Устройство для измерения параметров комплексного двухполюсника (его варианты)

 

1. Устройство для измерения параметров комплексного двухполюсника , содержащее источник гармонического сигнала, один выход которого подключён к одному из входов первого ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, второй выход источника гармонического сигнала соединен с одним из входов второго ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, согласующий блок , один из входов которого соединен с общим зажимом для-подключения первого блока образцового и исследуемого двухполюсников, второй вход согласующего блока подсоединен к общей шине, а выход согласующего блока подключен к входу функционального преобразователя, первый выход которого соединен с управляющим входом источника гармоничес .кого сигнала, второй и третий выходы функционального преобразователя подсоединены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно , а четвертый и пятый выходы функционального преобразователя подключены к входам первого и второго блоков индикации соответственно, отличающееся тем, что, с. целью повышения точности измерения, . в него введены два ключа и два блока образцовых двухполюсников, причем второй вывод первого блока образцовых двухполюсников подсоединен к первому входу одного из дополнительных ключей, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым выходом источника гармонического сигнала и с одним из выводов второго блока образцовых двухполюсников , средний вывод второго и третьего образцовых двухполюсников подключен к первому входу согласующего блока, а второй зажим .для подключения исследуемого комплексного двухполюсника подсоединен к первому входу другого дополнительного ключа , второй и третий входы которого SS соединены соответственно с вторым (Л выходом источника гармонического сигнала и с другим выводомтретьего блока, образцовых двухполюсников, управляющие входы первого, второго и третьего блоков образцовых двухполюс НИКОВ соединены соответственно с шестым , седьмым и восьмым выходами функ ционального преобразователя, девятый выход которого соединен с управляющими входами первого и второго до полнительных ключей соответственно. 2. Устройство для измерения паX 00 раметров комплексного двухполюсника , содержащее источник гармонического сигнала, один выход которого . подключен к одному из выводов первого блока образцовых двухполюсников и к одному из входов первого «люча, второй вход которого подсоединен к общей шине, другой выход источника гармонического сигнала соединен с одним из зажимов для подключения исследуемого комплексного двухполюсника и к первому входу второго ключа, второй вход которого под соединен к общей шине, согласующий блок, один из входов которого под соединен к общей шине, а выход согласующего блока подключен к входу

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51) G 01 R 27/02

Ъ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ м

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3434303/18-21 (22) 21.05.82 (46) 23.01.84. Вюл. Р 3 (72) Г.И. Шаронов. (53) 621.317.3 {088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 798626, кл, G 01 R 27/02, 1981.

2. Патент Англии Р 1572088, кл. G V, G 01 R 27/02, 1980, 3. Патент Англии Ф 2022271, кл. G 1 V, 1979 (прототип). (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНОГО ДВУХПОЛ)0СНИКА (ЕГО ВАРИАНТЫ) . (57) 1. Устройство для измерения параметров комплексного двухполюсника, содержащее источник гармонического сигнала, один выход которого подключен к одному из входов первого ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, второй выход источника гармонического сигнала соединен с одним из .входов второго ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, согласующий -блок, один из входов которого соединен с общим зажимом для подключения первого блока"образцового и исследуемого двухполюсников, второй вход согласующего блока подсоединен к общей шине, а выход согласующего блока подключен к входу функционального преобразователя, первый выход которого соединен с управляющим входом источника гармонического сигнала, второй и третий выходы функционального преобразователя подсоединены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно, а четвертый и пятый выходы функционального преобразователя подключены к входам первого и второго блоков индикации соответственно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, . в него введены два ключа и два блока образцовых двухполюсников, причем второй вывод первого блока образцовых двухполюсников подсоединен к первому входу одного из дополнительных ключей, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым выходом источника гармонического сигнала и с одним из выводов второго блока образцовых двухполюсников, средний вывод второго и третьего образцовых двухполюсников подключен к первому входу согласующего блока, а второй зажим для подключения исследуемого комплексного двухполюсника подсоединен к первому входу другого дополнительного ключа, второй и третий входы которого у

42 соединены соответственно с вторым выходом источника гармонического сигнала и с другим выводом третьего блока образцовых двухполюсников, уп- С равляющие входы первого, второго и третьего блоков образцовых двухполюс-ф ников соединены соответственно с шестым, седьмым и восьмым выходами функционального преобразователя, девятый выход которого соединен с управляю°, щими входами первого и второго дополнительных ключей соответственно.

2. Устройство для измерения параметров комплексного двухполюсника, содержащее источник гармонического сигнала, один выход которого подключен к одному из выводов первого блока образцовых двухполюсников и к одному из входов первого

° ключа, второй. вход которого подсоединен к общей шине, другой выход источника гармонического сигнала соединен с одним из зажимов для подключения исследуемого комплексного двухполюсника и к первому входу второго ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, согласующий блок, один иэ входов которого подсоединен к общей шине, а выход согласующего блока подключен к входу

1068840 функционального преобразователя, первый выход которого соединен с управляющим входом источника гармонического сигнала, второй и третий выходы функционального преобразователя подсоединены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно, а четвертый и пятый выходы функционального преобразователя подключены к входам первого и второго блоков индикации соответственно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью, повышения точности измерения, в него введены два блока образцовых двухполюсннков н дополнительный ключ, первый вход которого водсоединен к второму выводу первого блока образцовых двухполюсников и второму зажиму для подключения исследуемого комплексного двухполюсника, второй и третий выводы дополнительного ключа соединены со- ответственно с вторым входом согласующего блока и общим выводом второго и третьего блоков образцовых двухполюсников, другие выводы второго и третьего блоков образцовых двухполюсников подключены к первому и второму выходам источника гармонического сигнала соответственно, управляющие входы первого, второго и третьего блоков Ьбраэцовых двухполюсииков соединены соответственно с шестым, седьмым и восьмыми выходами функционального преобразователя, девятый выход которого подсоединен к управляющему входу дополнительного ключа.

3. Устройство для,измерення параметров комплексного двухполюсника, содержащее источник гармонического сигнала, один из выходов которого подключен к одному из выводов первого блока образцовых двухполюсников и к одному из входов первого ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, другой вывод источника гармонического сигнала соединен с первым входом второго ключа, второй вход которого .подсоединен к общей шине, согласующий блок, один иэ входов которого соединен с вторым. выводом первого блока образцовых двухполюсников и с одним иэ зажимов для подключения исследуемого комплексно,го двухполюсника,. второй вход согласующего блока подсоединен к общей шине, а выход согласующего блока подключен к входу функционального преобразователя, первый выход которого соединен с управляющим входом источника гармонического сигнала, второй и третий выходы функционального преобразователя подсоединены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно, а четвертый и пятый выходы функционального .преобразователя подключены к входам первого н второго блоков индикации соответственно, о т л н ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй блок образцовых двухполюсников н доплонительный ключ, один иэ входов которого подсоединен к второму зажиму для подключения исследуемого комплексного двухполюсннка, второй и третий входы дополнительного ключа соединены соответственно с вторым выходом источника гармонического сигнала и с одним иэ выводов второго блока образцовых двухполюсников, другой вывод которого подсо- единен к первому входу согласующего блока, управляющие входы первого и второго блоков образцовых двухполюсников подключены соответственно к шестому и восьмому выходам функционального преобразователя, девятый выход которого соединен с управляющим входом дополнительного ключа.

4. Устройство для измерения параметров,комплексного двухполюсника, содержащее источник гармонического сигнала, один из выходов которого

° подключен к одному из выводов первого блока образцовых двухполюсников и к одному из входов первого ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, второй выход источника гармонического сигнала соединен с одним из зажимов для подключения исследуемого комплексного двухполюсника и к первому входу второго ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, согласующий блок, один из входов которого подсоединен к ббщей шине, а выход согласующего блока подключен к входу функционального преобразователя, первый выход которого соединен с управляющим входом источника гармонического сигнала, второй и третий выходы функционального преобразователя подсоединены к. управляющим входам первого н второго ключей соответственно, а четвертый и пятый выходы функционального преобразователя подключены к входам первого и второго блоков индикации соответственно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй блок образцовых двухполюсников, дополнительный ключ, один из выводов которого подсоединен к второму зажиму для подключения исследуемого комплексного двухполюсника, второй и третий входы дополнительного ключа соединены соответственно с вторым входом согласующего блока и одним иэ выводов второго блока двухполюсников, другой вывод которого подсоединен к второму выходу источника гармонического сигнала, управляющие входы пер- вого н второго блоков образцовых

1068840 двухполюсников подключены к шестому и восьмому выходам функционального преобразователя, девятый выход которого соединен с управляющим входом дополнительного ключа.

5. Функциональный преобразователь, включающий дискретный генератор импульсов, один из выходов которого подсоединен к первому выходу функционального преобразователя и к одному из входов блока управления, второй вход которого соЕдинен с вторым выходом дискретного генератора импульсов, первый и второй выходы блока управления подсоединены к второму и третьему выходам функционального преобразователя, третий выход блока управления подключен к управляющему входу фазочувствительного выпрямителя, вход которого соединен с входом функционального преобразователя, а выход — с входом аналогоцифрового преобразователя, управляющий вход которого подсоединен к четвертому выходу блока управления, вы1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам измерения параметров комплексного двухполюсника, и может быть использовано для построения, например, преобразователей абсолютного значения любой из составляющих комплексного двухполюсника в цифру.

Известно устройство измерения параметров комплексного нереэонансного двухзлементного сопротивления двухполюсника, содержащее измерительную цепь, составленную из последовательно соединенных образцового и исследуемого комплексного двухполюсников, вершина которой,,примыкающая к зажимам образцового и исследуемого комплексного двухполюсников, соединена с общей шиной, вторые зажимы исследуемого комплексного двухполюсника и образцового двух- 20 полюсника подключены к первому и второму зажимам источника гармонического сигнала и через первое и второе согласующие устройства к первому и второму входам функционально- 25 го преобразователя соответственно, первый вход которого соединен с информационными входами первого и второго фаэочувствительных выпрямителей, второй вход функционального пре-30 образователя подсоединен к опорному входу первого фаэочувствительного выпрямителя, вторым входам первого ,и второго блоков деления и через ход аналого-цифрового преобразователя подсоединен к входу микропроцессора, один иэ выходов которого подключен к третьему входу блока управления, пятый выход которого соединен с вторым входом микропроцессора, второй и третий выходы которого подсоединены к четвертому и пятому выходам функционального преобразователя соответственно, о т л и ч а ю шийсятем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены три блока управления образцовыми двухполюсниками, причем четвертый, пятый и шестой выходы микропроцессора соединены соответственно с управляющими входами первого, второго и третьего блоков управления образцовыми двухполюсниками, выходы которых подсоединены соответственно к шестому, седьмому и восьмому выходам функционального преобразователя, девятый выход которого подключен к шестому выходу блока управления. фаэовращающее устройство к опор-. ному входу второго фазочувствительного выпрямителя, выход которого подключен к первому входу второго блока деления, выход которого соединен с вторым выходом функционального преобразователя, первый выход которого подсоединен к выходу первого блока деления, первый вход которого соединен с выходом первого фаэочувствительного выпрямителя. С13.

Недостатком устройства является методическая ошибка от конечных значений комплексных сопротивлений согласующих блоков, с помощью которых снимаются падения напряжений с исследуемого комплексного двухполюсника и образцового двухполюсника.

Кроме того, недостатком устройства является низкая точность измерения вследствие фаэовых сдвигов в тракте преобразования сигналов.

Известно устройство для измерения параметров комплексных двухполюсников, содержащее дискретный генератор импульсов, один выход которого соединен с первым входом блока управления, а второй — с вторым входом блока управления и с входом источника гармонического сигнала, выход которого подсоединен к одному из входов согласующего блока и к одному иэ зажимов исследуемого комплексного двухпопосника, второй зажим которо1068840

Го соединен с входом преобразователя тока и с вторым входом согласующего блока, выход которого подключен к одному из информационных входов ключа, второй информационный вход которого соединен с выходом преобразователя тока, управляющий вход ключа подсоединен к первому входу блока управления, а выход — к информационному входу фаэочувствительного выпрямителя, управляющий вход кото -, 10 рого соединен с вторым выходом блока управления, а выход фазочувствительного выпрями .геля подсоединен к входу аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с 15 третьим выходом блока управления, выход аналого-цифрового преобразователя подсоединен к входу микропроцессора, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, третий вход которого подключен к первому выходу микропроцессора, второй и третий выходы которого соединены с первым и вторым блоками индикации соответственноС21, Недостатком устройства является зависимость результата измерения от конечного значения комплексного сопротивления согласующего блока и не. нулевого значения комплексного сопротивления преобразователя тока, а также от нестабильности их коэффициентов передачи.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения параметров комплексного нерезонансного двухэлементного двухполюсника, содержащее источник гармонического сигнала, один из зажимов которого подключен к одному из зажимов образцового двухполюсника и к одному из 40 зажимов первого ключа,, второй зажим оторого подсоединен к общей шиве, второй зажим источника гармонического сигнала соединен с одним из. зажимов для подключения исследуемого ком- 45 плексного иеревонансного двухэлементного двухполюсщака и с первым зажи-. мом второго ключа, второй зажим которого подсоединен к общей шине, согласующий блок, один иэ входных зажимов которого соединен с вторым зажимом образцового двухполюсника и вторым зажимом .для подключения ис,следуемого комплексного нерезонансного двухэлементного двухполюсника, второй зажим согласующего блока соединен с общей шиной, а выход согласующего блока подключен к одному из входов функционального преобразователя, содержащего дискретный генератор импульсов, один из выходов которого соединен с одним иэ входов блока управления и через первый выход функционального преобразователя с управляющим входом источника.гар.монического сигнала, второй выход 5 дискретного генератора импульсов соединен с вторым входом блока управления, первый н второй выходы которого через второй и третий выходы функционального преобразователя подсоединены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно, третий выход блока управления подключен к управляющему входу фазочувствительного выпрямителя, вход которого соединен с входом функционального преобразователя, а выход фазочувствительного выпрямителя подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с четвертым.выхо- дом блока управления, выход аналогоцифрового преобразователя подсоединен к входу микропроцессора, первый выход которого подключен к третьему входу блока управления, пятый выход которого соединен с вторым входом микропроцессора, второй и третий выходы которого через четвертый и пятый выходы функционального преобразователя подключены к входам первого и второго блоков индикации соответственно 31.

Недостатком известного устройства является зависимость результатов измерения от нелинейности коэффициента передачи тракта преобразования сигнала.

Цель изобретения — повышение точности измерения параметров комплексного двухполюсника путем исключения зависимости результата измерения от нелинейности коэффициентов передач аналогового тракта преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что согласно первому варианту в устройство для измерения параметров комплексного двухполюсника, содержащее источник гармонического сигнала, один выход которого подключен к одному из входов первого ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, второй выход источника гармонического сигнала соединен с одним из входов второго ключа, второй вход

I которого подсоединен к общей шине, согласующий блок, один из входов ко" торого соединен с общим зажимом для подключения первого блока образцового и исследуемого двухполюсников, второй вход согласующего блока подсоединен к общей шине, а выход согласующего блока подключен к входу функционального преобразователя, первый выход которого соединен с управляющим входом источника гармонического сигнала, второй и третий выходы функционального преобразователя подсоединены к управляющим входам . первого и второго ключей соответственно, а четвертый и пятый выходы

Функционального преобразователя по ключены q входам первого и второго

1068840 блоков индикации соответственно, вве- соответственно с вторым входом согдены два ключа, и два блока образ- ласующего блока и общим выводом втоцовых двухполюсннков, причем второй рого и третьего блоков образцовых вывод первого блока образцовых двух- двухполюсников, другие выводы втополюсников подсоединен к первому рого и третьего блоков образцовых входу одного из дополнительных клю- 5 двухполюсннков подключены к первому чей, второй и третий входы которого и второму выходам источника гармосоединены соответственно с первым вы- нического сигнала соответственно, ходом источника гармонического сиг- управляющие входы первого, второго нала и с одним выводом второго бло- и третьего блоков образцовых двухка образцовых двухполюсников, сред- 10 полюсников соединены соответственно ний вывод второго и третьего блоков с шестым, седьмым и восьмым выхообраэцовых двухполюсников подключен дами функционального преобраэовак первому входу согласующего блока, теля, девятый выход которого подсоеа второй зажим для подключения ис- динен к управляющему входу дополниследуемого комплексного двухполюсни- 15 тельного ключа. ка подсоединен к первому входу дру- Согласно третьему варианту в устгого дополнительного ключа, второй ройство, содержащее источник гармои третий входы которого соединены нического сигнала, один иэ выходов соответственно с вторым выходом ис- которого подключен к одному иэ выточника гармонического сигнала и с 2О водов первого блока образцовых двух- другим выводом третьего блока об- полюсников и к одному из входов перраэцовых двухполюсников, управляю- всго-ключа, второй вход которого щие входы первого, второго и треть- подсоединен к общей шине, другой его блоков образцовых двухполюсни- выход источника гармонического сигков соединены соответственно с шес- нала соединен с первым входом втотым, седьмым и восьмым выходами рого ключа, второй вход которого функционального преобразователя, де- подсоединен к общей шине, согласувятый выход которого соединен с уп- ющий блок, один из входов которого равляющими входами первого и второ- соединен с вторым выводом первого го дополнительных ключей соответ- блока образцовых двухполюсников и с ственно.

ЗО одним из зажимов для подключенИя исСогласно второму варианту в уст- следуемого комплексного двухполюсниройство, содержащее источник гармо- ка, второй. вход согласующего блока нического сигнала, один выход кото- подсоединен к общей шине, а выход— рого подключен к одному из выводов к входу функционального преобраэовапервого блока образцовых двухполюс- 5 теля, первый выход которого соединен ников и к одному из входов первого с управляющим входом источника гарключа, второй вход которого подсое- монического сигнала, второй и третий динен к общей шине, другой выход ис- выходы — с управляющими входами перточника гармонического сигнала сое- вого и второго ключей соответственно, динен с одним из зажимов для подклю- 40 а четвертый и пятый выходы — с вхочения исследуемого комплексного двух- дами первого и второго блоков индиполюсника и к первому входу второго кации соответственно, введены втоключа, второй вход которого подсоеди- рой блок образцовых двухполюсников нен к общей шине, согласующий блок, и дополнительный ключ, один из вхоодин из входов которого подсоединен 45 дов которого подсоединен к второму к общей шине, а выход согласующего зажиму для подключения исследуемоблока подключен к входу функциональ- го комплексного двухполюсника, втоного преобразователя, первый выход рой и тре ий ой и т етий входы дополнительного которого соединен с управляющим вхо- ключа соединены соответственно с дом источника гармонического сигна- 50 вторым выходо с очника гармоничесла, второй и третий выходы функционального преобразователя подсоеди- второго блока образцовых двухполюснены К управляющим входам первого и ников, другой вывод которого подсоевторого ключей соответственно, а чет- динен к первому входу сбгласующего ве тый и пятый выходы функциональ- блока, управляющие входы первого и верты и и т ного преобразователя подключены к второго блока образц д у

55 з овых в Яполюсвходам первого и второго л рого блоков ин- йиков подключены соответственно к дикации со и соответственно в него введе- шестому и восьмому выходам функцины два блока образцовых двухполюсУ онального преобразовател, д е я евятый ников и дополнительный ключ, первый выход которого соединен с управляювход которого подсоединен к в ди н к второму 6О щим входом дополнительного ключа. выводу первого блока образцовых двухполюсников и второму зажиму для под- устройство для измерения параметров ключения исследуемого комплексного " комплексного сопротивления, содержавухполюсника, второй и третий выво- щее источни р чник ra монического сигнала, д ды дополнительного ключа соединены 65 один иэ выходов Р о ов кото ого подключен

1068840 к одному из выводов первого блока образцовых двухполюсников и к одному из входов первого ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, второй выход источника гармонического сигнала соединен с одним иэ зажимов для подключения исследуемого комплексного двухполюсника и к первому входу второго Ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, согласующий блок, один иэ входов которого подсоединен к общей шине, а выход согласующего блока подключен к входу функционального преобразователя, первый выход которого соединен с управляющим входом источника гармонического сигнала, второй и третий выходы функционального преобразователя подсоединены к управляющим входам первого и второго ключей, соответственно, а четвертый и пятый выходы функциональ ного преобразователя подключены к входам первого и второго блоков индикации соответственно, введены второй блок образцовых двухполюсников и дополните)льный ключ, один из выводов которого подсоединен к второму зажиму для подключения исследуемого комплексного двухполюсника, второй и третий входы дополнительного ключа .соединены соответственно с вторым входом согласующего блока и одним иэ выводов второго блока двухнолюсников, другой вывод которого подсоединен к второму выходу источника гармонического сигнала, управляющие входы первого и второго блоков образцовых двухполюсников подключены к шестому и восьмому выходам функционального преобразователя, девятый выход которого соединен с управляющим входом дополнительного ключа.

Кроме того, в функциональный п1 еобразователь, включающий дискретный генератор импульсов, один иэ выходов которого подсоединен к первому выходу функционального преобразователя и к одному из входов блока управления, второй вход которого соединен с вторым выходом дискретного генератора импульсов, первый и второй выходы блока управления подсоединены к второму и третьему выходам функционального преобразователя, третий ,выход блока управления подключен к . управляющему входу фазочувствительного выпрямителя, вход которого соединен с входом функционального преобразователя, а выход - с входом аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого подсоединен к четвертому выходу -блока управления, выход аналого-цифрового преобразователя подсоединен к входу микропроцессора, один иэ выходов которого подключен к третьему входу блока управления, пятый выход которого соединен с вторым входом мик. ропроцессора, второй и третий выходы которого подсоединены к четвертому и пятому выходам функционального преобразователя соответственно, введены три блока управления образцовыми двухполюсниками, причем четвертый, пятый и шестой выходы микропроцессора соединены соответственно с управляющими входами первого, 1О второго и третьего блоков управления образцовыми,двухполюсниками, выходы которых подсоединены соответственно к шестому, седьмому и восьмому выходам функционального преобразователя, 15 девятый выход которого подключен к шестому выходу блока управления.

На фиг. 1 показаны два состояния измерительной цепи, содержащей исследуемый комплексный двухполюсника и в — первый и второй такты измерения, 3 и 8 — состояния образцовой измерительной цепи); на фиг. 2 — 5 варианты устройства для измерения параметров комплексных двухполюсни25 ков "на фиг. 6 — функциональный преобразователь.

Устройство содержит источник 1 гармонического сигнала, блок 2 образцовых двухполюсников для выбора предела измерения, исследуемый комЗО плексный двухполюсник 3, ключи 4 и 5, блок 6 образцовых двухполюсников, имеющий резистивный и (или) емкостной .характер сопротивления (проводимости), блок 7 образцовых двухполюсЗ5 ников, имеющий образцовые двухполюсники резистивного и емкостного характера сопротивления (проводимости), согласующий блок 8, содержащий фильтр настроенный на частоту напряжения

40 питания измерительной цепи, а входное сопротивление (проводимость) согласующего блока 8 имеет, например, комплексный характер, ключи 9 и 10, функциональный преобраэова45 тель 11) блоки 12 и 13 индикации.

Функциойальный преобразователь 11 содержит дискретный генератор 14 импульсов, который выполнен, например, на логических элементах без примеО нения точных аналоговых элементов на основе двухфазного генератора импульсов, генерирующего с первого и второго выходов последовательности прямоугольных импульсов со скважностью равной двум и сдвинутых относительно друг друга на + с высокой точностью, фаэочувствительный выпрямитель 15, блок 16 управления, микропроцессор 17, аналого-цифровой пре-. образователь 18, блоки 19-21 управ60 ления образцовыми двухполюсниками.

Рассмотрим возможность повышения точности измерения параметров исследуемого комплексного нерезонансного двухэлементного, двухполюсника, на65 пример, при измерении составляющих

1068840 исследуемого комплексного двухполюсника однородной и неоднородной по. характеру сопротивления образцовому двухполюснику при последовательной схеме замещения исследуемого комплексного двухполюсннка. Рассмотрим четыре такта измерения на примере эквивалентной схемы измерительной цепи (фиг. За, g и С) .

Предположим, что образцовый двухполюсник 2 имеет значение (, исследуемый комплексный двухполюсник

3 имеет значение У вЂ” 2 =3 +,, а комплексный днухполюсник 8, эквивалентный. входному комплексному сопротивлению согласующего блока 8, 15 имеет значение 2®-У+, Л.

Определим модуль напряжения Р ( и его фазовый сдвиг относительно напряжения питания Е в первом и втором тактах измеренйя. Выражение для напряжения ф =Ф в первом такте измерения (фиг. 1® с выхода согласующего блока 8 (фиг. 4 — 6) имеет вид

Е кл в »

U„- U„ê,где К вЂ” коэффициент передачи согла

1 сующего блока в первом так. те измерения, I

Й . (3 x+ L) 3 ф - (U « -3. «(. р2 g 2 где Я -P,8.,, pm „Ч -«, ; с =04 «+, >«3 ф,„м+ б„Х.

Модуль напряжения Y равен

Таким образом, на основании уравнений (6) — (8) получим

Я. = ВА". — и Ж:Ы

К" К2 СЛ U2 умножим числитель и знаменатель правых частей уравнений (9) и (10)

35 на Ч2 (&S4ф +ай - ) и преобразуем к виду

0л-«, 40

9л = ал"с1лу

1, (2) u,,=-ОК2= (4- ол > Ь-(), 1Чл=kgUлaih(q„ ().

55 . N2&02eOS (q +q); (42-К ()22(П® Р), где К и К» — коэффициенты передач фазочувствительного выпрямителя в первом

60 и втором тактах измерения; ф — фазовый сдвиг опорного сигнала 14 относительно напряжения Й источника

65 гармонического сигналау или (3) Фазовый сдвиг напряжения Э относительно напряжения Е источника гармонического сигнала ранен

Выражение для напряжения Ч, еЧцс во втором такте измерения (фиг. ЗЬ) с выхода согласующего блока (фиг,45) имеет вид де К2 — коэффициент передачи согласующего блока во втором такте измерения, U =E Х fu 4+А jl л 0Фл

2 2 1 z 2 4 2 1 ° л л

Модуль напряжения Ч равен

U2 л-Л2

02=E+2+< Б2 7 ул л

Фазовый сдвиг напряжения Ч2 относительно напряжения Е источника гармонического сигнала равен

3. - U Ü (4 )

Фазовый сдвиг напряжения Чл относительно нуяряжения Ч равен ф,-ф +ЕХаюй - У (5) на основании уравнений (1) и (3) пол чим

/а Г

Ол (6) )2 2.

На основании уравнения (5) полусоэ (ф,-ф +2з) =и>Й(9л М = (,7)

=cps агсВс ф =

Ф» «К»

3М(ф-ф +й*) = Sin (фл-ф Д=

»

=Оп aeeQ p. 0 »Kin с - я д Ы л 2 2 ()2

К М О,СОЗ Ф. 02МЬ,О ЗЪФ . Ui4ie (л кх0 л Ц бозЧ2+02$аУ462

2 .. (1 1 ) + < E » Ь$щ - mS -U ЮМАМ МВ л K2d.Л 0 СВр(02-З(р (12) Используя фазочунствительный выпрямитель и аналого-цифровой преобразователь, получим численные значения сигналов пропорциональных напряжениям g! и +, детектированным . синхронно с опорными ортогональными сигналами )4 и М, которые представляют собой меандры с периодом, равным периоду напряжения Е источника гармонического сигнала

1068840

12 или

f fl tÚ| é,, О ЕК1

|кл ки

3 p$ 4. Ц где Я20ф 3ф2 -с 231 Ptas . L З52 Ф 2 У1 кк;) 60

М„и М(— численные значения сигналов пропорциональных . напряжению Ц, детектированному синхронно с опорными ортогональными сигналами g и М соответственно;

Я и М2 - численные значения сигналов пропорциональных напряжению U2, детектированному синхронно с 10 опорными ортогональными сигналами 5 и М соответственно.

I к фикК ИИкйк кЬкк (14к

algKgk«N(t Щ

Относительная погрещнссть измерения составляющих исследуемого ком- 20 плексного двухэлементн@го двухполюсника равна

Щ-. " кз- 2к« 4,0, (15)

К2К ,у )Я- (КАЕМ-

Для исключения указанной погрешности синтезируют образцовую ветвь, дополняющую ветвь, содержащую исследуемый комплексный.двухполюсник до 30 моста Оуэна или моста Максвелла-Вина, так как изготовить образцовые двухполюсники емкостного характера намного проще чем индуктивного.

Предположим, что образцовый двух- 35 полюсник 6 имеет значение -j „ образцовый комплексный двухполюсник

7 имеет значение Ь -jp, а комплексный двухполюсник Ъ, эквивалентный входному комплексному colipoTHB» 40 лению согласующего блока 8, имеет .значение причем з К+ Ъ.

Млйа+М1М, Za Млм2 И4МФ. у, К + 5P d. Щ-Ьф

Определим модуль напряжения О в 45 и его фазовый сдвиг относительно напряжения питания Е в третьем и четвертом тактах измерения. Выражение для напряжения Од2=0 (« в третьем такте измерения (фиг. Зс) с выхода . 50 согласующего блока 8 (фиг. 4 и. 5) имеет вид

° ° ЕкьЬв11

"и чиликмм где К5- коэффициент передачи согла- 55 сующего блока в третьем такте измерения, I

Модуль напряжения 06 равен (17) ()з <»

У

Фазовый сдвиг напряжения Ug .относительно напряжения Й источника гармонического сигнала равен (18) Р Р2

Выражение для напряжения U U+ в четвертом такте измерения (фиг. Зс ) с выхода согласующего блока 8(фиг. 4 и 5) имеет вид ь кии= "чкч "ь Q ° Д2+ 167, или (3. 2-UUZ 0 +>4, О,,=Ек о 2,,. 2 д у,. ц ) где К вЂ” коэффициент передачи согла6 сующего блока в четвертом такте измерения.

Модуль напряжения 0И равен

u2+ 38

Uq=E cl 2 2

Фазовый сдвиг напряжения 0и относительно напряжения Й источника.гармонического сигнала равен

+ЭЛ (20)

+pa .= (1 2

Фазовый сдвиг напряжения ОЭ относительно напряжения Ц.равен

Щ-E()q i a. )t - arCtq + + 2 Ji (21)

На основании уравнений (17) и (19) получим (22)

U« ь .

На основании уравнения (21) получим (19) -mg ша «Я-ф у «Ch- р,ьЫ)- a<11 Ce-q,) =

=зла с" - z .Р 3 (24)

Таким образом, на основании урав.

ыений (22), (23) и (24) получим . )ьг кз Оьыз Фь- М ,- К,(25)

ll . ли..В. им а2к " О, (26)

Умножим числитель и знаменатель правых частей уравнений (25) и (26) на 0 (соби + ®«$g ) и преобразуем к виду М ОьаиФэ 0 аЕ ММФОам, U ma 1«+ U Sln ф«

026Ж .u,aà « 0ЗСОЗФЗОэза „ о с 4ай « u арф«28) 14

13 (29) (32) или

50 (36) линейности аналогового тракта пре-

Обозначим (ц К () 0э(ю + ), образования, когда синтезируют об(")э=К U3stn(cp i ()., разцовую ветвь дополняющую ветвь, соN =к U жЯ(т "ò . держащую исследуемый комплексный двухполюсник до моста Максвелла-Вина. ()> 5 Таким образом, образцовый двух„где К и К вЂ” коэффициенты передач у. полюсник 6 имеет значение (Ч фазочувствительного образцовый комплексный двухйолюсник выпрямителя в третьем

7 имеет значение, (=g +)p>, а коми четвертом тактах плексный двухполюсн щ 8. эквивалентизмерения; 10 ный входной комплексной проводимости

Hg< М вЂ” численные значениЯ сиг- согласующего блока, имеет значение налов пропорциональных у «,(, у, пр напряжению ОЬР детекти- u А рованному синхронно с Я ЯЪ ф ф опорньмн ортогональныЫМ а (4(4-NN ми сигналами )4 и М со- М х+М Мг. Ол. л х- а ответственно; Р4г Р 1

Я и М, - численные значения сиг- Выражение для напряжения ц,г =.()ф пропорциональных в третьем такте измерения (фиг ° Зс) напряжению

РованномУ синхРонно с и 5) имеет вид опорными ортогональны- О Egg+ ми сигналами Я и И со- У -Ъ " в 6- Ъ (в где К -- коэффициент передачи согла- . ответственно. сующего блока 8 в третьем

Таким образом . такте измерения, КвК gage w Ь(зМ1 или, ф % о4 с -2) вы Й + Q "s= a (а —,- 1

Ч2 т Чг х Д gZKgA ЙФМ4-QSMS ядр у „

os oLg К8 М Ь1 (30), ) Р аг.,ф, Модуль напряжения U равен

Ввиду того, что значение з = †)

E 9 (33) к -кФ: к =K> ° так как ц4= цз à п=64 35 Фазовый сдвиг напряжения Ов отноСогласующий блок, фаэочувствительн лого-цифровой монического сигнала равен ный выпрямитель и аналого-ци ровой преобразователь в первом и третьем фз а с.1с ,(34) тактах работают. примерно в одних и

Выражение для напряжения 43fg

40 в четвертом такте измерения (фиг.3d) тех же точках передаточных характеристик соответственно, а также и во с выхода согласующего блока 8 втором и четвертом тактах измерения).

На основании уравнений (13), (14) (фиг. 4 и 5) имеет вид и (29), (30) получим . Ы, Ь,М, ММ,)((У, ) (31) 45 где К - коэффициент передачи согла(и N> XN>Ns +Meи4 сующего блока 8 в четвертом такте измерения, О4 (M

phd j Чайр 2 2)

,0ч, М,)(Мзм„- (,М,)

Таким образом, результат измере- Модуль напряжения Ul, равен ния параметров исследуемого комплекй (35) сного нерезонансного двухэлементного Ц т двухполюсника не зависит от нелиней- с) г ности -коэффициента передачи согласующего блока и фаэочувствительного Фазовый сдвиг напряжения Оц отновып ямителя а также исключена зави- сительно напряжения Е источника гарP

Р симость результата преобразования монического сигнала равен по составляющей неоднородной по ха24г Ф. рактеру сопротивления образцовому q) aeatq двухполюснику, расположенному в вет- 60 ви, содержащей исследуемый комплексный двухполюсник, от частоты напря- Фазовый сдвиг напряжения цц отножения питания измерительной цепи. .сительно напряжения О равен

Рассмотрим для примера также ва(р -Щ-с.гсЛ. (37) риант исключения погре иности с т не- 65 (р„- - с.гс с

1068840 (47) (42) 15, - N 4 Mz)(NA + N e )

»Д (50) .М. 44()4ЬМЧ . (51) (52) )-х

54) (55) +,ф, ф.ф

На основе уравнений (33) и (35) получим (й а

Используя уравнение (37) получим

5 пои(у . )=asn(ted+= (»> (2 )2 Sin (р„-ць) =э(п см вас ф С2 (()2 «2 (40)

Таким образом, на основании уравнений (38)-(40) получим (а яй б А по Щч чм (4() г"е ф у 0(sic (A -( у2 у2+, Умножю числитель и знаменатель правых частей уравнений (41) и (42) . на Оэ (ac ф + on< g> ) и преобразуем к виду 20

g< Кь Оажуч ОэСОВЬ+О»ВаФ 4Е, У 3 Кф Ясов фь+ 0 (43) ф Яркь U«((h

Обозначим (Ч,. ),, к,u,,, Nq SkaOS (Ф Р Ю; М»=К4 ()»-Sin (<» ««q), где К и К вЂ” коэффициент передачи 30 фаз очувс твитель ного выпрямителя в третьем и четвертом тактах иэмеренияу

Й и Ng — численные значения сиг- 35 налов,пропорциональных напряжению 08, детектированному синхронно с опорными ортогональными сигналами )» и М со- 40 ответственно;

N и И4 — численные значения сигф налов пропорциональных напряжению 0», детектированному синхронйо с опорными ортогональными сигналами Я и М соответственно.

Таким образом, кь "э э "(+ ЙзМ» (45) 50 а Кэ Е> ((з+ ("1а

З4 ииьив ((чМч-И(ими ч

Ввиду того, что значение 55 можно предположить, что К(= К,.К =)ф;

Ка-.К K =K> так как 0 "4 ° а 0 =03 60 (Согласующий блок, фазочувствитель.ный выпрямитель и аналого-цифровой преобразователь в первом и четвер-. том тактах работают примерно в.одних. и тех же точках передаточных харак- 65 теристик соответственно, а также и во втором и третьем тактах измерения) .

На основании уравнений (13), (14) и (45), (46) получим о(1 (м йа-)(мВ(1Ь+м4) ч = 1) р ),4 )р) М„),4 )4„) (48) На основании уравнений (31), (32) и (47), (48) запишем выражения для измеряемых к» и Lx, Я2Ъ (й1йа й(йд(йм +М-() . (49) (4Добротность на основании уравнений. (13), (14) и (49) †(52) будет иметь вид

@ ld Lx МЛК2-((лЬЬ н,м,м,м, (3 «(а) Lx @ д Мл 42-ЙМЛ(((зй»+Яэ((4» ( х "(м„((,(((((„ (4„(4 «м м )

Рассмотрим пример измерения параметров исследуемого комплексного нерезонансного двухэлементного двухполюсника при его параллельной схеме замещения, имеющего индуктивный характер комплексной пронодимости.

Предположим что образцовый двухГ полюсник 2 имеет значение (= = „, исследуемый комплексный двухполюсник 3 имеет значение (- (» — — „- jPx, комплексный двухполюсник 8 имеет эна чение $8=ð-ф.

Выражение для напряжения Ц = Щ в первом такте измерения (фиг. За) с выхода согласующего блока 8 (фиг. 4V. (и. (, где К вЂ” коэффициент передачи согласующего блока 8 в первом такте измерения, или К 4 (Г gz 1 2 ), 2 ) >

Я д - +,-q„++ v > 4 в„В.

Модуль напряжения U равен

u„--v„

М

< -Гф„

Фазовый сдвиг напряжения 0 относительно напряжения Е источника гар" монического сигнала ранен

qÄ =care:Ь ф (56)

Выражение для напряжения U ð Ц1С во втором такте измерения, фиг. 35) 18

17

1068840

15 (63) Us=- ь, 55 с выхода согласующего блока (фиг.46) имеет иид (Y (, где К вЂ” коэффициент передачи согласующего блока 8 во втором такте измерения, или . ) (лл. „g« „Ц,))1«-Рх(« q„°

Модуль напряжения 04 равен

U2 = E» г (57)

Фазовый сдвиг напряжения относительно напряжения Е источника гармонического сигнала равен (()т —— а«и1 ф — ф Я - — (Ь 8)

Фазовый сдвиг напряжения ()(1 относительно напряжения 04 равен

Ip)- у„-аееЛ ф (59)

На основании уравнений (55) и (57) получим ц л = К.« „(60)

На основании уравнения (59) получим л -Фх х . (61)

СЗ0р-(лд= О 0 = и(е ()(и- (Д т()т ат++ = ф (Г (62)

На основании уравнений.(60)-(62) получим

Кт аая9@« Д фл „Кл Ол (64)

p » и(:е -u .и(ибо*-(())

Ил

Умножим числитель и знаменатель правых частей, уравнений (63) и (64) на U (МФ V> — йц ф, ) и преобразуем к виду

«мг 02б5з 2-Ол(- озФл+ Огй))() .ОльЖ

° . (65)

« « Ц сав«ф» t- g «Sin «()„

«л х y)(и .г Ог Э«т(Рг-ОлйМФ«- Ол. Э(п(()«.0гсОЬ --,- "-,— „-„- — О2 Э,(р . Цгэ(а,((л .Обозначим

Ni

М =< Ог ог Мг+ (Й . Yl<= ч О м Жг Ъ где К и К « — значения коэффициента б передачи фазочувствительного выпрямителя в первом и втором тактах измерения;

Ч вЂ” фазовый сдвиг опорного сигнала Й относительно напряжения Е источника гармонического сигнала;

Я„и М„ — численные значения сигналов пропорциональных напряжению 0», детектированному синхронно с опорными сигналами )4 и М соответственно2 и М2 — численные значения сиг1 налов пропорциональных напряжению IJ2,детектированному синхронно с опорными ортогональными сигналами Я и М соответственно.

5 (Щ g« LãÊ÷ И (г («йг . (67)

Мл ЪКл Ъ

Фх В)«1й м )((лМг М«(«)а. (ð Относительная погрешность измерения.составляющих исследуемого комплексного двухэлементного двухполюс- ника равна

К2К вЂ” «М р = «О0 lo (70)

Для исключения указанной погрешности синтезируют образцовую ветвь,. цополняющую ветвь, содержащую ис..ледуемый комплексный двухполюсник, Например, до моста Хэя.

Образцовый двухполюсник 6 имеет значение Я о 2, образцовый комплекс ный двухполюсник 7 имеет значение 5 =д -® а комплексный двухполюсник

8 имеет значение Я) аМ+ 3, причем

C. о- гт--и л = е

Соотношение величин образцовых двухполюсников синтезированной ветви выбирают с учетом соотношений («1 (клг «- «М, 4Мг - В(1«йг (К(«М. -е вт-—

Определим модуль напряжения UdL«, и его фазовый сдвиг относительно на35 пряжения питания Е в третьем и четвертом тактах измерения. Выражение для напряжения О@,=О(ф в третьем такте измерения (фиг. 3c) с выхода согласующего блока 8 (фиг. 4 и 5) имеет

40. вид

«s Йв г

О5 Оф "5- „ г . где К6 — коэффициент передачи согласующего блока 8 в третьем

45 такте измерения, или

-u - ь)), 50 4 g+ g

Где Я2=)Ьгй.д«.Оф «-34) «-О()б )

tz-- 3С -г л ЭД -Ll(2-о Л

Модуль напряжения U равен

U 3 (A " г2.) р,"

Фазовый сдвиг напряжения 02 атносительно напряжения Е источника гар60 монического сигнала равен м,-ее(еет ОМ й"4 Жф2 (72) .

Выражение для напряжения Uge Uqg в четвертом такте измерения (фиг.З(2) 1.9

1068840 с выхода согласующего блока 8 (фиг. 4 и 5) имеет значение

С яв2ь о ю„., ;, где К - коэффицйент передачи согла- 5 сующего блока 8 в четвертом такте измерения, или

u E А (о -м.,Х -0 2

Ц» кь х + Ц „,- (73) 10

Модуль напряжения 4 равен ) " " (74)

Фазовый сдвиг напряжения О относительно напряжения Й источника гармонического сигнала равен

»ц i Q (ф — ур(— (75(Фазовый сдвиг напряжения Ц относительно напряжения U» равен 20

ЧЪ- ц=arc

Иа основании уравнений (71) и (74) получим

На основании уравйенйя (76) получим

В(М Ч Ь et/ ., (78)

30 ,jic((qq-»1=«iiitq+= (79)

Таким образом на основании уравнений (77), (78) и (79) получим ф2 pa Ks Ua ca2 (i(s-i(iw) (((p(С4 <2 « .в О»

Е2 д,Кр Оввай(-<М (И ь « (86) 2. ) 4 2.+М» М2., Я2 N

Vi К*„Ma ДГ Д . Выражение для напряжения () @=О@ в третьем такте измерения (фиг. Зс) с выхода согласующего блока 8(фиг. 4 и 5) имеет вид

"в(< . v,-ч, где К вЂ” коэффициент передачи согласующего блока 8 в третьем такте измерения, или

И2

" = " 4Г% в- . ) гд q2 . 2 à > 4 2=%-(2 °

Модуль напряжения Ug равенн

Е с ) (88) чаои2 умножим числитель и знаменатель: 40 правых частей уравнений (.80) и (81) на Ui,, (ж82ф (+ eln Ф») и преобразуем к виду

P ggv IJ 3.Q((coe «+03I(,O@gU«S(A 4 (82) а.2 % .кь о„соаМ««-О э((ф 45 2Кю ОЗИМИ(Рь0»СМ(р» -1ЬЮ2ФЬО«Ж9«(83)

О2 +2 ь U«сои(» 0«э((ф

Используя фаэочувствительный выпрямитель и аналого-цифровой пре- 50 образователь получим численные значения сигналов пропорциональных напряжениям () и jJ« детектированным синхронно с опорными ортогональными сигналами f4 и М,,которые цредставля- 55 ют собой меандры с периодом, равным периоду напряжения Е источника гармонического сигнала

К К Ugcaa(yacc+) ) 4ъ= в 4 (п Иь Ч)

Ы«)» К О»соб (ф,(()(); й» =КТО» 4 Мц Ф)1 о0 где К и К8 - значения коэффициента передачи фазочувствительного выпрямителя в третьем и четвертом тактах измерения;

N и М вЂ” численные значения сигналов пропорциональных напряжению, детектированному синхронно с опорными ортогональными сигналами I4 и М соответственно;

И и М» — численные значения сигналов пропорциональных напряжению, детектированному синхронно с опорными ортогональными сигналами N и М соответственно.

Таким образом, получим р,к К и й Й » о(2 "ЕКЬ 8 (««+ ((» у(ч.в к м(ьМ» — йз М можно предположить, что К,(К,. К К«-;

К = К«, К» К, так как 0»= О» à Ug=Qg (согласующий блок, фазочувствительный выпрямитель и аналого-цифровой преобразователь в первом и четвертом тактах измерения работают йримерно в одних и тех же точках передаточных характеристик соответственно,а также во втором и третьем тактах измерения).

На основании уравнений (67), (68) и (84), (85) получим

0а и 1(м0 о 2 Щ,2+) Юл) йв((»-((4 (й )

Рассмотрим пример, когда образцовый двухполюсник б имеет значение

Y =- jV2, а образцовый комплексный двухполюсник 7 имеет значение = +

+А/2 . Причем соотношение величин образцовых двухполюсников синтезированной ветви выбирают на основании уравнений

22

21 (90) Цч-Е,, (102) (103) (98) 50

Фазовый сдвиг напряжения 03 относительно напряжения Й источника гармонического сигнала равен

Ф& - С с" - Ч ф. (89) Я.

Выражение для напряжения =U, в четвертом такте измерения(фиг.34) с выхода согласующего блока 8 (фиг.4 и 5) имеет вид

Е - (u Ufhka .(+ у,4 1 где К вЂ” коэффициент передачи согласующего блока 8 в четвертом такте измерения, """ 94 (49((99 9((94(а)

Модуль напряжения U(((, равен Фазовый сдвиг йапряжения 044 отнО:сительно напряжения Е .источника гар. монического сигнала равен 1- т4 ъ (91)

p Qt+ (д 2

Фаэовий сдвиг напряжения 044 относительно напряжения Q> равен

44 94 а"4 4(+ . (92)

На основании уравнений (88) и (90) получим

Uw I4a а (93) З 5 2

Используя уравнение 92 получим

Со („-®:ЦУ && б ю— — — — — 94 ч ) ( Ъ ф+я, 9(9(Я;4(7= 9((9а99 5, (95)

Таким,образом, на основании уравнений (93)-(95) получим 40 (96)

1,с К6

+=

9, Р а in 1Явi (97) с. У& К& 03 умножим числитель и знаменатель

45 правых частей уравнений (96) и (97) на Ug (ШОУ-Ф& + g(n<(()9& ) и преобразуем к виду

Чс к& u,ñîç@-О&о 3 Ь+()3(п р„.()&& и

ups& ó, + и ь(п у ф )1ФKc Ц(снап ОьсОЯЩ-us<(n ЬспиЩ 99)

У3 %<5 эсо& Жь 4 Ц&5((л-ф&

Обозначим

Ng i(,a()& (+14(43 М&-- к 05 Ып 6(39 1 ф) 9 ((„=<>и 3ц,» ; ì.к&о (,in(qz+q), где К> и К вЂ” значения коэффициента передачи фазочувствительного выпрямителя в третьем.:и четвертом тактах измерения&

Яэи М3 — численные значения сигналов пропорциональных напряжению Щ, детектированному синхронно с опорными ортогональными сигналами Яи М соответственно;

Й и М((— численные значения сигналов пропорциональных напряжению Ос(, детектированному синхронно с опорными ортогональными сигналами N и М соответственно.

Таким образом, i КВ Нэн с Иъ&& (100)

94 IVSV. Щ

Я фукс) Мэми - &(i&Nq

УС УСК5 V.С Щ . Ы с учитывая, что значение q„/ö„ и М1/ )& И „/3g можно предположить, что К1 КЗ,- К&.К,; К < K .; К„К,.так как fJ) U3 à 01-ц„(согласующий блок, фазочувствительный выпрямитель и аналого-цифровой преобразователь в первом и третьем тактах работают примерно в одних и тех же точках передаточных характеристик соответственно, а также во втором и четвертом тактах измерения).

На основании уравнений (67), (68) и (100), (101) получим

Различные варианты измерительных цепей и уравнениЯ преобразований при. ведены в табл. 1 и 2.

1068840 гз

ТаДаицу 1

Та&иця 8

При измерении, например, параметров исследуемого комплексного нерезонансного двухэлементного двухполюсника при его параллельной схеме замещения, имеющего емкостной характер Y» g» +)Px, возможно при синтезе образцовой ветви испольэовать образцовый д ухподюсник 2, имеющий значение (9q в третьем и четвертом .тактах измерения.

За два первых такта получим значения составляющих исследуемого комплексного двухполюсника>определяемых уравнениями вида ч М Ч Мй i Ь4Ма, - чц =,к,а NNN l (104) 1068840

26 (111) ((Л=(ЧЛЛ-L -а Хл+а„,;

ИЛ=8e-4 =С юф+О.ллем Х2; лхл2 =1х(Ы" oo кА2л "1+ >22 Qg .

М =(2Л 4Oo 2«$

30 (112) Ял2 = — ФЛЛЪ<Л + О ЛИЛ АЬ (»42 = -склл л л- +<2 Хл л» i =--,„Х,+ Î.A ->.Sь42 -an q2 с 22х2 "Оа

На основании (110) и (112) получим

ЙЛ = N -(хЛЛг= 2 (С4ЛХЛ «+ 42ЦЛ) ) . (113) ((л = Млл-М„= 2(аллф ал2Хл);

N2=N,„-Nn=2(а2лХ2 >229 )>

М2=М2л -М22-2(СМлфг 022Х2)

Подставив значения (111) или (113), 50 например, в уравнения (13) и (14), .получим

45 ( (114)

aLi i Ч2 х (,х -х . а thaCitL+(х,хх х (аЮЬ-ыаЫ хх фУ@р аа).

Анализируя уравнения (114) и а уравнения (29) и (30) в виде (115) можно заключить, что значения (ч Х„i )(a. „o. къ С1„Д (a

Так как условия.преоьраэования

65 сигналов Ол и 0, а также 02и ()z одиа! " Ь

Синтезируют образцовую ветвь,дополняющую ветвь, содержащую исследуемый комплексный двухполюсник до моста

Винта,т.е.образцовый двухполюсник 6 имеет значение 4=! =1)л,а образцовый комплексный двухполюсник 7 имеет эна- 5 чение Yq = п2+ Я . причем соотношение величий образцовых двухполюсников синтезированной ветви выбирают на основании уравнений а Ь4Иг+ИМ2, ga Клйв ММ2, 10 ь(2 + рф. ») р + 1„12

Проводя измерения, аналогичные описанным в третьем и четвертом тактах, получим 15

Чх «< кх

»л л 5 ч К + л (э = Хс Ys Майн-Мъйъ ч,хБкх и (ioo)

/ / учитывая что q = » и я2= Л», можно предположить. что Кл-— К, К К,-Кз= К ;, K =K«так как Ол=Оз i "2=0ц (согласу:ющий блок, фазочувствительный выпрямитель и аналого-цифровой преобразо- 25 ватель в первом и третьем тактах работают примерно в одних и тех же точках передаточных характернстик соответственно, а также во втором и четвертом тактах измерения) .

На основании уравнений (104), (105) и (106), (107) получим (Клал Мд4г (Из д (108)

Ь Ъ(Ц2 л Ьф(М Цц+МЬЪ4,!

Д4М2- МлйдЫ 4-Мз

„+й2!(ИэИ -Мьg÷! (09)

Необходимо отметить, что в общем случае значения Йлл, Илл, Ч2л и И2л при Фазовом сдвиге + имеют вид

Млл=аЪ» +а. Ч. +а. (110)

МЛЛ С дф 2 Ои Х л + (4Ъ х

N2< ЛглХх a22% + С 2 i М2Л = (д 2,q aа 2Х2 Скат где Xë- U(! q,-=- use. Х2= сбж

Ц2 ЪФ с ) 0м-Л" блл! Са=Л 4кл ;

@.d и а2» — мультипликативные и >И> лЪ аддитивные погрешности аналогового тракта преобразования в пер" вом и втором тактах измерения; а и а 2 — коэффициенты, определй ляемые фазовыми нестабильностями в аналоговом тракте. преобразова. ния в первом и втором тактах измерения, Для исключения аддитивной погрешности а@= à = a> достаточно определить уход нуля согласующего блока и фазочувствительного выпрямителя и аналого-цифрового преобразователя

;при закороченных входах согласующего блока (или фаэочувствительного выпрямителя), т.е. определить в предварительном такте измерения значения ЙЮ йу = Ив = ИВ,= (.,„, = алЗ= а — a8 и вычесть из значений Кл,, ЙЛл,Я (и И,( т.е. получим

Исключение аддитивной погрешности возможно также, если формировать дополнительно сигналы, пропорциональные значениям напряжений Ол и ()2 и т.д., детектированным синхронно с инвертированными опорными ортогональными сигналами N и Й. Значения дополнительных сигналов имеют Вид

28

27 наковые, можно заключить, что

Й Дд+О гогД=(бь,С4+авгМ Аг1 4гд=(М„ 4г)

С учетом указанного получим значения, определяемые уравнениями (31) и (32) и другими уравнениями (табл.l и 2)

Рассмотрим реализацию способов на рримере работы устройств (фиг. 4-8).

Сигнал с первого выхода дискретного генератора 14 импульсов, выполненного на основе двухфазного генератора импульсов, генерирующего две последовательности прямоугольных импульсов М и N сдвинутых относительно друг друга на ф, поступает на управляющий вход источника 1 гармонического сигнала, который формирует синусоидальное напряжение Й питания измерительной цепи. В первом такте измерения по команде с второго выхода блока 16 управления, через третий выход функционального преобразователя 11 ключ 10 подсоединвет зажим В, примыкающий к зажиму Ь, для подключения исследуемого комплексного двухполюсника 3 (фиг. 5 и 7) к общей шине Д . В устройствах, изображенных на фиг. 4 и 6, по команде с шестого выхода блока 16 управления через девятый выход функционального преобразователя ll ключи 4 и 5 подсоединяют зажимы а и Ь к зажимам k и соответственно. В устройствах, изображенных на фиг. 5 и 7, по ко- манде с шестого выхода блока 16 управления через девятый выход функци- 35 онального преобразователя 11 ключ 5 подсоединяет зажим 9 к зажиму С .

Ключ 9 разомкнут. Сигнал U„ с выхода согласующего блока 8, пропорциональный падению напряжения Ц)@ — О, по- 4О ступает через первый вход функционального преобразователя 11 на информационный вход фаэочувствительного выпрямителя 15, на управляющий

ВХОД KGTopoI О через блОк 16 упраВле- 45 ния поступает опорный сигнал N с первого выхода дискретного генератора

14 импульсов. Сигнал с выхода фазочувствительного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению (J« детектированному синхронно с первым опорным сигналом ф, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя

18 который по сигналу с четвертого выхода блока 16 управления формирует код Й„ . С выхода аналого-цифрового преобразователя 18 код числа Мл„ поступает на вход. микропроцессора 17 и запоминается. После запоминания кода Й в микропроцессоре 17 с его первого выхода поступает сигнал на 60 третий вход блока 16 управления, который инвертирует опорный сигнал на управляющем входе фазочувствительным выпрямителем 15,т.е.на управляющий вход фазочувствительного выпрямителя

15 поступает опорный сигнал Й(сигналф сдвинут относительно сигнала Я, на

+g) . Сигнал с выхода фаэочувствитель

1ного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению Lf детектированному синхронно с опорным сигналом Я, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 18, который по сигналу с четвертого выкоде 1.6 блока управления форьирует код числа И,|.С выхода аналого-цифрового преобразователя

18 код числа Йлг„поступает на вход микропроцессора 17 и запоминается.

Микропроцессор, 17 может производить операцию вычитания Йе -И@= 2й, возведения в степень (g - Q) 48

После запоминания кода N в мйкропро цессоре 17 с его первого выхода поступает сигнал на третий ввод блока

16 управления, который переключает опорный сигнал на управляющем входе фазочувствительного выпрямителя 15, т.е. на управляющий вход фазочувствительного выпрямителя 15 поступает опорный сигнал М с второго выхода дискретного генератора 14 импульсов. Сигнал с выхода фаэочувствительного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению Q« детектированному синхронно с опорным сигналом М, поступает на вход аналогоцифрового преобразователя 18, который по сигналу с четвертого выхода блока 16 управления формирует код

М1л . С выхода аналого-цифрового преобразователя 18 код числа Млл поступает на вход микропроцессора 17 и запоминается. После запоминания кода

М л в микропроцессоре 17 с его первого выхода поступает сигнал на третий вход блока 16 управления, который инвертирует опорный сигнал на управляющем входе фаэочувствительного выпрямителя 15, т.е. на управляющий вход фазочувствительного выпрямителя 15 поступает опорный сигнал М (опорный сигнал N сдвинут относительно сигнала М на 1Ж). Сигнал с выхода фаэочувствительного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению

ОЛ, детектированному синхронно с опорным сигналом М, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 18, который по сигналу с четвертого выхода блока 16 управления формирует код М„ . С выхода аналого-цифрового преобразователя 18 код числа Мл поступает на вход микропроцессора 17 и запоминается, микропроцессор 17 может проиэводить операции вычитания

МЛ4 -Млг 2М„, возведения в степень (Млл -Мл )г 4М, умножения (Йл„-NQ)

° (M -М„г ) =4Й„Ил и суммирование ((лл — Млг ) +(МИ -МЛ1)г= 4 (йл+М л) °

После запоминания кода Мл в микропроцессоре 17 с его первого выхода поступает сигнал на третий вход блока 16 управления, по сигналу с перЗо

29 вого и второго выходов которого через второй и третий выходы функционального преобразователя 11 ключ

9 замыкается, а ключ 10 размыкается.

Ключи 4 и 5 остаются в предыдущем состоянии. Таким образом, во втором такте измерения напряжение Ugg с вы-. хода источника 1 гармонического сигнала поступает к зажимам а и Ь измерительной ветви, содержащей исследуемый комплексный двухполюсник.

Напряжение U1, пропорциональное напряжению Ц Оа, с выхода согласую щего блока 8 поступает через вход функционального преобразователя 11 на информационный вход фазочувствительного выпрямителя 15, на управляющий вход которого через блок 16 управления поступает опорный сигнал

Н с первого выхода дискретного генератора 14 импульсов. Сигнал с выхода фазочувствительного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению Ug, детектированному синхронно с первым опорным сигналом,Ц, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 18, который по сигналу с четвертого выхода блока 16 управления формирует код N q. С выхода аналого-цифрового преобразователя 18 код числа Игл поступает на вход микро процессора 17 и запоминается, После запоминания кода ) (2л в -микропроцессор

17 с его первого выхода поступает сигнал на третий вход блока 16 управления,,который инвертирует опорный сигнал на управляющем входе фазочувствительного выпрямителя 15, т.е. на управляющий вход фазочувст- вительного выпрямителя 15 поступает опорный сигнал N . .Сигнал с выхода фазочувствительного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению (),г, детек тированному синхронно с опорным сигналом N, поступает на вход аналогоцифрового преобразователя 18, который по сигналу с четвертого выхода блока 16 управления формирует код числа Ngg . С выхода аналого-цифрового преобразователя 18 код числа Йщ поступает на вход микропроцессора

17 и запоминается ° Микропроцессор 17 может производить операции вычитания Йг(— N = 2Й2, возведения в степень (Ng1-Кгг)г 4Мг и умножения (млл млд, ) (ал — йгг)=4мл z ()лл %1 ) (N < -(Л ) =4N и запоминается. После запоминания

30 кода Ng4 в микропроцессоре 17.с его первого выхода поступает сигнал на третий вход блока 16 управления, который инвертирует опорный сигнал на управляющем входе фазочувствительного выпрямителя 15, т.е. на .управляющий вход фазочувствительного выпрямителя 15 поступает опорный . сигнал. Сигнал с выхода фаэочувствительного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению Uy, детектированному синхронно с опорным сигналом М, поступает на вход аналогоцифрового преобразователя 18, который по сигналу с четвертого выхода блока 16 управления формирует код

M>< . С вихода аналого-цифрового преобразователя 18 код числа Му2 поступает на вход микропроцессора 17 и запоминается. Микропроцессор 17 производит операции вычитания М л—

30 М22 2Мй, возведения в степень 4М, умножения 4Й4М, 4МлМ, сложения

4 (ллл(4д +Мл,И2), 4 (йф +М ), вычитания

+4 (Мл йг -4 My) и деления

ЪМл ("(лМ2. Nëé+ )41éã, Щф и лфг, Мл(Ча-Мй

35 а < а,1 У Лж

В зависимости от программы по командам с пятого и шестого выходов микропроцессора 17 блоки управле40 ния образцовыми двухполюсниками 21 и 20 формируют значения образцовых двухполюсников Мг,Ф,Щ ) ги Р1, определяемые,например, уравнениями (13) и (14)

45 . Ь фх )(лМ <-Ил М2

0"2 гл щ л- Иф

%82-нл 2 . л2 ал к ((лЬЬ М1Чл.

Я2 Мл йг-Й1Ь(г или уравнениями (67) и (68)

55 2 фп Млй2.- 4лй2

<2 % N 11 Щ

65 и т.д.

1068840

60

После формирования значений образцовых двухполюсников Ь-,)Ь и g> или )р, и ) по команде с первого выхода микропроцессора 17, поступающей на третий вход блока 16 управления, с его шестого выхода через девятый выход функционального преобразователя 11 поступает сигнал на управляюцие входы ключей 4 и 5. Таким образом, в третьем и четвертом тактах измерения. напряжение Q g с выхода источника 1 гармонического сигнала поступает через ключи 4 и 5 (фиг. 4 и 6) к зажимам f и 9,(фиг. 4 ) или к зажимам а и q, (фиг. 6). В устройствах, изображенных на фиг, 5 и 7, напряжение Ощ поступает на зажимы & и g(a и g) постоянно во всех тактах измерения, но переключается зажим к зажиму Ь. В третьем такте измерения формируются коды чисел Hgt, ЬЬд и

МЗ4, М, пропорциональные напряжению 0„) «(1, детектированному синхронно с опорными сигналами N, N

М и M аналогично описанному в первом такте измерения. Микропроцессор 17 обрабатывает значения Йу, Hgg, М5( и М 2 в соответствии с программой аналогичной описанной). В четвертом такте измерения формируются коды чисел 8, Йс, Мг ) и Мщ, пропорциональные напряжению Ц =Ups (фиг. 4 и 5) или Од -0

Микропроцессор 17 обрабатывает значения N<< Nett М и М4 в соответст" вии с программой аналогичной описанной. В зависимости от программы, определяемой видом ветви, содержащей исследуемый комплексный двухцолюсник, характером исследуемого комплексного двухполюсника, возможной конфигурацией (оптимальной с точки зрения точности измерения, простоты и т.д.) образцоной ветви, информация об измеряемых параметрах исследуемого комплексного двухполюсника (табл. 1 и

2) отображается в блоках 12 и 13 индикации.

Выбор пределов измерения производится микропроцессором 17 в зависимости от программы, причем в авто.матическом режиме, когда не известен предел измерения параметров исследуемого комплексного двухполюсника,определяют,/о ц или $q/t)

1Чь) =М1 и К (= Мо.

Б Мл+ч И 4

OttðåäåëÿÞ вЂ” « и или ч

000 g Е Уу ФЩ

5 формируют значение с,„или М так, чтобы 2+ 2 tt, а g+ или

10 Таким образом, после выбора оптимального диапазона измерения производят измерение составляющих исследуемого комплексного двухполюсника по алгоритму, исключающему аддитивную погрешность, Реализация блоков и узлов устройств, осушествляющих описанные способы, не вызывает трудностей.

Учитывая, что результат измерения не зависит от фазового сдвига напряжений с выходов согласующих блоков относительно опорных ортогональных сигналов N M и (Й, М), согласующие блоки могут иметь фильтры, настроенные на частоту основного сигнала питания измерительной цепи, что существенно снижает погрешность измерения от гармонических составляющих спектра напряжения питания. Использование алгоритма, исключающего зависимость результата измерения от ухода нуля согласующего блока, фазочувствительного выпрямителя, аналого-цифрового преобразователя, позволяет сушественно упростить их ре35 ализацию. Использование микропроцессора в устройствах измерения парамет. ров исследуемого комплексного двухполюсника позволяет передать ему функции управления процессом из4Q мерения ввиду большого объема информации, вводимой с пульта: характер объекта, схема замещения и требуемая пара измеряемых параметров, частота и напряжение питания, алгоритм измерения и т.д., а также из-за более сложной последовательности управляющих сигналов. Замена аппаратной реализации блока управления на программную позволяет резко упростить и удешевить устройство измерения параметров исследуемого комплексного двухполюсника, Кроме того, наличие микропроцессора в структуре устройства позволяет использовать лишь несколько видов измерительных цепей, которые могут быть выбраны иэ соображений простоты, точности и т.д., а по результатам измерения составляюцих исследуемого комплексного двухполюсника однородной и неоднородной по характеру сопротивления проводимости образцовому двухполюснику рассчитать значения добротности, тангенса угла потерь, модуля комплексного сопротивления (проводимости), фазового угла комлпексного сопротив34

1068840

Изобретение позволяет повысить ! О точность измерения параметров исследуемых комплексных двухполюсников, что особенно важно при создании комплекса приборов для АСУТП. к

2 е с е е

8 3 В d

С

Ьц ления (проводимости) и т.д. Для уменьшения влияния паразитных параметров импеданса подводящих проводов, паразитных емкостей, шунтирукщих объект и т.д. можно их измерить. Так при разомкнутых входных зажимах объект измерения отключен, измеряется и запоминается входная емкость, шунтирующая исследуемый комплексный двухполюсник, а при эакороченных входных зажимах измеряются и запоминаются индуктивность и активные сопротивления подводящих проводов. Структура устройств при этом не изменяется, а изменяется лишь алгоритм измерения, т.е. можно эффективно испольэовать возможности микропроцессора, который запоминает измеренные параэитные параметры и учитывает их в дальнейшем при вычислении любой пары параметров исследуемого комплексного двухполюсника.

1068840

1068840

11457/40 Тираж 71i Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Закаэ

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Проектная,4

Составитель Л.Сотникова

Редактор О. Ррковецкая Техрсд g.тепер Корректор A- Ференц