166162. lajstromszámú szabadalom • Aktív mérőhíd rezgőkörök mérésére
166162 3 4 A kiegyenlítési folyamat során a kezelő szerveket váltakozva kell használni, mivel a (2) egyenletből adódó a) és b) feltételek teljesülései visszahatnak egymásra. Az egyik feltétel teljesítésének pontatlansága vonja magával a másik feltétel kiegyenlítésének pontatlanságát. A kezelőszervekkel egyre finomodó lépésekkel lehet megközelíteni a két feltétel egyidejű teljesülésének állapotát. A kiegyenlítés közelében elérjük a híd érzéketlenségi tartományát, ahol bármelyik kiegyenlítő szerv kismértékű elmozdulásához a másik kezelő szervnek egy megfelelő irányú és mértékű változtatása tartozik, amely az előző kiegyenlítési mértékkel egyező eredményt ad. Ha a mérés folyamán valamelyik kezelő szervvel beállított érték nem elegendően stabil (pl. az Ug frekvenciája) a kiegyenlítési folyamat bizonytalanná és rendkívül hosszadalmassá válik. Az ismertetett mérési elv, ill. mérési folyamat minden váltóáramú hídmérésre fennáll. A mérési elvből következnek ezen műszerek előnyei és hátrányai. A nagy mérési pontosság nyújtotta előny mellett a hátrányok a következők: 1. a hídágakban helyetfoglaló R, L, C elemek értékének nagy pontosságúnak, széles értéktartományban változtathatónak, nagy stabilitásúnak kell lenniük. A feltétel teljesítése jelentősen növeli a műszer árát. 2. Csak a hídágak elemeinek változtatásához sok kezelőszerv szükséges. 3. Általában nem rendelkeznek saját indikáló műszerrel, nagy stabilitású és pontosságú széles frekvencia tartományban hangolható generátorral. 4. a 3. értelmében a hidak, külső — szintén nagypontosságú — műszereket igényelnek. 5. A több műszerből álló mérőhely kezelése nagyobb szaktudású dolgozót igényel. 6. A hídkiegyenlítés folyamata a mérési elvből következően lassú, nem termelékeny és a mérési eredmény pontossága függ az alkalmazott külső műszerek pontosságától, stabilitásától, valamint szubjektív megítéléstől. Párhuzamos rezgőkörök rezonancia frekvenciájának megállapítására szolgáló ismert megoldás elvi kapcsolási rajza a 2. ábrán látható, ahol L, Rx, C = a mérendő párhuzamos rezgőkör induktivitása, rezonanciaellenállása és kapacitása R2 = ellenállás R3 = feszültség — vagy szint függő elem, jelen esetben a negatív visszacsatoló ágba kapcsolt NTC ellenállás R4 = ellenállás Ax = differenciál erősítő bemenetű műveleti erősítő, melyet ideálisnak tekintünk, azaz A0 = »; Rt, e = °° ; Rki=0. A kapcsolásnak az alábbi feltételt kell teljesítenie: R3 +R. 4 Z x +R 2 ahol Z1 =Rx+jX, a párhuzamos rezgőkör impedanciája R^.R^.Rs (3) Ha a (3) egyenletet összehasonlítjuk az (1) egyenlettel, látható lesz a két egyenlet formai egyezősége. A (3) egyenlet teljesülésekor a kapcsolás oszcillálni fog, azaz a kiegyenlítés és az oszcilláció feltétele 5 megegyezik. A (3) egyenletből adódó valós és képzetes részek egyezőségének feltételei: Ez a kifejezés azért írható, mert rezonancia-frekvencián rezgőkör valós ellenállással, a rezonancia ellenállással helyettesíthető. X=0 (36) 15 Ez a feltétel azon a frekvencián teljesül, ahol a rendszer eredő fázistolása 0° lesz. A képzetes rész feltétel adja a rezonancia frekvenciát, a valós rész feltétel adja a rezonancia ellenállást. A leírtakból látható, ha a passzív elemekből álló 20 hidat a 2. ábrán látható módon a (3) egyenlet teljesülésének biztosítása mellett műveleti erősítővel kapcsoljuk össze, oszcillátor kapcsolást kapunk. A most ismertetett eljárás oszcillátorkörös rezgőkörhangolás néven ismert, csak a rezgőkör rezonan-25 ciafrekvenciájának mérésére, vagy beállítására szolgál. Hátránya, hogy a hídelemekkel a szerelés folytán párhuzamosan kapcsolódó szórt kapacitások miatt a rezgőkör rezonancia frekvenciája pontatlan lesz. 30 Célunk a találmánnyal a fenti hátrányok kiküszöbölése. A találmány szerint a veszteséges rezgőkörök mérésére a mérendő rezgőkört és erősítőt tartalmazó oszcülátorkörös kapcsolású aktív mérőhidat alkal-35 mázunk. A híd egyik eleme a rezgőkör, egy másik eleme teljesítmény- vagy szintfüggő elem. Minden hídág-elemmel párhuzamosan kompenzáló kapacitás van kapcsolva. A híd egyik osztáspontja és az oszcillátor kimenetére csatlakozó osztó osztáspontja 40 közé különbségképző van kapcsolva. Tanulmányunkat részletesebben kiviteli példák kapcsán, rajz alapján ismertetjük. A rajzon a 3. ábra: párhuzamos rezgőkör mérése, a 4. ábra: soros rezgőkör mérése. 45 Megoldásunk elvi kapcsolási rajza a 3. ábrán látható, ahol Zx = a mérendő párhuzamos rezgőkör A1 = differenciál bemenetű műveleti erősítő C6 = a rezgőkörrel paralel kapcsolódó szórt és 5a külsőleg, vele párhuzamosan kapcsolt kiegészítő kapacitások eredője C7 = az R 2 ellenállással paralel kapcsolódó szórt és külsőleg, vele párhuzamosan kapcsolt kiegészítő kapacitások eredője 55 C8 = az R 3 NTC ellenállással paralel kapcsolódó szórt és külsőleg, vele párhuzamosan kapcsolt kiegészítő kapacitások eredője C9 = az R 4 ellenállásai paralel kapcsolódó szórt és külsőleg vele párhuzamosan kapcsolt 60 kiegészítő kapacitások eredője. A szórt kapacitások hatását úgy tudjuk megszüntetni — most csak pozitív visszacsatoló ágat figyelembe véve — hogy a szórt kapacitások értékét külső tagokkal úgy egészítjük ki, hogy a követ-65 kező feltétel teljesüljön: 2
