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Linearitätsuntersuchungen von Brückenverstärkern

20.11.2018

Ein neuer Messplatz für Linearitätsuntersuchungen von hochpräzisen Brückenverstärkern für Kraft- und Drehmomentmessungen ermöglicht es, die Abweichung der Brückenverstärkercharakteristik vom idealen linearen Verhalten mit einer erweiterten Messunsicherheit von 2 nV/V zu bestimmen. Der Messaufbau mit kaskadierten induktiven Spannungsteilern erlaubt für Spannungsverhältnisse eine Auflösung von kleiner 1 nV/V, mehr als 10000 mal geringer als es mit den zuvor verwendeten Messanordnungen möglich war.

 

 

Um dies zu erreichen wurde ein zweistufiger induktiver Vorteiler (TN1) mit einem Spannungsverhältnis 1/200 entwickelt, dem die einstellbaren induktiven Spannungsteiler (TN21 und TN22) nachgeschaltet werden (siehe Bild 1). Der Vorteiler besitzt separate Wicklungen zur Versorgung der Magnetisierungswicklungen der kaskadierten Nachteiler.


Aus dem Spannungsverhältnis des Vorteilers resultiert der mögliche Untersuchungsbereich für die Linearitätsuntersuchung von ±5 mV/V, der durch die nachgeschalteten Teiler in mehr als 107 Zwischenwerte unterteilt wird. Daraus resultiert eine bisher unerreichte Messauflösung, mit der nun eine deutlich verbesserte Verifizierung des linearen Verhaltens von Brückenverstärkern möglich ist, und die zur Entdeckung einer Feinstruktur von hochpräzisen Brückenverstärkern geführt hat [1], [2].

 

Schematischer Messaufbau Linearitätsbestimmung von Brückenverstärkern 

Bild 1: Schematischer Messaufbau zur Linearitätsbestimmung von Brückenverstärkern

 

 

Messaufbau 24-Bit induktiven Binärteiler 

Bild 2: Messaufbau mit zwei rechnersteuerbaren 24-Bit induktiven Binärteilern.

 

 

 

Veröffentlichungen:
[1] M. F. Beug, H. Moser, A. Kölling, "New Setup for Bridge Amplifier Linearity Investigation", in Proceedings of the Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM), Paris, France, July 2018.

[2] M. F. Beug, H. Moser, A. Kölling, "Bridge Amplifier Linearity Investigation with a Cascaded Inductive Voltage Divider Setup", in Proceedings of the XXII Word Congress of the International Measurement Confederation (IMEKO), Sept. 2017.