Измерение параметров элементов методом уравновешивающего преобразования

Наряду с методами прямого преобразования (дискретного счета) в практике используют также методы уравновешивающего преобразования измеряемых значений сопротивления, индуктивности и емкости, основанные на сравнении измеряемой величины с образцовой мерой. Сравнение измеряемой величины с образцовой мерой чаще всего осуществляют путем уравновешивания мостовой измерительной цепи, в одно из плеч которой включают исследуемый двухполюсник. В смежное плечо моста вводят образцовый элемент, представляющий собой набор квантованных образцовых мер, соответствующих весовым коэффициентам разрядов используемого цифрового кода. Изменением параметров образцового двухполюсника добиваются равенства нулю напряжения в измерительной диагонали.

На рис. 10 показана структурная схема цифрового моста постоянного тока уравновешивающего типа для измерения активного сопротивления или другого элемента с омическими потерями.

Рисунок 10. Структурная схема цифрового моста постоянного тока уравновешивающегo типа.

Измеряемый резистор Г_х, образцовые резисторы Г₁ и Г₂ и преобразователь кода в сопротивление ПКС образуют мост, питающийся от источника постоянного напряжения ИП. Разбаланс моста фиксируют устройством сравнения УС. Устройство управления УУ анализирует выходной сигнал УС и в зависимости от его знака увеличивает или уменьшает значение цифрового кода N, выдаваемого на ПКС. Уравновешивание проводится до тех пор, пока напряжение в выходной диагонали моста станет меньше порога чувствительности УС. При этом сопротивление:

где Г_ПКС — сопротивление ПКС;

k_ПКС = Г_ПКС/ N

— коэффициент преобразования ПКС.

Как следует из формулы (31), результат измерения (он фиксируется ЦОУ) не зависит от напряжения питания. Пределы измерения подбирают путем изменения отношения сопротивлений резисторов Г₁ и Г₂ цепи положительной обратной связи. Цифровые мосты постоянного тока уравновешивающего типа обеспечивают погрешность измерения параметров около 0,01% и поэтому их широко применяют для точного измерения активного сопротивления резисторов.

Более сложны по структуре мосты переменного тока, измеряющие комплексное сопротивление, индуктивность и емкость на фиксированной частоте (обычно 1 кГц). Эти мосты уравновешивают по двум параметрам: осуществляют раздельное и независимое уравновешивание двух составляющих комплексного сопротивления Г₂.