменного тока.The invention relates to electrical measuring equipment and is intended to measure the parameters of small complex resistance in alternating current circuits.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  за счет уменьшени  вли ни  шумов и искажений усилител . На чертеже представлена структурна  схема устройства.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy by reducing the influence of noise and amplifier distortion. The drawing shows a block diagram of the device.

Схема содержит источник 1 питани , трансформатор 2 напр жени  с первичной обмоткой 3 (Wi) и вторичными первой обмоткой 4 (Л/з), второй обмоткой 5 (W4) и третьей обмоткой 6 (Wa), первый резистор 7 (Ri), усилитель 8 тока, второй резистор 9(R2), образцовую меру 10 (R0), измер емый объект 11 (Rx) с первым зажимом 12 и вторым зажимом 13, индуктивный компаратор 14 с токов с первой входной обмоткой 15 (Ws), аторой входной обмоткой 16 (We) и выходной обмоткой 17 (Wy), указатель 18 равновеси .The circuit contains power supply 1, transformer 2 with primary winding 3 (Wi) and secondary winding 4 (L / C), second winding 5 (W4) and third winding 6 (Wa), first resistor 7 (Ri), amplifier 8 current, second resistor 9 (R2), exemplary measure 10 (R0), measured object 11 (Rx) with first terminal 12 and second terminal 13, inductive comparator 14 with currents with first input winding 15 (Ws), with input winding 16 (We) and output winding 17 (Wy), pointer 18 equilibrium.

Трансформатор 2 напр жени  с обмотками 4-6 и компаратор 14 токов с-обмотками 15, 16 образуют трансформаторный мост, в одно плечо которого включена образцова  мера 10, а в другое - измер емый объект 11, при этом с помощью образцовой меры 10 уравновешивают мост. Выходы усилител  8 и обмотки 6 соединены через резисторы 9 и 7 соответственно с зажимом дл  подключени  измер емого объекта 11. Устройство работает следующим образом .Voltage transformer 2 with windings 4-6 and current comparator 14 with windings 15, 16 form a transformer bridge, in one arm of which example measure 10 is connected, and in the other - measured object 11, while using model 10 measures balance the bridge . The outputs of the amplifier 8 and the windings 6 are connected through resistors 9 and 7, respectively, with a terminal for connecting the measured object 11. The device operates as follows.

Индуктивный компаратор 14 токов дает нулевое напр жение на выходной обмотке 17 в том случае, если соблюдаетс  условие:The inductive current comparator 14 produces a zero voltage on the output winding 17 if the condition is met:

jx W5 ioW6,(1)jx W5 ioW6, (1)

где Ix - рабочий ток измер емого объекта 11; 10 - образцовый ток, протекающий через резистор 10.where Ix is the operating current of the measured object 11; 10 - exemplary current flowing through a resistor 10.

Образцовый токЗо равенExemplary tokO is equal to

i и 0 Roi and 0 Ro

(2)(2)

где Щ - напр жение второй вторичной обмотки 5.where U is the voltage of the second secondary winding 5.

Усилитель 8 тока также, как и в прототипе поддерживает напр жение на измер емом объекте 11 Ох равным напр жению на первой вторичной обмотке 4 - Оз;The current amplifier 8 also, as in the prototype, maintains the voltage on the measured object 11 Ox equal to the voltage on the first secondary winding 4 - Oz;

Ох Оз..(3)Oh Oz .. (3)

В то же врем  напр жение Ох складываетс  из падени  напр жени  на Rx, вызываемого частью TOKaji от третьей вторичной обмотки 6 и падени  напр жени  на Rx, вызываемого частью токаЙ2 от усилител  8 тока.At the same time, the voltage O x is summed up from the voltage drop on Rx caused by the TOKaji part from the third secondary winding 6 and the voltage drop on Rx caused by the part of the current 2 from the current amplifier 8.

Пользу сь законом Кирхгофаписать следующие выражени : 02Using the Kirchhoff law, write the following expressions: 02

4J И 4J and

R1 +R1 +

Rx-R2Rx-R2

R2 + RxR2 + Rx

где LJ2 - напр жение на третьей обмотке 6,where LJ2 is the voltage on the third winding 6,

R2 +R2 +

RrRxRrrx

(5)(five)

RI+RXRI + RX

UK - напр жение на выходе усилител  8 тока.UK is the output voltage of current amplifier 8.

Падение напр жени  Ои, вызываемое частью тока h на измер емом объекте 11(RX), равно:The voltage drop of Ou caused by part of the current h on the measured object 11 (RX) is equal to:

м R х R2 ,MS 2R2+Rx U2-R2-Rx m R x R2, MS 2R2 + Rx U2-R2-Rx

Ri +Ri +

RX-R2 Rx(Ri +R2) + RrR2 R2 + Rx(b;RX-R2 Rx (Ri + R2) + RrR2 R2 + Rx (b;

Падение напр жени  Ui2, вызываемое ц частью тока z на измер емом объекте 11 (Rx), равно:The voltage drop Ui2 caused by the part of the current z on the measured object 11 (Rx) is equal to:

i i R x-Rii i R x-Ri

. UKRi + RXUK-RI-RX. UKRi + RXUK-RI-RX

IVIV

оabout

5five

00

R2 +R2 +

Ri-Rx Rx(Ri +R2) + Rr R2 Ri+RxV)Ri-Rx Rx (Ri + R2) + Rr R2 Ri + RxV)

Использу  (6) и (7), можно найти часть тока ixi и Using (6) and (7), you can find a portion of the current ixi and

U2R2-(8)U2R2- (8)

1x2 1x2

Rx(Ri + R2) + RrR2 UK-R. 1Rx (Ri + R2) + RrR2 UK-R. one

Rx(Ri +R2)+RrR2 Отсюда можно найти ix:Rx (Ri + R2) + RrR2 From here you can find ix:

; ; . ; u2-R2+OK-Ri; ; . ; u2-R2 + OK-Ri

Ix Ix 1 + Ix 2 Ix Ix 1 + Ix 2

(9)(9)

Rx(Ri +R2) + Ri R2 (1°} Использу  выражение (10), можно записатьRx (Ri + R2) + Ri R2 (1 °} Using expression (10), we can write

Ох и3 A2+UK-RiOh I3 A2 + UK-Ri

Ri 4- Ra +Ri 4- Ra +

RrR2Rrr2

RxRx

(11)(eleven)

Из выражений (10) и (11) видно, что поддержание Ох равным U3 возможно за счет перераспределени  частей тока 1Х1 . Предположим, что сопротивление Rx неFrom expressions (10) and (11) it can be seen that the maintenance of Ox at U3 is possible due to the redistribution of parts of current 1X1. Suppose that the resistance Rx is not

0 измен етс , а сопротивление RI в результате воздействи  внешних факторов или старени  изменилось на величину ARi. Это приведет к изменению тока Ix через сопротивление RX, что вызовет изменение Ох на0 changes, and the resistance RI as a result of external factors or aging changes by the value of ARi. This will lead to a change in current Ix through the resistance RX, which will cause a change in Oh to

5 величину AUx. В результате усилитель 8 тока отработает разбаланс между сравниваемыми напр жени ми Оз и Ох + А Ох таким образом, чтобы падение напр жени  на Rx вернулось .к значению Ох. Это возможно за счет изменени  в выражении (10) выходного5 magnitude AUx. As a result, the current amplifier 8 will work out the unbalance between the compared voltages Oz and Ox + A Oh in such a way that the voltage drop on Rx returns to the value Ox. This is possible due to the change in the expression (10) of the output

напр жени  усилител  8 тока UK, т.е. изменени  составл ющей тока 1Х2- что и происходит .the voltage amplifier 8 is current UK, i.e. changes in the component current 1x2 - which is what happens.

Таким образом, при неизменном значении RX любое изменение RI, а по аналогии и R2, компенсируетс  с помощью напр жени  компенсации UK на выходе усилител  8 тока так, что величина lx не измен етс .Thus, at a constant value of RX, any change in RI, and by analogy R2, is compensated by the compensation voltage UK at the output of current amplifier 8 so that the value lx does not change.

Поэтому напр жение на выходе компаратора тока не измен етс  и результат измерени  не искажаетс .Therefore, the voltage at the output of the current comparator does not change and the measurement result is not distorted.

Предположим теперь, что изменилось значение RX на величину ARx. По закону Ома:Suppose now that the value of RX has changed by the value of ARx. According to Ohm's law:

таъГ0 -1- 0 taG0 -1- 0

т.е. падение напр жени  на Rx будет отличатьс  от Оз.those. the voltage drop on Rx will be different from Oz.

Таким же образом, как и в первом случае , усилитель 8 тока выработает напр жение компенсации Ок такое, чтобы снова наступило равенство Оз Ux.In the same way as in the first case, the current amplifier 8 generates a compensation voltage OK, such that Oz Ux becomes equal again.

Это возможно ,в случае, если изменитс  х на величину , Д1Х такую, что выполнитс This is possible if it changes x by an amount D1X such that

Условие ОхCondition oh

что и обеспечиваетс  усилителем 8 тока. Таким образом выполн етс  закон Омаas provided by the current amplifier 8. This is how Ohm’s law is fulfilled.

R7T№ i +AiR7T№ i + Ai

ток в первичной обмотке W5 компаратора токов 14 изменитс , следовательно, момент равновеси  моста будет соответствовать новому значению измер емого сопротивлени  Rx + ДНХ.the current in the primary winding W5 of the current comparator 14 will change, therefore, the moment of equilibrium of the bridge will correspond to the new value of the measured resistance Rx + DNH.

Можно сделать вывод, что схема устройства не чувствительна к изменени м резисторов RI и R2, вызываемых их нестабильностью. В тоже врем  измен   их величину, можно осуществл ть перераспределение составл ющих рабочего тока 1x1 и iX2 соответственно от третьей вторичной обмотки 6 и усилител  8 тока, тем самым уменьшать вли ние шумов и искажений усилител  8 тока.It can be concluded that the device circuitry is not sensitive to changes in resistors RI and R2 caused by their instability. At the same time, by changing their value, it is possible to redistribute the components of the operating current 1x1 and iX2, respectively, from the third secondary winding 6 and current amplifier 8, thereby reducing the influence of noise and distortion of current amplifier 8.

Claims (1)

Формула изобретени  Трансформаторный мост дл  измерени  малых сопротивлений, содержащий источник питани , первый вывод которого соединен с началом, а второй - с концом первичной обмотки трансформатора напр жени , при этом начало первой вторичнойClaims of the Invention A transformer bridge for measuring small resistances containing a power source, the first terminal of which is connected to the beginning and the second to the end of the primary winding of the voltage transformer, with the beginning of the first secondary обмотки трансформатора напр жени  соединено с первым зажимом дл  подключени  измер емого объекта, второй зажим дл  подключени  измер емого объекта соединен с начало - первой входной обмотки индуктивного компаратора токов, конец которой соединен с общей шиной, концы второй вторичной обмотки трансформатора напр жени  и второй входной обмотки индуктивного компаратора токов соединены сthe voltage transformer winding is connected to the first terminal for connecting the measured object, the second terminal for connecting the measured object is connected to the beginning - the first input winding of the inductive current comparator, the end of which is connected to the common busbar, the ends of the second secondary winding of the voltage transformer and the second input winding inductive current comparator connected to общей шиной, образцовую меру, подключенную между началом второй вторичной обмотки трансформатора напр женич и нэ- чалом второй входной обмотки индуктивного компаратора токов, указательcommon busbar, an exemplary measure, connected between the beginning of the second secondary winding of a transformer, voltage, voltage and the beginning of the second input winding of an inductive current comparator, pointer равновеси , соединенный с выходной обмоткой индуктивного компаратора токов, один вывод которой и один вывод источника питани  и указател  равновеси  соединены с общей шиной, усилитель тока, первыйequilibrium connected to the output winding of the inductive current comparator, one output of which and one output of the power supply and balance indicator are connected to a common bus, current amplifier, the first вход которого соединен с концом первой вторичной обмотки трансформатора напр жени , а второй вход соединен с вторым зажимом дл  подключени  измер емого объекта, отличающийс  тем, что, сthe input of which is connected to the end of the first secondary winding of the voltage transformer, and the second input is connected to the second terminal for connecting the measured object, characterized in that целью повышени  точности измерени , в него введены треть  вторична  обмотка трансформатора напр жени , первый и второй резисторы, причем начало третьей вторичной обмотки трансформатораin order to improve measurement accuracy, a third secondary winding of a voltage transformer, first and second resistors, and the beginning of the third secondary winding of a transformer напр жени  соединено с общей шиной, а ее конец соединен с первым выводом первого резистора, второй вывод которого соединен с первым зажимом дл  подключени  измер емого объекта и с первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с выходом усилител  тока.voltage is connected to the common bus, and its end is connected to the first output of the first resistor, the second output of which is connected to the first terminal for connecting the measured object and the first output of the second resistor, the second output of which is connected to the output of the current amplifier.