ИЗМЕРИТЕЛЬ ИЗМЕНЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к электроизмерениям и может быть использована для измерения изменения сопротивления различных датчиков, в частности, электродных датчиков для электролитов, а также датчиков реографов и реометров, сопротивление которых зависит от кровенаполнения тканей живого организма.
Известен мост постоянного тока, применяющийся для измерения малых изменений активного сопротивления. Однако он не применим для сопротивлений, содержащих реактивную составляющую [1, с.148].
Известен процентный мост переменного тока, который применяют для измерения относительного отклонения модуля полного сопротивления от его фиксированного среднего значения [1, с.249]. Недостатком известного устройства является невозможность проведения измерений при неконтролируемом изменении средней величины сопротивления.
Наиболее близким по технической сущности является кондуктометр для измерения сопротивления электролитов [2]. Он содержит генератор переменного тока, первый и второй амплитудные детекторы, усилитель и индикатор, причем первый выход генератора подключен ко входу первого амплитудного детектора, второй выход генератора соединен с измеряемым сопротивлением и входом усилителя, к выходу которого подключен второй амплитудный детектор, а между выходами первого и второго амплитудного детектора включен индикатор. Индикатор измеряет разность напряжений измерительного и опорного канала, которое пропорционально разности измеряемого сопротивления и некоторого эталонного его значения. Для увеличения чувствительности, то есть обеспечения возможности измерения малых отклонений сопротивления, снимаемое с измеряемого сопротивления напряжение усиливается. При этом диапазон показаний индикатора сужается. Поэтому недостатком прототипа также является невозможность проведения измерений при неконтролируемом изменении средней величины сопротивления.
Технический результат предложенной полезной модели заключается в расширении области применения измерителя, а именно в том, что он позволяет измерять кратковременные относительные изменения сопротивления, чье среднее значение медленно изменяется в значительных пределах.
Технический результат достигается тем, что в измеритель изменения сопротивления, содержащий генератор переменного тока, первый и второй амплитудные детекторы, усилитель и индикатор, причем первый выход генератора подключен к входу первого амплитудного детектора, второй выход генератора соединен со входом усилителя, к выходу которого подключен второй амплитудный детектор, введены блок вычитания, полосовой фильтр и интегратор, а усилитель выполнен регулируемым, при этом первый и второй вход блока вычитания соединены с выходами соответственно первого и второго амплитудного детектора, выход блока вычитания через интегратор соединен с управляющим входом усилителя и через полосовой фильтр с индикатором.
Измеритель относительного изменения сопротивления изображен на фиг.1 и содержит генератор переменного тока 1, первый амплитудный детектор 2, регулируемый усилитель 3, второй амплитудный детектор 4, блок вычитания 5, полосовой фильтр 6, индикатор 7, интегратор 8.
Измеритель работает следующим образом. Генератор 1 работает на частоте порядка 100 кГц. Сигнал с его первого выхода поступает на первый амплитудный детектор 2, на выходе которого формируется постоянное опорное напряжение, пропорциональное амплитуде выходного тока генератора 1 и имеющее небольшие пульсации, связанные с ее флуктуациями. Измеряемое сопротивление 9 включено между вторым выходом генератора 1 и общей шиной устройства. Выходное сопротивление генератора 1 по второму выходу много больше, чем измеряемое сопротивление 9, поэтому амплитуда тока не зависит от величины сопротивления 9. Следовательно, величина переменного напряжения, которое поступает с сопротивления 9 на вход регулируемого усилителя 3, определяется величиной измеряемого сопротивления. Выходное напряжение усилителя 3 детектируется вторым амплитудным детектором 4. Выходное напряжение последнего поступает на второй вход блока вычитания 5, на первый вход которого подается напряжение с выхода первого детектора 2. Блок вычитания формирует разность этих двух напряжений, которая через интегратор 8 подается на управляющий вход регулируемого усилителя 3. Тем самым образуется контур автоматической регулировки усиления, в результате действия которой постоянная составляющая напряжений на выходах детекторов 2 и 4 становится практически равной, выходное напряжение блока вычитания 5 близко к нулю. При изменении модуля сопротивления 9, напряжение на входе усилителя 3 изменяется. Следовательно, изменяется и его выходное напряжение, на выходе блока вычитания появляется разностное напряжение. Вследствие большой постоянной времени интегратора 8 коэффициент усиления регулируемого усилителя 3 не успевает измениться при кратковременных изменениях его входного напряжения. Поэтому сравнительно быстрые изменения выходного напряжения блока вычитания 5 передаются на индикатор 7 через полосовой фильтр 6, который, сужая полосу измерительного канала, отфильтровывает помехи и фликкер-шум, повышая чувствительность измерителя. Таким образом, при быстрых изменениях сопротивления 9 индикатор регистрирует скачок напряжения. Выходное напряжение первого детектора 2 представляет собой опорное напряжение, с которым сравниваются флуктуации выходного напряжения второго детектора 4, при том, что его среднее значение равно опорному. Поэтому индикатор 7 показывает относительное изменение выходного напряжения усилителя 3, следовательно, и относительное изменение сопротивления 9. Использование первого детектора 2 для формирования опорного напряжения позволяет уменьшить влияние флуктуации амплитуды тока генератора 1, поскольку они вычитаются в блоке вычитания, тем самым повысить точность и чувствительность обнаружения. Второй выход генератора с большим выходным сопротивлением может быть образован, в частности, последовательным включением резистора с большим сопротивлением к его первому входу. В качестве интегратора можно использовать интегрирующий дифференциальный усилитель с постоянной времени порядка 30 с. В качестве индикатора 7 может быть использован безынерционный индикатор, например типа «световая шкала» на светодиодах.
В отличие от прототипа, имеющего узкий диапазон измеряемого сопротивления, в заявленном устройстве медленное изменение среднего значения сопротивления даже в значительных пределах не приводит к его неработоспособности. Это достигается тем, что в него введены блоки и связи, образующие контур авторегулирования, который следит за медленными изменениями сопротивления и осуществляет автоподстройку измерителя.
Литература
1. К.Б.Карандеев. Специальные методы электрических измерений. Госэнергоитздат, М-Л., 1963.
2. Н.Г.Алексеев, В.А.Прохоров, К.В.Чмутов. Современные электронные приборы и схемы в физико-химическом исследовании. «Химия», М. 1971, с.211.