частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост переменного тока для измерения параметров трехэлементных параллельно-последовательных rc-двухполюсников

Классы МПК:G01R17/10 измерительные мосты переменного или постоянного тока
G01R27/02 для измерения активного, реактивного и полного сопротивления или других производных от них характеристик, двухполюсника, например постоянной времени
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Ульяновский государственный технический университет
Приоритеты:
подача заявки:
2000-01-11
публикация патента:

Использование: в электроизмерительной технике. Технический результат заключается в обеспечении высокой точности и малой продолжительности измерения параметров трехэлементных параллельно-последовательных RC-двухполюсников. Результат достигается посредством раздельного отсчета трех измеряемых параметров по числам витков заземленных регулируемых обмоток трансформаторов напряжения при применении в цепи сравнения постоянных мер сопротивления и емкости. Вторая вторичная обмотка основного трансформатора напряжения и третья вторичная обмотка подсоединены порознь ко входам прецизионного сумматора. Вторая и третья первичные обмотки компаратора токов подсоединены через измеряемый двухполюсник. И через постоянную меру емкости в первом положении переключателя подсоединены к выходному зажиму прецизионного сумматора напряжений. Причем вторая вторичная обмотка основного трансформатора напряжения, первичная обмотка вспомогательного трансформатора напряжения и третья первичная обмотка компаратора токов выполнены регулируемыми. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2

Формула изобретения

1. Частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост переменного тока для измерения параметров трехэлементных параллельно-последовательных RC-двухполюсников, содержащий основной трансформатор напряжения с четырьмя заземленными обмотками, первичная из которых подсоединена к генератору напряжения перестраиваемой частоты, а первая вторичная обмотка через постоянную меру сопротивления подсоединена к первой первичной обмотке компаратора токов с четырьмя заземленными обмотками, содержащий также вспомогательный трансформатор напряжения с двумя заземленными обмотками, прецизионные интегратор и сумматор напряжений, операционные усилители которых имеют заземленные источники питания, избирательный, например, фазочувствительный нуль-индикатор, подключенный своим измерительным входом к индикаторной обмотке компаратора токов, переключатель на два положения, отличающийся тем, что вторая вторичная обмотка основного трансформатора напряжения непосредственно и третья вторичная его обмотка с помощью каскадно соединенных между собой вспомогательного трансформатора напряжения и прецизионного интегратора подсоединены порознь ко входам прецизионного сумматора напряжений, а вторая и третья первичные обмотки компаратора токов подсоединены соответственно через измеряемый двухполюсник и через постоянную меру емкости в первом положении упомянутого переключателя к выходному зажиму прецизионного сумматора напряжений, причем вторая вторичная обмотка основного трансформатора напряжения, первичная обмотка вспомогательного трансформатора напряжения и третья первичная обмотка компаратора токов выполнены регулируемыми.

2. Частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост переменного тока для измерения параметров трехэлементных параллельно-последовательных RC-двухполюсников по п. 1, отличающийся тем, что третья первичная обмотка компаратора токов во втором положении упомянутого переключателя подсоединена к выходному зажиму прецизионного сумматора напряжений через меру проводимости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, а конкретно к мостовым методам измерения на переменном токе параметров объектов исследования или контроля, схема замещения которых представляет собой трехэлементный двухполюсник, состоящий из двух параллельных ветвей, одна из которых содержит последовательно соединенные элементы R, C, а другая содержит либо элемент C, либо элемент G, причем указанные параметры R, C, G схемы замещения являются частотно-независимыми.

Известен выбранный за аналог частотно-независимый одинарный трансформаторный мост (см. книгу Кнеллера В.Ю., Боровских Л.П. Определение параметров многоэлементных двухполюсников. - М.: Энергоатомиздат, 1986, с. 99, рис. 2.49) для измерения параметров трехэлементных параллельно-последовательных RC-двухполюсников, содержащий трехобмоточный трансформатор напряжения, подключенный своей первичной обмоткой к двум генераторам напряжения питания заданных частот, а своими вторичными обмотками, порознь, к входным зажимам плеча измерения и плеча сравнения. Выходные зажимы этих плеч подсоединены ко входам операционных усилителей, каждый из которых охвачен цепью обратной отрицательной связи по напряжению, содержащей резистор. Выходы этих операционных усилителей подключены к сумматору напряжений, выполняющему функцию фазочувствительного нуль-индикатора вместе с тремя фазочувствительными выпрямителями, подключенными к его выходу. Опорные входы этих выпрямителей подключены через фазовращатели к указанным двум генераторам напряжения питания.

К причинам, препятствующим достижению при использовании аналога указанного ниже технического результата, относится то, что в нем отсчет измеряемых трех параметров производится по значениям регулируемых параметров трехэлементного плеча сравнения, выполненного по схеме измеряемого двухполюсника и содержащего поэтому ветвь из последовательно соединенных регулируемых элементов R, C. Поскольку регулируемый элемент R плеча сравнения представляет собой набор образцовых последовательно включенных между собой резисторов, комбинации из которых в определенном коде набираются с помощью параллельно им включенных элементов коммутации, чрезвычайно затруднена защита аналога от влияния паразитных емкостей указанных элементов коммутации, а также от влияния емкостей утечки и паразитных параметров обоих регулируемых последовательно включенных между собой элементов R, C плеча сравнения. Перечисленные источники погрешностей не позволяют с помощью аналога достичь высокой точности измерения параметров трехэлементных параллельно-последовательных RC-двухполюсников по мостовому методу и являются существенным недостатком аналога. Вторым существенным недостатком аналога является чрезвычайно плохая сходимость его процесса уравновешивания по трем параметрам. Обусловлено это отсутствием однозначного соответствия между знаком отклонения хотя бы одного из трех регулируемых параметров плеча сравнения и информативным параметром разности напряжений на плече сравнения и на плече измерения, выделяемым с помощью отмеченного сумматора напряжений и одного из трех фазочувствительных выпрямителей.

Известен наиболее близкий к заявляемому изобретению того же назначения и поэтому выбранный за прототип частотно-независимый одинарный трансформаторный мост (см., например, книгу Тюкавина А.А. Измерение параметров трех- и четырехэлементных двухполюсников мостами переменного тока. Саратов: издательство СГУ, 1988, стр.60, рис. 3.2 и стр. 65, рис. 3.4) для измерения параметров GRC- и CRC-двухполюсников по параллельно-последовательной схеме, одна из двух ветвей которой содержит два последовательно включенных элемента R, C, а другая ветвь содержит элемент G или элемент C.

Прототип, как и аналог, содержит генератор напряжения перестраиваемой частоты, к которому подключен трехобмоточный трансформатор напряжения, к двум вторичным обмоткам которого подсоединены входные зажимы плеча сравнения и плеча измерения. Выходные зажимы подключены к измерительному входу фазочувствительного нуль-индикатора. Входным сигналом этого индикатора, в отличие от аналога, является разность токов плеча сравнения и плеча измерения. Благодаря этому прототип свободен от указанного второго недостатка аналога и может быть уравновешен по трем параметрам.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, при использовании устройства, принятого за прототип, относится то, что в прототипе отсчет измеряемых параметров проводится, как и в аналоге, по значениям параметров регулируемых элементов G, R, C (или C, R, C) плеча сравнения, выполненного по схеме измеряемого двухполюсника и имеющего поэтому ветвь из последовательно соединенных регулируемых элементов R, C, вследствие чего чрезвычайно затруднительна защита прототипа от шунтирующих емкостей элементов коммутации, с помощью которых изменяется значение параметра регулируемого элемента R, последовательно соединенного с регулируемым элементом C, а также емкостей утечек паразитных параметров этих двух элементов R, C. Указанное не позволяет с помощью прототипа так же, как и с помощью приведенного аналога, достичь наивысшей точности измерения, возможной для мостового метода, и является его недостатком.

Сущность изобретения заключается в раздельном отсчете измеряемых трех параметров по числам витков заземленных регулируемых обмоток трансформаторов с тесной индуктивной связью при применении в цепи сравнения постоянных мер сопротивления и емкости.

Технический результат - обеспечение высокой точности и малой продолжительности измерения параметров трехэлементных параллельно-последовательных RC-двухполюсников.

Этот технический результат достигается в частотно-независимом многоплечем трансформаторном мосте переменного тока для измерения параметров трехэлементных параллельно-последовательных RC-двухполюсников, содержащем основной трансформатор напряжения с четырьмя заземленными обмотками, первичная из которых подсоединена к генератору напряжения перестраиваемой частоты, а первая вторичная обмотка через постоянную меру сопротивления подсоединена к первой первичной обмотке компаратора токов с четырьмя заземленными обмотками, содержащем также вспомогательный трансформатор напряжения с двумя заземленными обмотками, прецизионные интегратор и сумматор напряжений, операционные усилители которых имеют заземленные источники питания, избирательный, например, фазочувствительный нуль-индикатор, подключенный своим измерительным входом к индикаторной обмотке компаратора токов, переключатель на два положения.

Особенность заключается в том, что вторая вторичная обмотка основного трансформатора напряжения непосредственно и третья вторичная его обмотка с помощью каскадно соединенных между собой вспомогательного трансформатора напряжения и прецизионного интегратора подсоединены порознь ко входам прецизионного сумматора напряжений, а вторая и третья первичные обмотки компаратора токов подсоединены соответственно через измеряемый двухполюсник и через постоянную меру емкости в первом положении упомянутого переключателя к выходному зажиму прецизионного сумматора напряжений, причем вторая вторичная обмотка основного трансформатора напряжения, первичная обмотка вспомогательного трансформатора напряжения и третья первичная обмотка компаратора токов выполнены регулируемыми.

Кроме того, особенность устройства заключается в том, что третья первичная обмотка компаратора токов во втором положении упомянутого переключателя подсоединена к выходному зажиму прецизионного сумматора напряжений через меру проводимости.

Проведенный заявителями анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявители не обнаружили аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителями техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявители провели поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителями, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:

дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;

замена какой либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;

создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство моста, а на фиг. 2 - трехэлементный GRC-двухполюсник.

При измерении параметров трехэлементных CRC-двухполюсников по параллельно-последовательной схеме указанный технический результат достигается с помощью устройства (фиг. 1), представляющего собой многоплечий трансформаторный мост переменного тока. На фиг.1 обозначено: 1 - основной трансформатор напряжения с четырьмя заземленными обмотками wг, w1, w2, w3; 2 - вспомогательный трансформатор напряжения с первичной l1 и вторичной l2 заземленными обмотками; 3 - прецизионный интегратор на операционном усилителе ОУ2 и образцовых элементах R2, C2; 4 - прецизионный сумматор напряжений на операционном усилителе ОУ1 и идентичных трех образцовых резисторах r; 5 - измеряемый трехэлементный двухполюсник по параллельно-последовательной CRC-схеме, содержащей ветвь из последовательно включенных резистора R2x, конденсатора C2x и параллельную ветвь с конденсатором C1x; 6 - переключатель на два положения ("1" - первое и "2" - второе); 7 - компаратор токов с заземленными тремя первичными обмотками m1, m2, m3 и заземленной индикаторной обмоткой mи, снабженной выходными зажимами 8 и 9; 10 - избирательный фазочувствительный нуль-индикатор, на опорный вход 11 которого подается опорное напряжение частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 12, 13, 14 - входные зажимы первичных обмоток m1, m2, m3 компаратора токов 7; 15, 16 - входные зажимы прецизионного сумматора напряжений 4; 17 - выходной зажим вторичной обмотки w1 основного трансформатора напряжения 1; 18 - входные зажимы первичной обмотки wг основного трансформатора напряжения 1, подключенной к генератору 19 синусоидального напряжения частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 20 - выходной зажим прецизионного сумматора напряжений 4. На фиг. 1 также обозначено: частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 - ток, протекающий по ветви с постоянной мерой сопротивления R1, соединяющей выходной зажим 17 вторичной обмотки w1 основного трансформатора напряжения 1 и входной зажим 12 первичной обмотки m1 компаратора токов 7; частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 ток, проходящий от выходного зажима 20 прецизионного сумматора напряжений 4 к входному зажиму 14 третьей первичной обмотки m3 компаратора токов 7 по ветви, содержащей в положении "1" переключателя 6 меру емкости C; частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 ток, проходящий через измеряемый двухполюсник 5 от зажима 20 прецизионного сумматора напряжений 4 к входному зажиму 13 второй первичной обмотки m2 компаратора токов 7; частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 ток, подводимый от зажима 9 индикаторной обмотки mи к измерительному входу нуль-индикатора 10.

Основной трансформатор напряжения 1, вспомогательный трансформатор напряжения 2 и компаратор токов 7 выполнены с тесной индуктивной связью между своими обмотками, причем их обмотки имеют достаточно малые активные сопротивления и индуктивности рассеяния. Прецизионные интегратор 3 и сумматор напряжений 4 имеют достаточно большие входные сопротивления и достаточно малые выходные сопротивления. В заявке они рассматриваются как идеальные. Для выполнения этого условия могут быть использованы точные повторители напряжения, с помощью которых снимаются напряжения с обмоток l2, w2 на входы прецизионных интегратора 3 и сумматора напряжения 4. Также этому способствует использование фазочуствительного нуль-индикатора 10, являющегося избирательным. Входное сопротивление фазочуствительного нуль-индикатора 10 со стороны зажима 9 достаточно мало и носит активный характер. Операционные усилители прецизионных интегратора 3 и сумматора напряжений 4 имеют заземленные источники питания.

При измерении параметров GRC-двухполюсников по параллельно-последовательной схеме, показанной на фиг. 2 и содержащей ветвь из резистора R2x, конденсатора C2x, а также ветвь с проводимостью G1x, переключатель 6 находится в положении "2", и в ветвь, соединяющую выходной зажим 20 прецизионного сумматора напряжений 4 и входной зажим 14 третьей первичной обмотки m3 компаратора токов 7, включена постоянная мера проводимости G. Измеряемый двухполюсник 5 включен между зажимами 13, 20.

В случае измерения параметров CRC-двухполюсников по параллельно-последовательной схеме работа заявленного моста (фиг. 1) происходит следующим образом.

Подводимое к измеряемому трехэлементному двухполюснику 5 напряжение частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 получается суммированием напряжения, снимаемого с регулируемой вторичной обмотки w2 основного трансформатора напряжения 1, подключенной ко входу 15 прецизионного сумматора напряжений 4, и выходного напряжения прецизионного интегратора 3, который своей входной цепью с резистором R2 подключен ко вторичной обмотке l2 вспомогательного трансформатора напряжения 2, подключенного своей первичной обмоткой l1 ко вторичной обмотке w3 основного трансформатора напряжения 1, и записывается как

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

Это напряжение создает токи, проходящие по обмоткам m2, m3 компаратора токов 7, равные соответственно

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

В частотно-независимом состоянии равновесия моста (фиг. 1) имеет место равенство магнитодвижущих сил (МДС)

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

где

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

Равенство (4) устанавливается по отсутствию тока частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 в индикаторной обмотке mи компаратора токов 7, подводимого к измерительному входу 9 избирательного фазочуствительного нуль-индикатора 10, по крайней мере на двух частотах. При этом равенство (4) распадается на два частотно-независимых соотношения

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

Из соотношений (6), (7) при учете выражений (1),(5) получаем следующие расчетные формулы для нахождения измеряемых параметров

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

где m3,о; w2,о; l1,о - отсчеты чисел витков регулируемых заземленных обмоток m3, w2, l1 по достижении частотно-независимого равновесия моста.

Приведение моста (фиг. 1) в частотно-независимое состояние равновесия при измерении параметров CRC-двухполюсников, как и в случае прототипа, осуществляется по способу, в соответствии с которым проводится ряд уравновешиваний моста на частоте частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 21613141 регулировками параметров l1, w2 при задаваемых по методу взвешивания значениях параметра m3. Направление регулировок параметра m3 определяется по знаку проекции тока частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 индикаторной обмотки m4 на опорное напряжение частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 после перевода уравновешенного моста на частоту частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 21613142 = kчастотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 21613141/ (k > 1). При этом используется зависимость

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

где i - номер уравновешивания моста на частоте частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 21613141;

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 проекция тока индикаторной обмотки mи, появившегося после перевода моста на частоту частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 21613142 на опорное напряжение частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 равное

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

то есть проекция на напряжение с выходного зажима 20 прецизионного сумматора напряжений 4 на частоте частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 21613142.

В выражении (11) ток индикаторной обмотки mи записывается как

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

где частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

В выражении (11) также обозначено:

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

В формулах (13), (14): l1i, w2i - числа коммутируемых витков обмоток l1, w2, соответствующие равновесию моста на частоте частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 21613141 при выставленном числе витков обмотки m3, равном m3i.

Зависимость (11) является справедливой как при малых, так и больших отклонениях числа витков

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314m3i = m3i-m3,О, (16)

где m3,о - отсчитываемое число (см. формулу (8)) витков обмотки m3.

Поскольку в правой части (11) все сомножители при проекции частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 положительны, то из зависимости (11) следует одно и то же взаимно противоположное соответствие между знаками проекции частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 и отклонения частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314m3i, что и используется для определения направления регулировки числа коммутируемых витков обмотки m3 при (i+1)-ом задании числа витков обмотки m3.

После 5 - 6 уравновешиваний моста при регулировании числа витков m3 по методу взвешивания имеет место приближенное равенство

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

и для выработки регулирующих воздействий по изменению числа витков m3 может помимо знака проекции частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 использоваться также ее модуль, так как все остальные величины в выражении (17) известны.

При использовании информации только о знаке проекции частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 предельное число тактов уравновешивания моста (фиг. 1) может быть оценено как

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

(где частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 число двоичных разрядов параметров m3, l1, w2 в диапазонах их регулирования) в предположении, что на частоте частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 21613141/ каждое i-е уравновешивание проводится за число тактов уравновешивания, равное числу двоичных разрядов двух параметров (как в известных цифровых мостах для измерения по двухэлементной схеме). Этому способствуют угол сходимости, равный 90o, и прямые линии уравновешивания при регулировках l1=var и w2=var на частоте частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 21613141 при каждом выставленном значении m3i, что следует из выражения для тока индикаторной обмотки

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

где Yx(частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314i) = jчастотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 21613141C1x+1/(R2x+1/jчастотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 21613141C2x)

При использовании информации о модуле проекции частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314, a также учитывая, что при уравновешиваниях на частоте частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 21613141 помимо знаков проекций тока частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 может использоваться для выработки регулирующих воздействий по изменению чисел витков w2, l1 и информация о модулях этих проекций, предельное число NПРЕД существенно снижается по сравнению с оценкой по формуле (18). Благодаря этому быстродействие моста (фиг. 1) не намного отличается от быстродействия известных мостов переменного тока для измерения по двухэлементной схеме.

Как следует из схемы моста (фиг. 1), а также формул (8)-(10), в мосте (фиг. 1) достигнута сущность заявленного изобретения, то есть обеспечен раздельный отсчет измеряемых трех параметров параллельно-последовательных CRC-двухполюсников по числам коммутируемых витков заземленных обмоток m3, l1, w2 при применении постоянных мер емкости и сопротивления (C и R1).

Благодаря этому мост (фиг. 1) свободен от влияния шунтирующих емкостей утечки и емкостей элементов коммутации, с помощью которых изменяются числа витков m3, l1, w2, характеризуется возможностью применения "чистых" мер емкости и активного сопротивления (C и R1) на частотах измерения за счет простоты компенсации их остаточных параметров с помощью вспомогательных образцовых активных и реактивных мер, действие которых противоположно по знаку и равно по модулю действию остаточных параметров мер емкости и сопротивления. Вследствие указанного заявленный мост (фиг. 1) свободен от недостатков прототипа.

В случае измерения параметров трехэлементных GRC-двухполюсников (фиг. 2), подключаемых также к зажимам 13-14 моста (фиг. 1), переключатель 6 находится в положении "2" и ток, протекающий по ветви от выходного зажима 20 прецизионного сумматора напряжений 4 к входному зажиму 14 обмотки m3, определяется как

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

Равенство МДС (4) возможно лишь при выполнении частотно-независимого соотношения (7) и соотношения

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

Из соотношений (7), (21) следуют расчетные формулы (8), (9) для нахождения параметров R2x, C2x, а также формула

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

где m3,о - отсчет числа коммутируемых витков обмотки m3 по достижении частотно-независимого равновесия моста.

Приведение моста (фиг. 1) при измерении параметров GRC-двухполюсников в частотно-независимое состояние равновесия аналогично рассмотренному выше случаю уравновешивания по трем параметрам m3, l1, w2. Также проводится ряд уравновешиваний моста на частоте частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 21613141 регулировками чисел витков l1, w2 при задаваемых числах витков m3i. Направление регулировок чисел витков обмотки m3 определяется с помощью зависимости

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

где частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 определяются по формулам (12), (13), (14), (16); частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 проекция тока частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 на опорное напряжение

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

Как видно из (24), при измерении параметров GRC-двухполюсников опорное напряжение, подаваемое на вход 11 нуль-индикатора 10, ортогонально опорному напряжению (см. формулу (12)) для случая измерения параметров CRC-двухполюсников.

Ток индикаторной обмотки в формуле (23) определяется как

частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314

где Yx(частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 21613142) = G1x+1/(R2x+1/jчастотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 21613142C2x)

Как следует из зависимости (23), справедливой как для малых, так и для больших отклонений частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314m3i от отсчитываемого числа витков m3,о (см. формулу (23)), между знаками отклонения частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314m3i и проекции частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 выделяемой нуль-индикатором 10 после перевода моста, уравновешенного на частоте частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 21613141 на частоту частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 21613142 = k(частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 21613141) (причем k>1), существует одно и то же соответствие, поскольку все сомножители при проекции частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 в правой части (23) всегда положительны. На основе зависимости (23) также возможна организация быстросходящихся алгоритмов уравновешивания по трем параметрам m3, l1, w2, как и в случае измерения параметров CRC-двухполюсников. Оценка предельного числа тактов уравновешивания этого алгоритма дается по формуле (18), если используются только знаки проекций тока частотно-независимый многоплечий трансформаторный мост   переменного тока для измерения параметров трехэлементных   параллельно-последовательных rc-двухполюсников, патент № 2161314 индикаторной обмотки mи. При использовании информации также и о модулях этих проекций предельное число тактов уравновешивания существенно уменьшается.

Таким образом, и в случае измерения параметров GRC-двухполюсников в мосте (фиг. 1) достигнута сущность заявленного изобретения: обеспечен раздельный отсчет измеряемых параметров G1x, R2x, C2x по числам коммутируемых витков заземленных обмоток m3, l1, w2 при применении постоянных мер сопротивления R1 и проводимости G в частотно-независимом состоянии равновесия.

Указанные преимущества перед прототипом обеспечивает достижение с помощью заявленного моста наивысшей точности измерения параметров трехэлементных RC-двухполюсников по параллельно-последовательной схеме мостовым методом.

Реализация заявленного моста (фиг. 1) не вызывает принципиальных затруднений, поскольку в нем используются те же трансформаторные узлы с тесной индуктивной связью, являющиеся регулируемыми мерами отношения, те же "чистые" меры сопротивления и емкости, те же прецизионные интегратор и сумматор напряжений на операционных усилителях, что и в известных многоплечих трансформаторных мостах для измерения по двухэлементной схеме (например, мост P5016). Организация быстросходящегося процесса уравновешивания по трем параметрам также не представляет затруднений.

Класс G01R17/10 измерительные мосты переменного или постоянного тока

мостовой измеритель параметров двухполюсников -  патент 2525717 (20.08.2014)
мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников -  патент 2523763 (20.07.2014)
мостовой измеритель параметров двухполюсников -  патент 2511673 (10.04.2014)
измеритель параметров двухполюсников -  патент 2509312 (10.03.2014)
мостовой измеритель параметров пассивных многоэлементных rlc двухполюсников -  патент 2509311 (10.03.2014)
мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников -  патент 2509310 (10.03.2014)
мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников -  патент 2501025 (10.12.2013)
мостовой измеритель параметров двухполюсников -  патент 2499264 (20.11.2013)
мостовой измеритель параметров двухполюсников -  патент 2495442 (10.10.2013)
измеритель параметров двухполюсников -  патент 2495441 (10.10.2013)

Класс G01R27/02 для измерения активного, реактивного и полного сопротивления или других производных от них характеристик, двухполюсника, например постоянной времени

устройство для определения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик токовых шунтов -  патент 2528588 (20.09.2014)
способ определения первичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи -  патент 2522836 (20.07.2014)
способ определения первичных и обобщенных вторичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи методом восьмиполюсника -  патент 2522829 (20.07.2014)
способ определения укрупненных вторичных параметров трехпроводной линии электропередачи методом восьмиполюсника -  патент 2521784 (10.07.2014)
цифровой измерительный преобразователь индуктивного типа с повышенным быстродействием -  патент 2521761 (10.07.2014)
способ определения укрупненных первичных параметров трехпроводной линии электропередачи -  патент 2518576 (10.06.2014)
способ для измерения импеданса во многих точках объекта и устройство для его осуществления -  патент 2510032 (20.03.2014)
цифровой способ преобразования параметров индуктивных датчиков с использованием временной инверсии сигнала -  патент 2507522 (20.02.2014)
микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста -  патент 2506599 (10.02.2014)
устройство для измерения сопротивления электрической изоляции -  патент 2501027 (10.12.2013)