156339. lajstromszámú szabadalom • Aktív földpotenciálkiegyenlítő kapcsolás váltakozóáramú mérőhidakban
156339 6 megoldásban. A K kapcsolót előbb a d csomópontra kapcsolva kiegyenlíthető a mérőhíd, majd az F pontra kapcsolva a segédáramforrás szabályozásával kiegyenlíthető a földpotenciál. Változatlanul megmarad az a hátrányos tulajdonság, hogy a kiegyenlítés csupán számos lépésben, iterációval hajtható végre. A szabályozás „merev", a mérőhíd kiegyenlítésekor eszközölt változtatások 'megváltoztatják a potenciálviszonyokat is és a segédáramforrással minden változtatás után újabb kiegyenlítést kell végrehajtani. Nem oldja meg ezt a nehézséget az sem, ha a segédáramforrás feszültsége együtt változik a generátor feszültségével (pl. úgy, hogy a segédáramforrást a táptranszformátoron elhelyezett tekercsről tápláljak). A kapcsolás gyakorlati kivitelezhetőségét fflagy mértékben megnehezíti a segédáraimtforrástól megkövetelt beállítási finomság. Kimutatható, hogy pl. a 3. áhra szerintii kapcsolásban a Zx impedancia mérésében keletkező komplex hiba: H = — d-Zd _Z L Z6 (2) A kifejezésben ő a segédáraniiforrás beállítási pontatlansága. A hiba elfogadható értékre való csökkentése érdekében a .megkívánt beállítási finomság rendszerint olyan nagy, amit csupán többfokozatú, igényes osztóval lehet biztosítani. Ez bonyolulttá teszá a felépítést, mert nagyfrekvenciás tartományban nehéz megvalósítani a fázishű többfokozatú osztót, és megnehezíti a kezelést. A vázolt nehézségekkel indokolható az, hogy ezt a kapcsolást ritkán, de akkor is kizárólag kisfrekvenciás tartományban (főként 50 Hznen) alkalmazzák. 2ib. Automatikusan előállított kiegyenlítő feszültséggel működő kapcsolások. Ismert, hogy az áramforrás szerepét betöltheti olyan erősítő is, melynek bemeneti pontja valamelyik indikátoroldali csomópontra, kimenete pedig a külső földelt pont és a mérőrendszer alkalmasan megválasztott csomópontja közé csatlakozik. Ezt a lehetőséget C. G. Mayo javasolta először, (irodalom: 4). Megoldásában az erősítő Wágner4iídra csatlakozik. A javasolt rendszernek egyetlen gyakorlati megoldása ismert az irodalomhói, Ko—Hara és Toshino munkája nyomán, (irodalom: 5). Ebben a megoldásban a segédhidat elhagyták és az erősítő kimenete a híd. egyik tápoldali csomópontjára csatlakozik. A 4. ábra kapcsolásában pl. az erősítő kimenete az a csomópontra, bemenete pedig a d indikátoroldali csomópontra kapcsolódik. Kimutatható, hogy a Zx impedancia mérésében keletkező komplex hiba ebben a kapcsolásban: H 1+A 10 15 20 25 (3) Az erősítő a kiegyenlített híd indikátoroldali csomópontjait minden beállításnál a földpotenciál közelében tartja, anélkül, hogy külső beavatkozásra szükség lenne. A .rendszer kiegyenlítése kizárólag a főhíd kiegyenlítésére korlátozódik, ami a mérési időt tetemesen lecsökkenti. Nagy hibája ennék a rendszernek az, hogy alkalmazhatósága korlátozott. Minthogy arányos szabályozásról van szó, elkerülhetetlenül marad valamekkora maradék feszültség (Ufj^O). Adott maradék feszültségnél a mérési hiba növekvő frekvenciával rohamosan nő. Amint a (3) összefüggésből is kitűnik, a hiba csökkenthető az erősítés növelésével. Az erősítés növelését azonban stabilitási problémák korlátozzak, az erősítőnek ugyanis a mérőhíd visszacsatoló hálózata. A gyakorlatban csupán két, kompromisszumos lehetőség képzelhető el. A hiba kívánt értékre való csökkentése céljából megnövelhető az erősítés, de ebben az esetben csakis úgy biztosítható a stabil üzemmód, ha a határfrekvencia kicsi. Az (5) irodalomban idézett japán kutatók pl. csupán 2,5 kHz-es frekvenciahatárt tudták megvalósítani. A másik lehetőség az, hogy a nagyobb határfrekvencia érdekében viszonylag kisebb erősítést alkalmazunk, de a mérési hiba vonatkozásaiban kell engedményt tenni. Kimutatható, hogy a komplex hibának a mérendő impedancia valós és képzetes részére gyakorolt hatásában döntő szerepet játszik az erősítő fázisforgatása, ami fokozott igényeket támaszt az erősítővel szemben. A találmány lényege olyan aktív földpotenciál-ikiegyenlítő kapcsolás váítakozóárasmú mérőhidalkhoz, amelynél a szórt impedanciák kiegyenlítésére és a határfrekvencia növelésére bemeneti pontjával a mérőhíd egyik indikátoroldali csomópontjához, kimenetével pedig a mérőhálózat egyik csomópontjához csatlakozó erősítővel. A találmányt az jellemzi, hogy erősítője több bemenetű és egy további bemenő pontjához amplitúdóban és fázisban változtat-45 ható feszültségű, önmagában ismert segédáramforrás csatlakozik. Az isimért passzív és aktív föidpatenciál-kiegyenlítő kapcsolásokkal szemben a két ismert elem együttes alkalmazása előre nem látható, az egyszerű addicionálást lényegesen meghaladó előnyöket biztosít; a berendezés alkalmazási területét tehát frekvencia határát lényegesen kiterjeszti és gyors és kényelmes kezelési lehetőségével további alkalmazási előnyöket is biz-55 tosít. A találmány szerinti mérőhíd egyik előnyös kiviteli alakját mutatjuk be az 5. ábrán, ahol a segédforrás az erősítőnek egy második, b2 bemeneti pontjára csatlakozik. Az erősítő bi 80 bemeneti pontja továbbra is a mérőhíd valamelyik indikátoroldali csomópontjaira, kimenete pedig a mérőhálózat alkalmasan megválasztott csomópontjára csatlakozik. A 3. és 4. ábra kapcsolásaival való egyszerű összehasonlít-65 hatóság érdekében a 6. ábrán az erősítő kime-30 35 40 50 3
