CC BY
14
ТиМ I Л)
мост для КОНТРОЛЯ МОДУЛЯ И ДОБРОТНОСТИ КОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ
М. С. РОЙТМЛМ
(Представлено научно-технической конференцией радиотехнического факультета)
В условиях массового контроля обычно представляет интерес не абсолютное значение измеряемой неличины, а ее процентное1 отклонение от определенной номинальной величины, либо только установление отличия ' от установленного предела.
При этом наиболее целесообразно с точки зречшя минимальных затрат времени применение прямопоказывающих приборов.
Ниже описывается относительно простой мост переменного тока, позволяющий проводить контроль величин отклонений модуля и аргумента проверяемого комплексного сопротивления Zv от поминального значения Z.
На рис. 1 приведена схема четырехплечего моста с включением поверяемого комплексного сопротивления Zx и образцового-^ волну ветвь. Векторная диаграмма моста дана на рис.
Величина Zx может быть определена из сопоставления модулой напряжений Uac и U(.b.
z z ulb
(1)
Пели на выходе моста включен фазочувствительный указатель, вектор управляющего напряжения которого совпадает по направлению с вектором питающего мост напряжения U(lbi то мы можем сравнивать проекции U(l(. и U(b на ÙиЬ.
Вектор тока через ветвь abc сдвинут но отношению питающего мост напряжения Ullb на угол, определяемы!! сопротивлением ветви,,
J-'- У:-
. Zubr^Zxe - Zt>
Если av: : Ь9 то точка с будет находиться на прямой ab\ если же ах. то точка с будет выше или ниже этой прямой в зависимости от знака отклонения av от 3.
Следовательно, при у. 3 контроль Zx проводится с определенной погрешностью чи. Величина о.и равна
ô (Z ■ AZ)cos^TZ_cosv a -, AZ)—Z Zcos-' Z
Опуская промежуточные выкладки, вследствие их относительной громоздкости, получим
4 z 4 4Q4 Z
, Qy- Q
H , M /. , 7. ^------------- ■
Например, для данных —^—--^0,2; 0,4 и Q-^-4
hi <0,05 ?6.
Как видим, погрешность метода находится в • допустимых пределах.
Общая погрешность сравнения Zv с Z определяется также погрешностью измерения указателем напряжения (Um cos'i* Uth-eos't) и нестабильностью Uab.
Следовательно, контроль Z х непосредственным измерением разностного напряжения приводит к необходимости стабилизации напряжения питания моста и применению фазочувствительного указателя с допустимой погрешностью.
Выполнение указанных требовании не вызывает особых затруднений, хотя и связано с определенным усложнением схемы прибора, что само по себе уже нежелательно.
Однако, решающим является то, что при контроле ZA вышеуказанным способом весьма затруднительно проведение контроля добротности Qx. (при Q > 5) или малых значений аргумент.
Как уже указывалось, положение точки с будет выше или ниже прямой ab в зависимости от знака отклонения о. от ri. 11овернув вектор управляющего напряжения указателя на 90 по отношению к U
где
ложно проводить разбраковку комплексных сопротивлении по аргументу или по добротности.
Отношение величины проекции напряжения небаланса моста определяется зависимостью (Zv Z)
U„b - 2 ^ 2 2 ' •
i Изменение модуля Zr на AZ приводит к появлению погрешности в определении величины Н
1 / AZ AZ
г1лл данных —- = 0,2 погрешность оо не превышает 1%.
.диако фазовая погрешность указателя ? приводит к погрешности поверки аргумента а
A Z
ли;- 7 ..
Минимальная же разность аргументов а и 3 должна быть больше АН, Откуда в грубом приближении получаем
, Qr-Q
У '' ~~ Q- ~Z.....ф-
AZ
Например, при Q 10,~ ~ =0,3 и — минимально различимое отпоен гельное изменение добротности больше 15%.
Однако если составляющую напряжения небаланса ReUcd всегда сводить к малой величине, то точность контроля комплексных сопротивлений по добротности может быть резко повышена. Из рассмотрения зекторной диаграммы моста (рис. 2) явственно следует, что ReUrd может быть уменьшена и даже сведена к нулю перемещением точки d.
О целью „перемещения точки с/" можно применить двигатель. Но такое решение, кстати применяемое, исключительно часто, обладает рядом существенных недостатков, основными из которых являются: малое быстродействие; ограниченный срок службы и малая надежность работы моста, вследствие наличия подвижных элементов; относительно большая сложность и стоимость.
Значительно лучше использовать для этой цели электрически управляемое сопротивление. В качестве последнего наиболее целесообразно применение фотосопротивления в сочетании с лампочкой на калнвания.
При этом элементная схема устройства для разбраковки примет вид рис. 3.
Напряжение с выхода мостовой измерительной схемы подается tía электронный усилитель 1. После усиления оно подается на фазо-чувствительные детекторы 2 и 5. Управляющее напряжение детектора 2 сдвинуто по отношению к вектору напряжения питания моста 'tlb на 90' фазосдвигающеи цепью 3.
Управляющее напряжение детектора 5 совпадает по фазе с i'¡¡b„
Таким образом, напряжение на выходе фазочувствительного детектора 2 определяется проекцией Оса на Ок, т. е. добротностью а на выходе детектора 5—проекцией исй на иаЬ> т. е. модулем ZI..
Уменьшение напряжения ЯеОС(1 достигается тем, что напряжение кЦеОса с выхода детектора 5 подается в цепь обратной связи 7, которая и регулирует положение точки й.
Рис. 3.
По существу мы имеем статическую систему авторегулиров^ния положения точки й. Пусть, например, ZV<<Z. На выходе детектора о появится напряжение кЯеОсау вызывающее в цепи 7 ток 1у. При этом
через лампочку Лх будет протекать ток /0 —а через Л._ —
/0——Сопротивление ФС-1 уменьшится, а ФС-2 увеличится. Точка й 2
переместится к точке/ (рис. 2). В результате проекция вектора напряжете
ния небаланса на вектор иаЪ станет равной
, где /¿сист.
к
сист.
общий коэффициент усиления системы авторегулирования.
Поскольку величина может быть доведена до весьма ма-
Л'сист.
лой величины, то точность контроля С£х при этом практически ограничивается лишь относительной чувствительностью указателя.
Величина тока 1у является функцией —, а направление тока /
позволяет судить о знаке отклонения модуля проверяемого комплексного сопротивления от номинального значения. Следовательно, измеряя электроизмерительным прибором 6 ток в цепи обратной свяуд Г, мы можем судить о величине Zv.
Погрешность измерения Zr равна
|/(
Яеи
сё
^ + ( ? Яе]исй
УаЬк сист.
z
и
аЬ
ДZ\2 , _ Оц — I
погрешность вектормерного указателя по углу
(^2 : 3 );
^¡ — погрешность электроизмерительного прибора 6
-погрешность метода измерения Zr; (2);
ОфС погрешность от нестабильности светового потока лампочек накаливания и сопротивления ФС.
Лампочки накаливания и фотосопротивления (после предваритель-■ .Гл! тренировки в течение 200 : 300 часов) обладают высокой стабильностью параметров. По предварительным данным, изменения параметров лампочек накаливания СН-3 и фотосопротивлений ФС-К2Н (шун-• ярующие сопротивления и Ял отсутствовали) за 50 часов непрерывной работы при нестабильности £/(), равной 0,1%, приводили к напряжению небаланса Р{еО((1, соответствующему ™ 0Л 96. ')
При - I 0,4 |; Щ \ 0,21 , о, 0,5 %.
Таким образом, описанный выше относительно простой мост позволяет с высокой точностью проводить контроль добротности и модуля комплексного сопротивления.
Следует указать, что в случае необходимости регистрации отклонений модуля Ъх от Z, в качестве измерителя 6 может быть приме-¿-ей самопишущий миллиамперметр.
Благодаря указанным выше достоинствам и отсутствию в мосте движущихся элементов он может найти широкое применение в контрольно-измерительной технике и автоматике.
') При необходимости контролировать малые относительные изменения Zx от Z фотосоиротивлепия можно зашунтировать малыми сопротивлениями и и иест«'1-ъ!тлыюсть с.хемы соответственно уменьшится.
