Устройство для измерения сопротивления

Устройство для измерения сопротивления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащее мостовую измерительную цепь, состоящую из первой ветви, включающей зажимы для подключения измеряемого резистора и резистор моста, второй ветви, состоящей из трех резисторов и ре зситора, два переключателя, замыкающий и размыкающий контакты первого из которых соединены с выводами среднего резистора второй ветви, а переключающий контакт второго подключен ,к первому входу усилителя, выход которого соединен с одним из входов блока сравне .ння, к другому входу которого подключен интегратор, выход блока сравнения соединен с входами интегратора, бл.ока вычисления и регистрации и диагональю.-питания мостовой измерительнойцепи, а,блок управления соединен с управляющими входами ключей, от л и ч а ю щ е ее я тем, что, с целью повышения точности измерения, в. устройство введен дополнительный резистор, включенный последовательно с имеющимся между переключающим контактом первого переключателя и вершиной из.мерительной диагонали мосто (Л вой измерительной цепи, причем выводы дополнительного резистора соединены также с замыкающим и размыкакяцим контактами второго переключателя , а упомянутая вершина измерительной диагонали - с вторым входом усилителя. Ni) to о Oi о

СОЮЗ GOSETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

H АВТОРСИОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ . КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3401867/18-21 (22) 25.02.82 ,(46) 07.06.83. Бюл. 9 21 (72) В.Я. Купер и АА. Новиков (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. B.Â. Куйбышева (53) 621.317.733(088.8) (56) 1. Мартяшин A.È., Шахов Э.K., Шландин В.М. Преобразователи электри- ческих параметров для систем контроля и измерения. М., Энергия, 1976, с. 280-291.

2. Авторское свидетельство СССР по заяве N 2607901/18-21,: 25.09.80. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЙЗМЕРЕНИЯ

СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащее мостовую измерительную цепЬ, состоящую из первой ветви, включающей зажимы дляподключения измеряемого резистора и резистор моста, второй ветви, состо« яшей нэ трех резисторов и резситора, два переключателя, замыкающий и размыкающий контакты первого из которых соединены с выводами среднего резис-

„.80„„1022060 А

3Ю G 01 R 17/10; Н Оз к 13 2О тора второй ветви, а переключающий контакт второго-подключен,к первому ! входу усилителя, выход которого соединен-с одним из входов блока сравне.ния, к другому входу которого подключен интегратор, .выход блока сравне-, ния соединен с входами интегратора, блока вычисления .и регистрации.и диагональю. питания мостовой измерительной цепи; а.блок управления соединен с управляющими входами -ключей, о т л.и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство введен дополнительный резисторр включенный последовательно с имеющимся между переключающим контактом первого переключателя и вер- (9

Ф шиной измерительной диагонали мостовой измерительной цепи, причем выводы дополнительного резистора соединены также с эаыыкакээиы и разминающим контактами второго переключателя„ а упомянутая вершина иэмери- . Я тельной диагонали — с вторым входом усилителя, Фииий

10220á0

2 ч Э чо хо

R 8 R è = ä é õ dt z p где . Рко 1 "х х х х пню

Тогда

15 х

6„= 2 хо 2

2О Выражение (2) характеризует случай-: ную погрешность известного устройства.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения слу« чайной погрешности.

25 Для достижения поставленной цели ж известное устройство, содержащее мостовую измерительную цепь, состоящую нз первой ветвя, включающей за,жимы для подключения измеряемого ре-зистора и резистор моста, второй ветви, состоящей иэ трех резисторов, и резистора, два переключателя, замыкающий.и размыкающий контакты первого иэ которых соединены с выводами среднего резистора второй ветви, а перекЛючающий контакт второго— подключен к первому входу усилителя, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения, к другому

46 входу которого. подключен интегратор, выход блока сравнения соединен с входами интегратора, блока вычисления и регйстрации и диагональю питания мостовой измерительной цепи, а блок управления соединен с управляющими, входами ключей, введен дополнительный резистор, включенный последовательно с имеющимся между переключающим контактом первого переключателя и веРшиной измерительной диагонали мостовой измерительной цепи,.причем выводы дополнительно введенного резистора соединены также с замыкающим и размыкающим контактами.второго переключателя, а упомянутая ввршина измерительной диагонали с вторым входом усилителя.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит мостовую из-

60 мерительную, цепь, состоящую из из меряемого резистора 1 и.резисторов

2-7 переключатели 8 и 9, усилитель

10, блок 11 сравнения, блок 12 вычисления и регистрации, интегратор

13 и блок 14 управления.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а точнее к устройствам для измерения сопротивления на основе неуравновешенного моста, и может быть использовано при построении цифровых приборов для измерения температуры, деформации и других преобразуемых в электрическое сопротивление величин.

Известны устройства для изМере-, нйя сопротивления, содержащие четырехплечий резистивный мост, усилитель сигнала разбаланса, блок сравнения и интегратор 1j.

Недостатком указанных устройств является низкая точность измерения, обусловленная температурой и вреМенной нестабильностью их элементов °

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности, является устройство для измерения активного сопротивления, содержащее. мостовую измерительную цепь, состоящую иэ первой ветви, включающей измеряемый резистор и резистор моста, второй ветви, состоящей иэ трех резисторов, и резистора, два переключателя, замыкающий и размыкающий контакты первого из которых соедине-. ны с выводами среднего резистора второй ветви, а переключающий контакт второго. подключен к первому входу усилителя, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения, к второму входу которого подключен интегратор, выход блока сравнения соединен с входами интеграто-. ра, блока вычисления и регистрации и диагональю питания мостовой изме рительной цепи, а блок управления связан с управляющими входами клю чей 2 .

Ук аз анное устройство позволяет устранить погрешность, обусловленную температурой и временной нестабильностью,его элементов.

Недостатком его является значительная случайная погрешность изме" рения. Среднеквадратическое отклонение результата измерения попротивления представляет собой линейную функцию случайного аргумента Z- =-«-, Т -т

Т -Т2

1 " (" Э 9) Е

t где R R„<- резисторы моста; т., †;ТЗ - значения периода выход" ного сигнала в соответствующих тактах.

T -T

Величина - †" выбрана в качестт- -т2 ве аргумента, так как и в известном, . и в предлагаемом устройстве процесс измерения состоит из трех тактов и в формулу для вычисления Фх входит отношение разностей тактовых измерений, поэтому при одинаковОм уровне случайных погрешностей в каждом иэ тактовых измерений среднеквадратические отклонения величины 2 в обоих случаях будут равными. Для повышения чувствительности моста резисторы,его плеч выбирают обычно равными номинальное значение измеряемого сопротивления; ,- диапазон изменения сопротивления R„ .

10220бО

Подставив в уравнение {6) .значение напряжений на входе усилителя 10

Ug g 2 g Q3 получим систему уравнени решая которую найдем где Z = - — 1.

ТЬ «Т1

1О 1 2

Выражение (8) представляет собой функцию случайного аргумента Е. Учи-.. тывая, что случайная погрешность измерения достаточно мала, ее можно

15 линеариэовать в точке, соответствующей математическому ожиданию, тогда среднеквадратическое отклонение результата измерения сопротивления будет равно х ()(3

1 Ь 1 4

2 «92 2 2 4. ). где ш — математическое ожиданйе Z.

Для получения наибольшей чУвствительности моста хо. х и

4 2

-Rqp - номинальное значение измеряемого сопротивления;

„= Rz -- диапазон изменения со: противления К р ири этом m> = 0,5.

@ах дР огда ф " R + х g

,г К xp z z{ ) .Сравним значения среднеквадрати-

4Q ческих отклонений результатов измерения в известном и предлагаемом уст-. ройствах.Разделим выражение {91íà (2) 2 а1 х !

6„кхо

45 Из полученного соотношения вйдно; что случайная погрешность предлагае мого устройства во столько раз меньше случайной погрешности известного, во сколько раэ диапазон изменения иэ5О меряемого сопротивления меньше его номинального значения.

При измерении температуры морской воды относительное изменение сопротивления термореэистора составляет

55 10-15%, при. измерении деформаций и механических напряжений с помощью тензопре .-. образователей относительное изменение сопротивления не превышает обычно 0,5t, Таким образом, введение дополнительного резистора в мостовую измери. тельную цепь значительно уменьшает случайную погрешность, повышает разрешакицую способность g точность измерения.

Тираж 710 Подписное

Ужгород, ул.Проектная,4

I где Ф . - эквйвалентное выходное соэ2 противление моста, когда переключатель 8 находится 3Q где в положении о.

В третьем такте переключатель 8 устанавливается в.положение а, а переключатель 9 - в-положение 5. На вход усилителя.10 подается нацря- 35. жение;, Устройство -работает следующим образом.

Процесс измерения состоит из трех тактов.

В первом такте оба перЕключателя 8 и 9 находятся в положении а. Напряжение на входе. усилителя 10, определенное методом эквивалентного генератора равно

Рб+ R7 к1 "3

CR к + R„R+RZ R3+R4+й3 где Up - напряжение питания моста, g>„- эквивалентное выходное сопротивление моста, когда переключателв 8 находится в положении хэ.

Во втором. такте переключатель 8 устанавливается в положение б, пе» реключатель 9 остается в прежнем положении. Напряжение на входе усилителя 10 равно

6 1 3 4"а="о %+В я+а . я+и+я 6 7 э2 4 2 3 4 5

R %

1 1 . 3 {Á)

О R +И +Р, +1 И +1 4+й3 у 1 2 3.Период выходного сигнала связан с напряжением на входе:усилителя 10 зависимостью т=yu+ Ь, {Ь) где К - чувствительность устройства; Ъ - начальное значение периода выходного сигнала.

Эквивалентное выходное сопротивление моста при различных положениях переключателя 8 равно

91 " 3 "2+(- 3 4) 3".3

: {7)

Э2 41 2+(3 461 5 где II - знак параллельного соединения резисторов.

Очевидно, что при и 93 и при одном и том же значении йэмеряемого сопротивления й,,R „=РЭ2=,Rэ-„.

ВНИЙПИ Заказ 4032/Зб

Филиал ППП "Патент", г.

3 1 4(6 1)

"" " «"2 R (R +R )-2R4(RЬ"1)