[go: up one dir, main page]

RU2569043C2 - Bridge meter of two-terminal circuit parameters - Google Patents

Bridge meter of two-terminal circuit parameters Download PDF

Info

Publication number
RU2569043C2
RU2569043C2 RU2014101681/28A RU2014101681A RU2569043C2 RU 2569043 C2 RU2569043 C2 RU 2569043C2 RU 2014101681/28 A RU2014101681/28 A RU 2014101681/28A RU 2014101681 A RU2014101681 A RU 2014101681A RU 2569043 C2 RU2569043 C2 RU 2569043C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
terminal
resistor
inductor
bridge
Prior art date
Application number
RU2014101681/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014101681A (en
Inventor
Геннадий Иванович Передельский
Юрий Владимирович Диденко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ)
Priority to RU2014101681/28A priority Critical patent/RU2569043C2/en
Publication of RU2014101681A publication Critical patent/RU2014101681A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2569043C2 publication Critical patent/RU2569043C2/en

Links

Landscapes

  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

FIELD: instrumentation.
SUBSTANCE: invention relates to industrial electronics, automatics, INFO technologies and can be used for control and determination of two-terminal circuit parameters. Claimed device comprises series-connected supply pulse generator, hybrid circuit and zero-indicator. Additionally, it incorporates three resistors, inductor while two terminals for connection of measurement subject are transferred from the bridge first arm to second one.
EFFECT: decreased errors owing to ruled out errors of parasitic capacitance relative to ground of unearthed multi-element two-terminal circuit.
1 dwg

Description

Изобретение относится к промышленной электронике, автоматике, информационно-измерительной технике и может быть использовано для контроля и определения параметров двухполюсников, а также физических величин посредством параметрических датчиков, включенных в электрический мост.The invention relates to industrial electronics, automation, information-measuring equipment and can be used to control and determine the parameters of two-terminal devices, as well as physical quantities by means of parametric sensors included in the electric bridge.

Известен мостовой измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников [авт. св. СССР №1157467, G01R 17/10. Мостовой измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников/Г.И. Передельский. - Опубл. в бюл., 1985, №19], содержащий последовательно соединенные питающий генератор импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций, мостовую электрическую цепь и нуль-индикатор. Known bridge meter parameters of multi-element passive two-terminal [ed. St. USSR No. 1157467, G01R 17/10. Bridge meter of parameters of multi-element passive two-terminal / G.I. Peredelsky. - Publ. in bul., 1985, No. 19], containing a series-connected supply pulse generator with voltage changes over their duration according to the law of power functions, a bridge electrical circuit and a zero indicator.

Недостатком его является отсутствие возможности заземлять оба имеющихся многоэлементных двухполюсника. При прочих равных условиях на практике отдается предпочтение мостовым цепям, где заземлены все имеющиеся многоэлементные двухполюсники. Незаземленный многоэлементный двухполюсник образует паразитную емкость относительно «земли», которая вызывает соответствующую дополнительную составляющую погрешности измерения, обусловленную этой паразитной емкостью. Кроме того, эта паразитная емкость не стабильна и, как известно, существенно изменяется с течением времени и особенно с изменением температуры. В частном случае при незаземленном двухполюснике с регулируемыми уравновешивающими элементами и использовании в качестве них матрицы однотипных элементов, управляемых ключей и схемы управления необходимо использовать дополнительные развязывающие элементы - трансформаторы или оптронные пары. Изменение значения уравновешивающего параметра осуществляется здесь замыканием и размыканием ключей под действием сигналов с заземленной электронной схемы управления. Если же уравновешивающий элемент заземлен, то не требуется использовать дополнительные развязывающие элементы. Также в частном случае при незаземленном двухполюснике объекта измерения и использовании датчика с линией связи на последней наводятся сигналы помех и вызывают соответствующую дополнительную составляющую погрешности измерения, так как здесь линия связи тоже незаземлена. Датчик или датчик совместно с линией связи представляют собой многоэлементную схему замещения. Если же объект измерения заземлен, то сигналы помех и соответствующая составляющая погрешности измерения существенно меньше, так как линия связи заземлена. Незаземленная линия связи также имеет паразитную емкость относительно «земли». Можно обратить внимание, что заземлить оба многоэлементных двухполюсника в принципе невозможно в мостах Максвелла [Нижний С.М. Мосты переменного тока. - М.-Л.: Энергия, 1966, - 88 с., стр.40, рис.15], Хея [Нижний С.М. Мосты переменного тока. - М.-Л.: Энергия, 1966, - 88 с., стр.40, рис.16], Андерсона [Нижний С.М. Мосты переменного тока. - М.-Л.: Энергия, 1966, - 88 с, стр.42, рис.18]. Its disadvantage is the inability to ground both existing multi-element bipolar. All other things being equal, in practice, preference is given to bridge circuits, where all available multi-element bipolar terminals are grounded. The non-earthed multi-element bipolar forms a parasitic capacitance relative to the “earth”, which causes a corresponding additional component of the measurement error due to this parasitic capacitance. In addition, this parasitic capacitance is not stable and, as is known, varies significantly over time and especially with temperature. In the particular case of an ungrounded bipolar with adjustable balancing elements and using matrices of the same type as elements, controlled keys and control circuits, it is necessary to use additional decoupling elements - transformers or optocoupler pairs. Changing the value of the balancing parameter is carried out here by closing and opening the keys under the action of signals from a grounded electronic control circuit. If the balancing element is grounded, then no additional decoupling elements are required. Also, in the particular case of an ungrounded two-terminal object of measurement and the use of a sensor with a communication line, interference signals are induced on the latter and cause a corresponding additional component of the measurement error, since here the communication line is also ungrounded. A sensor or sensor together with a communication line is a multi-element equivalent circuit. If the measurement object is grounded, then the interference signals and the corresponding component of the measurement error are significantly less, since the communication line is grounded. An ungrounded communication line also has a parasitic capacitance relative to the ground. It can be noted that it is basically impossible to ground both multi-element bipolar in Maxwell bridges [Nizhny S.M. AC bridges. - M.-L.: Energy, 1966, - 88 p., P. 40, fig. 15], Heya [Nizhny S.M. AC bridges. - M.-L.: Energy, 1966, - 88 p., P. 40, fig. 16], Anderson [Nizhny S.M. AC bridges. - M.-L.: Energy, 1966, - 88 s, p. 42, Fig. 18].

Известен электрический мост [авт. св. СССР №920532, G01R 17/10. Электрический мост /Г.И. Передельский. - Опубл. в бюл., 1982, №14.], содержащий последовательно соединенные питающий генератор трапецеидальных импульсов, мостовую электрическую цепь и нуль-индикатор. Known electric bridge [ed. St. USSR No. 920532, G01R 17/10. Electric bridge / G.I. Peredelsky. - Publ. in bull., 1982, No. 14.], containing a serially connected feed generator of trapezoidal pulses, a bridge electrical circuit and a zero indicator.

Недостатком его является отсутствие возможности заземлять оба имеющихся многоэлементных двухполюсника. Its disadvantage is the inability to ground both existing multi-element bipolar.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа мостовой измеритель параметров четырехэлементных пассивных двухполюсников [авт. св. СССР №918862, G01R 17/10. Мостовой измеритель параметров четырехэлементных пассивных двухполюсников/Г.И. Передельский. - Опубл. в бюл, 1982, №13], содержащий последовательно соединенные питающий генератор трапецеидальных импульсов, мостовую электрическую цепь и нуль-индикатор. The closest in technical essence and the achieved result to the claimed device is selected as a prototype bridge meter parameters four-element passive two-terminal [ed. St. USSR No. 918862, G01R 17/10. Bridge meter of parameters of four-element passive two-terminal / G.I. Peredelsky. - Publ. in bull, 1982, No. 13], containing a serially connected feed generator of trapezoidal pulses, a bridge electrical circuit and a zero indicator.

Недостатком его является отсутствие возможности заземлить оба имеющихся многоэлементных двухполюсника. Its disadvantage is the inability to ground both existing multi-element bipolar.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в уменьшении погрешности измерения за счет исключения составляющей погрешности от паразитной емкости относительно «земли» незаземленного многоэлементного двухполюсника, а также нестабильности этой паразитной емкости, за счет использования только заземленных многоэлементных двухполюсников. The problem to which the invention is directed is to reduce the measurement error by eliminating the component error from the parasitic capacitance with respect to the “ground” of the non-earthed multi-element bipolar, as well as the instability of this parasitic capacitance, through the use of only earthed multi-element bipolar.

Это достигается тем, что в мостовой измеритель параметров двухполюсников, содержащий генератор питающих импульсов, состоящий из формирователей импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону K1t, K2t2, K3t3, K4t4, K5t5, где К1, К2, К3, К4, К5 - постоянные коэффициенты и t - текущее время, из коммутатора, из усилителя мощности и каскада синхронизации, выход каскада синхронизации соединен с каждым входом имеющихся пяти формирователей импульсов, выходы которых подключены ко входам коммутатора, выход которого соединен с входом усилителя мощности, выход усилителя мощности образует первый выход генератора питающих импульсов относительно «земли», второй выход генератора питающих импульсов - выход синхронизации, образует выход каскада синхронизации, общая шина генератора питающих импульсов заземлена; первый выход генератора питающих импульсов подключен ко входу четырехплечей мостовой цепи (моста), которая образует общий вывод двух параллельно включенных ветвей четырехплечей мостовой цепи, первая из этих двух ветвей состоит из двух последовательно соединенных резисторов, свободный вывод первого из них соединен с первым выходом генератора питающих импульсов, общий вывод этих двух резисторов образует первый вывод выхода четырехплечей мостовой цепи, свободный вывод второго резистора заземлен, вторая ветвь моста состоит из последовательно соединенных первого и второго резисторов и катушки индуктивности, также здесь имеются последовательно соединенные конденсатор и третий резистор, свободный вывод конденсатора соединен с общим выводом второго резистора и катушки индуктивности, свободный вывод первого резистора второй ветви моста соединен с первым выходом генератора питающих импульсов, общий вывод первого и второго резисторов второй ветви моста образует второй вывод выхода четырехплечей мостовой цепи, свободный вывод катушки индуктивности заземлен, также четырехплечая мостовая цепь включает в себя объект измерения, который, в частности, состоит из последовательно включенных первого конденсатора, первого резистора и катушки индуктивности, параллельно с последней соединены и второй резистор, и второй конденсатор; нуль-индикатор, два вывода дифференциального (первого) входа которого соединены с двумя выводами выхода четырехплечей мостовой цепи, второй вход (вход синхронизации) нуль-индикатора соединен со вторым выходом генератора питающих импульсов, общая шина нуль-индикатора заземлена; введены три дополнительных резистора, дополнительная катушка индуктивности, а также две клеммы для подключения объекта измерения перенесены из первой ветви во вторую ветвь моста, первый дополнительный резистор включен параллельно имеющейся катушке индуктивности второй ветви четырехплечей мостовой цепи, дополнительная катушка индуктивности включена между свободным выводом имеющегося третьего резистора во второй ветви и «землей», параллельно имеющемуся второму резистору во второй ветви четырехплечей мостовой ветви включены последовательно соединенные второй и третий дополнительные резисторы, к общему выводу последних подключена первая клемма для подключения двухполюсника объекта измерения, вторая клемма заземлена, свободный вывод первого конденсатора объекта измерения соединен с первой клеммой, а общий вывод катушки индуктивности, второго резистора и второго конденсатора объекта измерения соединен со второй клеммой для подключения двухполюсника объекта измерения.This is achieved by the fact that in a bridge meter of two-terminal parameters, it contains a supply pulse generator, consisting of pulse shapers with voltage changes over their duration according to the law K 1 t, K 2 t 2 , K 3 t 3 , K 4 t 4 , K 5 t 5 , where K 1 , K 2 , K 3 , K 4 , K 5 are constant coefficients and t is the current time from the switch, from the power amplifier and the synchronization cascade, the output of the synchronization cascade is connected to each input of the available five pulse shapers, the outputs which are connected to the inputs of the switch, the output of which is connected to Odom power amplifier, the power amplifier output forms the first output of the generator supplying pulses relative to "earth", the second output of the generator supplying pulses - synchronization output constitutes the output stage of synchronization, the overall tire generator feeding pulses grounded; the first output of the supply pulse generator is connected to the input of the four-arm bridge circuit (bridge), which forms the common output of two parallel branches of the four-arm bridge circuit, the first of these two branches consists of two series-connected resistors, the free output of the first of them is connected to the first output of the supply generator pulses, the common output of these two resistors forms the first output terminal of the four-arm bridge circuit, the free output of the second resistor is grounded, the second branch of the bridge consists of the first and second resistors and the inductor are connected separately, there is also a series-connected capacitor and a third resistor, the free output of the capacitor is connected to the common output of the second resistor and the inductor, the free output of the first resistor of the second bridge branch is connected to the first output of the supply pulse generator, the common output the first and second resistors of the second branch of the bridge forms the second output terminal of the four-arm bridge circuit, the free terminal of the inductor is grounded, also four the bridging bridge circuit includes a measurement object, which, in particular, consists of a series-connected first capacitor, a first resistor and an inductor, and a second resistor and a second capacitor are connected in parallel with the latter; a null indicator, the two terminals of the differential (first) input of which are connected to the two terminals of the output of the four-arm bridge circuit, the second input (synchronization input) of the null indicator is connected to the second output of the supply pulse generator, the common bus of the null indicator is grounded; three additional resistors, an additional inductor, and two terminals for connecting the measurement object are transferred from the first branch to the second branch of the bridge, the first additional resistor is connected in parallel with the existing inductor of the second branch of the four-arm bridge circuit, an additional inductor is connected between the free terminal of the existing third resistor in the second branch and “ground”, parallel to the second resistor in the second branch of the four-arm bridge branch, the last the second and third additional resistors are connected properly, the first terminal for connecting the two-terminal terminal of the measurement object is connected to the common terminal of the latter, the second terminal is grounded, the free terminal of the first capacitor of the measurement object is connected to the first terminal, and the common terminal of the inductor, second resistor and second capacitor of the measurement object with a second terminal for connecting the two-terminal terminal of the measurement object.

Сущность изобретения поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит генератор 1 питающих импульсов, состоящий из формирователя 2 линейно изменяющихся импульсов (K1t1), формирователя 3 квадратичных импульсов (K2t2), формирователя 4 кубичных импульсов (K3t3), формирователя 5 импульсов, напряжение которых изменяется по закону четвертой степени (K4t4), формирователя 6 импульсов, напряжение которых изменяется по закону пятой степени (K5t5), где К1, К2, К3, К4, К5 - постоянные коэффициенты, t - текущее время, усилителя 7 мощности, коммутатора 8 и каскада 9 синхронизации. Выход каждого формирователя импульсов соединен с соответствующим входом коммутатора 8, выход которого подключен ко входу усилителя 7 мощности, выход которого образует первый (сигнальный) выход относительно «земли» генератора 1 питающих импульсов. Выход каскада 9 синхронизации соединен со входом (входом синхронизации) каждого формирователя импульсов. Также выход каскада 9 синхронизации образует второй выход (выход синхронизации) относительно «земли» генератора 1 питающих импульсов. Общая шина генератора 1 питающих импульсов заземлена.The bridge measuring device of two-terminal parameters contains a generator 1 of supply pulses, consisting of a shaper 2 of linearly changing pulses (K 1 t 1 ), a shaper of 3 quadratic pulses (K 2 t 2 ), a shaper of 4 cubic pulses (K 3 t 3 ), a shaper of 5 pulses, the voltage of which varies according to the law of the fourth degree (K 4 t 4 ), the shaper of 6 pulses, the voltage of which changes according to the law of the fifth degree (K 5 t 5 ), where K 1 , K 2 , K 3 , K 4 , K 5 are constant coefficients , t - current time, power amplifier 7, switch 8 and stage 9 synchron tion. The output of each pulse shaper is connected to the corresponding input of the switch 8, the output of which is connected to the input of the power amplifier 7, the output of which forms the first (signal) output relative to the "ground" of the generator 1 of the supply pulses. The output of the synchronization stage 9 is connected to the input (synchronization input) of each pulse shaper. Also, the output of the synchronization cascade 9 forms a second output (synchronization output) relative to the ground of the supply pulse generator 1. The common bus of the generator 1 of the supply pulses is grounded.

Первый выход генератора 1 питающих импульсов подключен ко входу (к первой вершине генераторной диагонали) четырехплечей мостовой цепи (моста), образованной двумя параллельно включенными ветвями. Первая из этих ветвей состоит из двух последовательно соединенных резисторов 10 (R10) и 11 (R11), образующих соответственно первое и второе плечи четырехплечей мостовой цепи. Свободный вывод первого резистора R10 подключен к первому выходу генератора 1 питающих импульсов. Свободный вывод второго резистора R11 заземлен. Общий вывод резисторов R10 и R11 образует первый вывод выхода (первую вершину измерительной диагонали) четырехплечей мостовой цепи. The first output of the generator 1 of the supply pulses is connected to the input (to the first vertex of the generator diagonal) of the four-arm bridge circuit (bridge), formed by two parallel connected branches. The first of these branches consists of two series-connected resistors 10 (R10) and 11 (R11), forming the first and second shoulders of the four-arm bridge circuit, respectively. The free output of the first resistor R10 is connected to the first output of the supply pulse generator 1. The free terminal of the second resistor R11 is grounded. The common output of resistors R10 and R11 forms the first output terminal (the first peak of the measuring diagonal) of the four-arm bridge circuit.

Вторая ветвь моста состоит из последовательно соединенных первого резистора 12 (R12), второго резистора 13 (R13) и катушки индуктивности 14 (L14). Первый резистор R12 образует третье плечо моста. Своим свободным выводом этот резистор подключен к первому выходу генератора 1 питающих импульсов. Общий вывод резисторов R12 и R13 образует второй вывод выхода (вторую вершину измерительной диагонали) моста. Второй резистор R13 и катушка индуктивности L14 являются частью многоэлементного двухполюсника, образующего четвертое плечо четырехплечей мостовой цепи. В этом двухполюснике параллельно катушке индуктивности L14 включены первый дополнительный резистор 15 (R15) и соединенные последовательно конденсатор 16 (С16), третий резистор 17 (R17) и дополнительная катушка индуктивности 18 (L18). Также в этом двухполюснике параллельно резистору R13 включены соединенные последовательно второй дополнительный резистор 19 (R19) и третий дополнительный резистор 20 (R20), к общему выводу которых присоединена первая клемма для подключения двухполюсника объекта измерения. Свободный вывод резистора R19 присоединен к общему выводу резистора R13 и катушки индуктивности L14. Свободный вывод резистора R20 подключен к общему выводу резисторов R12 и R13 и ко второй вершине измерительной диагонали четырехплечей мостовой цепи. Вторая клемма для подключения двухполюсника объекта измерения заземлена. The second branch of the bridge consists of a series-connected first resistor 12 (R12), a second resistor 13 (R13) and an inductor 14 (L14). The first resistor R12 forms the third arm of the bridge. With its free output, this resistor is connected to the first output of the supply pulse generator 1. The common terminal of resistors R12 and R13 forms the second output terminal (second vertex of the measuring diagonal) of the bridge. The second resistor R13 and the inductor L14 are part of a multi-element bipolar circuit that forms the fourth arm of the four-arm bridge circuit. In this bipolar, parallel to the inductor L14, a first additional resistor 15 (R15) and a series capacitor 16 (C16), a third resistor 17 (R17) and an additional inductor 18 (L18) are connected. Also in this two-terminal network, in parallel with the resistor R13, a second additional resistor 19 (R19) and a third additional resistor 20 (R20) connected in series are connected, to the common terminal of which a first terminal for connecting the two-terminal device of the measurement object is connected. The free terminal of resistor R19 is connected to the common terminal of resistor R13 and inductor L14. The free terminal of resistor R20 is connected to the common terminal of resistors R12 and R13 and to the second vertex of the measuring diagonal of the four-arm bridge circuit. The second terminal for connecting the bipolar of the measurement object is grounded.

Двухполюсник объекта измерения, в частности, состоит из последовательно включенных первого конденсатора 21 (С21), первого резистора 22 (R22) и катушки индуктивности 23 (L23), параллельно с которой соединены второй резистор 24 (R24) и второй конденсатор 25 (С25). Свободный вывод первого конденсатора С21 соединен с первой клеммой для подключения двухполюсника объекта измерения. Общий вывод катушки индуктивности L23, второго резистора R24 и второго конденсатора С25 соединен со второй клеммой для подключения двухполюсника объекта измерения. The bipolar of the measurement object, in particular, consists of a series-connected first capacitor 21 (C21), a first resistor 22 (R22) and an inductor 23 (L23), in parallel with which a second resistor 24 (R24) and a second capacitor 25 (C25) are connected. The free terminal of the first capacitor C21 is connected to the first terminal for connecting the two-terminal device of the measurement object. The common output of the inductor L23, the second resistor R24 and the second capacitor C25 is connected to the second terminal for connecting the two-terminal device of the measurement.

Два вывода дифференциального первого входа нуль-индикатора 26 соединены с двумя выводами выхода четырехплечей мостовой цепи. Второй вход (вход синхронизации) нуль-индикатора 26 соединен со вторым выходом генератора 1 питающих импульсов. Общая шина нуль-индикатора 26 соединена с заземленной общей шиной генератора 1 питающих импульсов и со второй вершиной генераторной диагонали моста, образованной общим выводом резисторов R11 и R15, катушек индуктивности L14 и L18 и второй клеммы для подключения двухполюсника объекта измерения. Two outputs of the differential first input of the null indicator 26 are connected to two outputs of the output of the four-arm bridge circuit. The second input (synchronization input) of the null indicator 26 is connected to the second output of the supply pulse generator 1. The common bus of the null indicator 26 is connected to the grounded common bus of the generator 1 of the supply pulses and to the second vertex of the generator diagonal of the bridge formed by the common output of resistors R11 and R15, inductors L14 and L18 and the second terminal for connecting the two-terminal object of measurement.

В мостовом измерителе параметров двухполюсников значения сопротивлений резисторов R10 и R12, R13 и R20 постоянные, известные и равные (R10=R12, R13=R20). Также известно постоянное значение сопротивления резистора R19. Значение сопротивления резистора R11 определяется из предварительно выполненного начального условия In a bridge meter of two-terminal parameters, the resistance values of resistors R10 and R12, R13 and R20 are constant, known and equal (R10 = R12, R13 = R20). The constant value of the resistance of the resistor R19 is also known. The resistance value of the resistor R11 is determined from the pre-fulfilled initial condition

R 11 = R 13 ( R 13 + R 19 ) 2 R 13 + R 19 .

Figure 00000001
(1) R eleven = R 13 ( R 13 + R 19 ) 2 R 13 + R 19 .
Figure 00000001
(one)

Регулируемыми переменными являются известные параметры уравновешивающих элементов - катушек индуктивности L14 и L18 и резисторов R15 и R17 и конденсатора С16. Искомыми являются параметры элементов двухполюсника объекта измерения - конденсаторов С21 и С25, резисторов R22 и R24 и катушки индуктивности L23.Adjustable variables are known parameters of balancing elements - inductors L14 and L18 and resistors R15 and R17 and capacitor C16. Searched are the parameters of the bipolar elements of the measurement object - capacitors C21 and C25, resistors R22 and R24 and inductors L23.

Работа мостового измерителя параметров двухполюсников состоит в следующем. В начальный момент времени при отсутствии импульсов с генератора 1 питающих импульсов напряжения на генераторной и измерительной диагоналях четырехплечей мостовой цепи равны нулю. В генераторе 1 питающих импульсов формирователь 2 линейно изменяющихся импульсов, формирователь 3 квадратичных импульсов, формирователь 4 кубичных импульсов, формирователь 5 импульсов, напряжение которых изменяется по закону четвертой степени, формирователь 6 импульсов, напряжение которых изменяется по закону пятой степени, формируют последовательности импульсных сигналов соответствующих форм. Через коммутатор 8 и усилитель 7 мощности эти сигналы поочередно поступают на выход генератора 1 питающих импульсов и воздействуют на генераторную диагональ четырехплечей мостовой цепи. The work of a bridge measuring device of two-terminal parameters is as follows. At the initial time, in the absence of pulses from the generator 1, the supply voltage pulses on the generator and measuring diagonals of the four-arm bridge circuit are equal to zero. In the generator 1 of supply pulses, the shaper 2 of linearly varying pulses, the shaper 3 of quadratic pulses, the shaper 4 of cubic pulses, the shaper 5 pulses, the voltage of which varies according to the law of the fourth degree, the shaper 6 pulses, the voltage of which changes according to the law of the fifth degree, form a sequence of pulse signals corresponding forms. Through the switch 8 and the power amplifier 7, these signals are alternately fed to the output of the supply pulse generator 1 and act on the generator diagonal of the four-arm bridge circuit.

В первую очередь на вход четырехплечей мостовой цепи подается последовательность линейно изменяющихся импульсных сигналов. При воздействии очередного такого импульса в измерительной диагонали четырехплечей мостовой цепи после окончания переходного процесса устанавливается неизменяющееся в течение интервала времени от окончания переходного процесса и до окончания импульса напряжение неравновесия. Плоская вершина этого напряжения приводится к нулю однократной регулировкой переменной индуктивности уравновешивающей катушки индуктивности L14. При этом выполняется первое условие равновесия четырехплечей мостовой цепи First of all, a sequence of linearly changing pulse signals is fed to the input of the four-arm bridge circuit. When the next such pulse is applied, in the measuring diagonal of the four-arm bridge circuit after the end of the transient, a non-equilibrium voltage is established that does not change during the time interval from the end of the transient to the end of the pulse. The flat peak of this voltage is reduced to zero by a single adjustment of the variable inductance of the balancing inductor L14. In this case, the first equilibrium condition of the four-arm bridge chain is satisfied

А1=(2R13+R19)2L14 - R213R219C21=0. (2)And 1 = (2R 13 + R 19 ) 2 L 14 - R 2 13 R 2 19 C 21 = 0. (2)

Во вторую очередь на генераторную диагональ четырехплечей мостовой цепи поступает последовательность импульсов квадратичной формы. При воздействии очередного импульса квадратичной формы на выходе четырехплечей мостовой цепи после окончания переходного процесса в течение интервала времени от окончания переходного процесса и до окончания импульса образуется импульсный сигнал неравновесия с плоской вершиной. Эта вершина с учетом выполненного первого (2) условия равновесия приводится к нулю однократной регулировкой переменного сопротивления уравновешивающего элемента - резистора R15. Второе условие равновесия четырехплечей мостовой цепи запишется в виде Secondly, a sequence of quadratic pulses arrives at the generator diagonal of the four-arm bridge circuit. Under the action of the next quadratic-shaped pulse at the output of the four-arm bridge circuit after the end of the transition process, an impulse non-equilibrium signal with a flat top is generated during the time interval from the end of the transition process to the end of the pulse. This peak, taking into account the fulfilled first (2) equilibrium condition, is brought to zero by a single adjustment of the variable resistance of the balancing element - resistor R15. The second equilibrium condition for the four-arm bridge chain is written as

А3=(2R13+R19)2R15R22 - R213R219=0. (3)A 3 = (2R 13 + R 19 ) 2 R 15 R 22 - R 2 13 R 2 19 = 0. (3)

Выполнение первого условия равновесия (2) в этом случае сохраняется, поскольку в нем нет переменного сопротивления уравновешивающего резистора R15.The fulfillment of the first equilibrium condition (2) in this case is preserved, since it does not have a variable resistance of the balancing resistor R15.

Затем на генераторную диагональ четырехплечей мостовой цепи поступает последовательность импульсов кубичной формы. При воздействии очередного импульса кубичной формы на выходе четырехплечей мостовой цепи после окончания переходного процесса в течение интервала времени от окончания переходного процесса и до окончания импульса устанавливается импульсный сигнал неравновесия с плоской вершиной. Эта вершина с учетом выполненного первого (2) и второго (3) условий равновесия приводится к нулю однократной регулировкой переменной емкости уравновешивающего конденсатора С16. Третье условие равновесия четырехплечей мостовой цепи запишется в виде Then, a sequence of cubic pulses arrives at the generator diagonal of the four-arm bridge circuit. When the next impulse of a cubic form is exposed to the output of the four-arm bridge circuit after the end of the transition process, a pulse equilibrium signal with a flat top is established during the time interval from the end of the transition process to the end of the pulse. This peak, taking into account the fulfilled first (2) and second (3) equilibrium conditions, is brought to zero by a single adjustment of the variable capacitance of the balancing capacitor C16. The third equilibrium condition of the four-arm bridge chain is written as

А3=(2R13+R19)2L23 - R213R219 C16=0. (4)A 3 = (2R 13 + R 19 ) 2 L 23 - R 2 13 R 2 19 C 16 = 0. (four)

Выполнение первого (2) и второго (3) условий равновесия в этом случае сохраняется, так как они не содержат переменной емкости уравновешивающего конденсатора С16.The fulfillment of the first (2) and second (3) equilibrium conditions in this case is preserved, since they do not contain a variable capacitance of the balancing capacitor C16.

Далее на генераторную диагональ четырехплечей мостовой цепи воздействуют импульсы, напряжение которых изменяется по закону четвертой степени. В измерительной диагонали моста при поступлении очередного такого импульса появляется сигнал неравновесия. Этот импульсный сигнал после окончания переходного процесса в течение интервала времени от окончания переходного процесса и до окончания импульса содержит плоскую вершину, которая при выполненных условиях (2) - (4) приводится к нулю однократной регулировкой переменного сопротивления уравновешивающего резистора R17. Четвертое условие равновесия четырехплечей мостовой цепи определяется выражением Further, pulses whose voltage varies according to the law of the fourth degree act on the generator diagonal of the four-arm bridge circuit. When the next such pulse arrives in the measuring diagonal of the bridge, a nonequilibrium signal appears. This pulse signal after the end of the transient during the time interval from the end of the transient to the end of the pulse contains a flat peak, which under the conditions (2) - (4) is reduced to zero by a single adjustment of the variable resistance of the balancing resistor R17. The fourth equilibrium condition of the four-arm bridge chain is determined by the expression

А4=(2R13+R19)2R17R24 - R213R219=0. (5)A 4 = (2R 13 + R 19 ) 2 R 17 R 24 - R 2 13 R 2 19 = 0. (5)

Предыдущие условия равновесия (2) - (4) сохраняются, поскольку в этих условиях отсутствует переменное сопротивление уравновешивающего резистора R17.The previous equilibrium conditions (2) - (4) are preserved, since under these conditions there is no variable resistance of the balancing resistor R17.

В последнюю очередь на вход моста подается последовательность импульсов, напряжение которых изменяется по закону пятой степени. Воздействие на мостовую цепь очередного импульса такой формы вызывает появление в измерительной диагонали моста импульсного сигнала неравновесия, имеющего после окончания переходного процесса в течение интервала времени от окончания переходного процесса и до окончания импульса плоскую вершину. Эта вершина приводится к нулю при выполнении условий (2) - (5) однократной регулировкой переменной индуктивности уравновешивающей катушки индуктивности L18. В результате выполняется пятое и последнее условие равновесия четырехплечей мостовой цепи, имеющее вид Lastly, a sequence of pulses is fed to the input of the bridge, the voltage of which varies according to the law of the fifth degree. The impact on the bridge circuit of the next pulse of this shape causes the appearance of a pulse disequilibrium signal in the measuring diagonal of the bridge, which has a flat top after the end of the transient during the time interval from the end of the transient to the end of the pulse. This vertex is reduced to zero under conditions (2) - (5) by a single adjustment of the variable inductance of the balancing inductor L18. As a result, the fifth and final equilibrium condition of the four-arm bridge chain, which has the form

А5=(2R13+R19)2L18 - R213R219 C25=0. (6)A 5 = (2R 13 + R 19 ) 2 L 18 - R 2 13 R 2 19 C 25 = 0. (6)

При этом условия равновесия (2) - (5) не нарушаются, поскольку в них не имеется переменной индуктивности уравновешивающей катушки индуктивности L18.In this case, the equilibrium conditions (2) - (5) are not violated, since they do not have a variable inductance of a balancing inductor L18.

Искомые значения параметров пяти элементов двухполюсника объекта измерения C21, R22, L23, R24 и C25 определяются из пяти условий равновесия четырехплечей мостовой цепи (2) - (6). По сути из решения пяти уравнений определяются пять неизвестных параметров. The desired parameter values of the five elements of the two-terminal device of measurement C21, R22, L23, R24 and C25 are determined from the five equilibrium conditions of the four-arm bridge chain (2) - (6). In fact, five unknown parameters are determined from the solution of five equations.

Таким образом, предлагаемый мостовой измеритель параметров двухполюсников позволяет уменьшить погрешность измерения за счет исключения составляющей погрешности от паразитной емкости относительно «земли» незаземленного многоэлементного двухполюсника, а также нестабильности этой паразитной емкости, за счет использования только заземленных многоэлементных двухполюсников. Кроме того, в предлагаемом мостовом измерителе параметров двухполюсников реализуется такое важное свойство мостовых цепей, как зависимое раздельное уравновешивание. Thus, the proposed bridge meter of the two-terminal parameters allows to reduce the measurement error by eliminating the component error from the parasitic capacitance relative to the “ground” of the non-earthed multi-element two-terminal, as well as the instability of this parasitic capacitance, due to the use of only grounded multi-element two-terminal devices. In addition, the proposed bridge meter of the two-terminal parameters implements such an important property of bridge circuits as dependent separate balancing.

Claims (1)

Мостовой измеритель параметров двухполюсников, содержащий генератор питающих импульсов, состоящий из формирователей импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону K1t, K2t2, K3t3, K4t4, K5t5, где К1, К2, К3, К4, К5 - постоянные коэффициенты и t - текущее время, из коммутатора, из усилителя мощности и каскада синхронизации, выход каскада синхронизации соединен с каждым входом имеющихся пяти формирователей импульсов, выходы которых подключены ко входам коммутатора, выход которого соединен с входом усилителя мощности, выход усилителя мощности образует первый выход генератора питающих импульсов относительно «земли», второй выход генератора питающих импульсов - выход синхронизации, образует выход каскада синхронизации, общая шина генератора питающих импульсов заземлена; первый выход генератора питающих импульсов подключен ко входу четырехплечей мостовой цепи (моста), который образует общий вывод двух параллельно включенных ветвей четырехплечей мостовой цепи, первая из этих двух ветвей состоит из двух последовательно соединенных резисторов, свободный вывод первого из них соединен с первым выходом генератора питающих импульсов, общий вывод этих двух резисторов образует первый вывод выхода четырехплечей мостовой цепи, свободный вывод второго резистора заземлен, вторая ветвь моста состоит из последовательно соединенных первого и второго резисторов и катушки индуктивности, также здесь имеются последовательно соединенные конденсатор и третий резистор, свободный вывод конденсатора соединен с общим выводом второго резистора и катушки индуктивности, свободный вывод первого резистора второй ветви моста соединен с первым выходом генератора питающих импульсов, общий вывод первого и второго резисторов второй ветви моста образует второй вывод выхода четырехплечей мостовой цепи, свободный вывод катушки индуктивности заземлен, также четырехплечая мостовая цепь включает в себя объект измерения, который, в частности, состоит из последовательно включенных первого конденсатора, первого резистора и катушки индуктивности, параллельно с последней соединены и второй резистор, и второй конденсатор; нуль-индикатор, два вывода дифференциального (первого) входа которого соединены с двумя выводами выхода четырехплечей мостовой цепи, второй вход (вход синхронизации) нуль-индикатора соединен со вторым выходом генератора питающих импульсов, общая шина нуль-индикатора заземлена; отличающийся тем, что в него введены три дополнительных резистора, дополнительная катушка индуктивности, а также две клеммы для подключения объекта измерения перенесены из первой ветви во вторую ветвь моста, первый дополнительный резистор включен параллельно имеющейся катушке индуктивности второй ветви четырехплечей мостовой цепи, дополнительная катушка индуктивности включена между свободным выводом имеющегося третьего резистора во второй ветви и «землей», параллельно имеющемуся второму резистору во второй ветви четырехплечей мостовой ветви включены последовательно соединенные второй и третий дополнительные резисторы, к общему выводу последних подключена первая клемма для подключения двухполюсника объекта измерения, вторая клемма заземлена, свободный вывод первого конденсатора объекта измерения соединен с первой клеммой, а общий вывод катушки индуктивности, второго резистора и второго конденсатора объекта измерения соединен со второй клеммой для подключения двухполюсника объекта измерения. A bipolar bridge parameter meter containing a supply pulse generator, consisting of pulse shapers with voltage changes over their duration according to the law K 1 t, K 2 t 2 , K 3 t 3 , K 4 t 4 , K 5 t 5 , where K 1 , K 2 , K 3 , K 4 , K 5 - constant coefficients and t - current time, from the switch, from the power amplifier and the synchronization cascade, the output of the synchronization cascade is connected to each input of the available five pulse shapers, the outputs of which are connected to the inputs of the switch, the output of which is connected to the input of the power amplifier, Exit forms a first power amplifier feeding the pulse generator output relative to "earth", the second output of the pulse generator feeding - synchronization output constitutes the output stage of synchronization, the overall tire generator feeding pulses grounded; the first output of the supply pulse generator is connected to the input of the four-arm bridge circuit (bridge), which forms the common output of two parallel branches of the four-arm bridge circuit, the first of these two branches consists of two series-connected resistors, the free output of the first of them is connected to the first output of the supply generator pulses, the common output of these two resistors forms the first output terminal of the four-arm bridge circuit, the free output of the second resistor is grounded, the second branch of the bridge consists of the first and second resistors and the inductor are connected separately, there is also a series-connected capacitor and a third resistor, the free output of the capacitor is connected to the common output of the second resistor and the inductor, the free output of the first resistor of the second bridge branch is connected to the first output of the supply pulse generator, the common output the first and second resistors of the second branch of the bridge forms the second output terminal of the four-arm bridge circuit, the free terminal of the inductor is grounded, also four the bridging bridge circuit includes a measurement object, which, in particular, consists of a series-connected first capacitor, a first resistor and an inductor, and a second resistor and a second capacitor are connected in parallel with the latter; a null indicator, the two terminals of the differential (first) input of which are connected to the two terminals of the output of the four-arm bridge circuit, the second input (synchronization input) of the null indicator is connected to the second output of the supply pulse generator, the common bus of the null indicator is grounded; characterized in that three additional resistors, an additional inductor, and two terminals for connecting the measurement object are transferred from the first branch to the second branch of the bridge, the first additional resistor is connected in parallel with the existing inductor of the second branch of the four-arm bridge circuit, the additional inductor is included between the free terminal of the existing third resistor in the second branch and the “ground” parallel to the second resistor in the second branch of the four-arm mos In the main branch, the second and third additional resistors are connected in series, the first terminal for connecting the two-terminal terminal of the measurement object is connected to the common terminal of the latter, the second terminal is grounded, the free terminal of the first capacitor of the measurement object is connected to the first terminal, and the common terminal of the inductor, second resistor, and second capacitor the measurement object is connected to the second terminal for connecting the two-terminal device of the measurement.
RU2014101681/28A 2014-01-22 2014-01-22 Bridge meter of two-terminal circuit parameters RU2569043C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014101681/28A RU2569043C2 (en) 2014-01-22 2014-01-22 Bridge meter of two-terminal circuit parameters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014101681/28A RU2569043C2 (en) 2014-01-22 2014-01-22 Bridge meter of two-terminal circuit parameters

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014101681A RU2014101681A (en) 2015-07-27
RU2569043C2 true RU2569043C2 (en) 2015-11-20

Family

ID=53761793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014101681/28A RU2569043C2 (en) 2014-01-22 2014-01-22 Bridge meter of two-terminal circuit parameters

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2569043C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3217553B1 (en) * 2016-03-11 2019-10-23 Socionext Inc. Integrated circuitry

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU918862A1 (en) * 1976-10-08 1982-04-07 Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники Bridge-type meter of passive four-component two-termal network parameters
SU920532A1 (en) * 1980-07-03 1982-04-15 Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники Electrical bridge
RU2447452C1 (en) * 2010-11-10 2012-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Bridge circuit for measuring parameters of two-terminal devices

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU918862A1 (en) * 1976-10-08 1982-04-07 Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники Bridge-type meter of passive four-component two-termal network parameters
SU920532A1 (en) * 1980-07-03 1982-04-15 Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники Electrical bridge
RU2447452C1 (en) * 2010-11-10 2012-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Bridge circuit for measuring parameters of two-terminal devices

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3217553B1 (en) * 2016-03-11 2019-10-23 Socionext Inc. Integrated circuitry

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014101681A (en) 2015-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2447452C1 (en) Bridge circuit for measuring parameters of two-terminal devices
RU2499997C2 (en) Bridge meter of parameters of dipoles
RU2569043C2 (en) Bridge meter of two-terminal circuit parameters
RU2511673C2 (en) Bridge measuring instrument of parameters of dipoles
RU2461013C1 (en) Bridge circuit for measuring parameters of two-terminal devices
RU2527658C1 (en) Bridge meter of dipole parameters
RU2501025C1 (en) Bridge meter of parameters of n-element dipoles
RU2538946C1 (en) Bridge measuring device of parameters of bipoles
RU2525717C1 (en) Bridge meter of bipoles parameters
RU2499264C2 (en) Bridge meter of parameters of dipoles
RU2475764C1 (en) Bridge meter of bipoles parameters
RU2376608C1 (en) Bridge metre of parametres of two-terminal devices
RU2523763C1 (en) N-terminal device parameter bridge meter
RU2581776C1 (en) Bridge measuring device for measuring parameters of two-terminal circuits
RU2461011C1 (en) Bridge circuit for measuring parameters of two-terminal devices
RU2575794C1 (en) Two-terminal device parameter bridge meter
RU2697893C2 (en) Bridge meter of bipole parameters
RU2471197C2 (en) Bridge measuring device for measuring parameters of two-terminal devices
RU2661457C1 (en) Bridge measuring device for measuring parameters of two-terminal circuits
RU2631540C1 (en) Bridge meter of n-element two-pole parameters
RU2365921C1 (en) Passive impedor profile bridge
RU2461010C1 (en) Bridge circuit for measuring parameters of two-terminal devices
RU2549567C2 (en) Bridge meter of dipole parameters
RU2591877C2 (en) Bridge measuring device for measuring parameters of two-terminal circuits
RU2463614C1 (en) BRIDGE GAUGE OF n-ELEMENT BIPOLES PARAMETERS

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160123