Мостовой измеритель параметров пассивных двухполюсников

 

1. МОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержапщй электрический М9ст, два смежных плеча разных ветвей которого образованы резисторами, третье плечо - клеммами для подключения объекта измерения, четвертое плечо - уравновешивающим многоэлементным пассивным двухполюсником, состоящим из последовательно соединенных первого резистора и первой катушки индуктивности , к смежным выводам которых подключен один из выводов второго резистора , генератор импульсов сложной формы, первый выход которого соединен с первой вершиной диагонали питания электрического моста, второй выход генератора импульсов сложной формы и вторая вершина диагонали питания электрического моста соединены с ,общей шиной, нуль-индикатор, подключенный к измерительной диагонали электрического моста двумя входами , отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения параметров пятиэлементных пассивных двухполюсников, в него введены вторая катушка индуктивности и третий резистор , соединенные между собой параллельно и включенные между вторым выводом второго резистора и вторым выводом первой катушки индуктивности,. выход генератора импульсов сложной формы соединен с третьим входом нуль-индикатора. 2. Мостовой измеритель по п. 1, S отличающийся тем, что (Л генератор импульсов сложной формы содержит четыре формирователя импульсов прямоугольной формы с изменением напряжения в импульсе по линейному закону, по квадратичному и по кубичному , коммутатор, соответствующие входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, ел о СП ел ел блок синхронизации, четыре выхода которого соответственно соединены с входами формирователей импульсов, пятый выход - с одним из входов коммутатора, выход которого соединен с первым, вькодом генератора импульсов сложной.Формы, шестой выход блока синхрониэации соединен с /третьим выходом генератора импульсов сложной формы, седьмой выход блока синхронизации соединен с вторым выходом генератора импульсов сложной формы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1«5ц G 01 R 17/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3625909/24-21 (22) 19.07.83 (46) 15.04.85. Бюл. ¹ 14 (72) Г.И.Передельский и А.У.Касьянов (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 621.317.733(088.8) (S6) 1 ° Авторское свидетельство СССР

¹ 467273, кл. G Oi R 17/10, 1975.

2. "Измерительная техника", 1980, № 9, с. 49-51 (прототип). (54) (57) i МОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАMRTP0B ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий электрический мост, два смежных плеча разных ветвей которого образованы резисторами, третье плечо - клеммами для подключения объекта измерения, четвертое плечо — уравновешивающим многоэлементным пассивным двухполюсником, состоящим из последовательно соединенных первого резистора и первой катушки индуктивности, к смежным выводам которых подключен один из выводов второго резистора, генератор импульсов сложной формы, первый выход которого соединен с первой вершиной диагонали питания электричеСкого моста, второй выход генератора импульсов сложной формы и вторая вершина диагонали питания электрического моста соединены с,общей шиной, нуль-индикатор, подключенный к измерительной диагона„„БО„„1150555 А ли электрического моста двумя входами, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения пара- метров пятиэлементных пассивных двухполюсников, в него введены вторая катушка индуктивности и третий резистор, соединенные между собой параллельно и включенные между вторым выводом второго резистора и вторым выводом первой катушки ийдуктивности,. третий выход генератора импульсов сложной Формы соединен с третьим входом нуль-индикатора.

2. Мостовой измеритель по п. 1, I отличающийся тем, что генератор импульсов сложной формы содержит четыре формирователя импульсов прямоугольной формы с изменением напряжения в импульсе по линейному закону, .по квадратичному и по кубичному, коммутатор, соответствующие входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, блок синхронизации, четыре выхода которого соответственно соединены «© с входами формирователей импульсов, © пятый выход — с одним из входов © коммутатора, выход которого соеди- Ю нек с первым выходом генератора импульсов сложной. Формы, шестой выход блока синхронизации соединен с .третьим выходом генератора импульсов сложной формы, седьмой выход блока синхронизации соединен с вторым выходом генератора импульсов сложной формы.

1150555

Изобретение относится к измерению электрических переменных величин, в частности к измерительным мостам переменного тока, и может быть исцользовано в информационно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике, например его можно использовать для измерения пяти параметров двухполюсника, содержащего однотипные реактивные элЕмен- 10 ты °

Известно устройство для измерения параметров двухполюсников,. содержащее электрический мост, генераторы дюжинных и коротких прямоугольных импульсов, объект измерения, сумматор и три канала обработки и индикации сигналов с моста 1 J.

- Недостатком даннбго устройства является отсутствие, возможности раэ- >0 с

4 дельного уравновешивания более чем по трем параметрам.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электрический мост, содержащий гене- 25 ратор импульсов трапецеидальной формы, электрический мост с резисторами в смежных плечах отношения разных ветвей, объектом измерения и плечоМ сравнения, в которое входит 30 два резистора и одна индуктивность f2)

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности раздельного уравновешивания и измерения З бапее чем трех параметров двухполюсников, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей мостового измерителя за счет измерения 40 параметров пятиэлементньж пассивных двухполюсников.

Поставленная цель достигается тем, что в мостовой измеритель параметров пассивных двухполюсников, 45 содержащий электрический, мост, два смежных плеча разных ветвей которого образованы резисторами, третье плечо - клеммами для подключения объекта измерения, четвертое плечо " 50 уравновешивающим многоэлементным пассивным двухполюсником, состоящим

as последовательно соединенных первого резистора и первой катуни индуктивности, к смежным выводам 55 которых подключен один из выводов второго резистора, генератор импульcos сложной формы, первый выход которого соединен с первой вершиной диагонали питания электрического моста, второй выход генератора импульсов сложной формы и вторая вершина диагонали питания электрического моста соединены с общей шиной, нуль-индикатор, подключенный к измерительной диагонали электрического моста двумя входами, введены вторая катушка индуктивности и третий резистор, соедипенные между собой параллельно и включенные между вторым выводом второго резистора и вторым выводом пер вой катушки индуктивности, третий выход генератора импульсов сложной формы соединен с третьим входом нуль-индикатора.

Генератор импульсов сложной формы содержит четыре формирователя импульсов прямоугольной формы с изменением. напряжения в импульсе по линейному закону, по квадратичному и о кубичному„ коммутатор, соответ-. ствующие входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, блок синхронизации, четыре выхода которого соответственно соединены с входами формирователей импульсов, пятый выход - с одним из входов коммутатора, выход которого соединен с первым выходом генератора импульсов сложной формы, шестой выход блока синхронизации соединен с третьим выходом генератора импульсов сложной формы, седьмой выход блока синхронизации соединен с вторым вьиодом генератора импульсов сложной формы.

На чертеже представлена функциональная схема мостового измерителя параметров пассивных двухполюсннков.

Мостовой измеритель содержит генератор 1 сложных импульсов, выход которого подключен к входу четырех лечего моста, содержащего s смежных плечах резисторы 2 и 3, в третьем плече — клеммы для подключения объекта измерения, в четвертом плече — уравновешивающий двухполюсник.

Уравновешивающий двухполюсник состоит из последовательно соединенных резистора 4 и катушки индуктивности параллельно которой включены последовательно соединенные резистор 6 и катушка индуктивности 7, а ларал5, лельно ей подключен резистор 8. Объект измерения состоит из иоследоватепьно соединенных резистора 9

555

3 1150 и катушки индуктивности 10 параллельно которой включены последовательно соединенные резистор 11 и катушка индуктивностн 12, а также резистор 13.

В измерительную диагональ четырехполюсника включен нуль-индикатор 14, третий вход которого соединен с третьим выходом генератора 1.

Генератор 1 сложных импульсов состоит из коммутатора 15, формиро- 10 вателей импульсов: формирователя 16 прямоугольных импульсов, формирователя 17 импульсов линейно изменяющегося напряжения, формирователя 18 с из.менением напряжения в импульсе по 15 квадратичному закону, формировате-р ля 19 с изменением напряжения в импульсе по кубичному закону; выходы этих формирователей соединены с входами коммутатора 15, выход которого 20 является выходом генератора 1, а входы генераторов, один вход коммутатора и вход нуль-индикатора соединены с выходами блока 20 синхронизации. 25

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии напряжение на входе и выходе четырехплечего моста равно нулю. Под воздействием управляющих импульсов с блока 20 синхронизации коммутатор 15 вначале подключает к мосту формирователь 16 прямоугольных импульсов. Блок синхронизации построен на Основе авто- 35 0 35 колебательного мультивибратора с распределителем импульсов. Формирователь прямоугольных импульсов построен .на основе заторможенного мультивибратора, à коммутатор — на осно- 40 ве управляемых электронных ключей.

При воздействии очередного прямоугольного импульса в установившемся режиме в ветвях устанавливаются нулевые токи, и напряжение неравнове- 45 сия зависит только.от величин сопротивления резисторов 2, 3, 4 и 9.

Однократной регулировкой значений ( сопротивления резистора 4 приводим плоскую вершину сигнала на 50 выходе моста к нулю,т.е. выполняем первое условие равновесия. Равновесие отмечаем по нуль-индикатору 14, в качестве которого служит осциллограф. 55

После первого уравновешивания коммутатор 15 подключает к мосту формирователь 17 импульсов линейно изменяющегося напряжения, При воздействии очередного импульса после окон.чания переходного процесса в ветвях устанавливаются неизменяющиеся токи и напряжение неравновесия зависит от резисторов 2 и 3 и катушек индуктивностей 5 и 10. Имея в виду, что первое условие равновесия выполнено, приводим к нулю однократной регулировкой значений индуктивности катушки 5 плоскую вершину сигнала неравновесия и выполняет второе условие равновесия.

Равновесие. здесь и в дальнейшем отмечаем по нуль-индикатору 14.

Далее коммутатор 15 подключает к мосту формирователь 18 с изменением напряжения в импульсе по квадратичному закону, собранный по схеме генератора линейно изменяющегося напряжения с интегратором. При воздействии квадратичного импульса, после окончания переходного процесса, устанавливается неизменяющийся ток, зависящий лишь от сопротивления резистора 6. Однократной регулировкой

-значений сопротивления резистора 6 приводим к нулю плоскую вершину сигнала неравновесия и выполняем третье условие равновесия.

Наконец коммутатор 15 через блок синхронизации 20 подключает формирователь 19 с изменением напряжения в импульсе по кубичному закону. В качестве такого генератора служит генератор линейно изменяющегося напряжения с двумя последовательно включенными интеграторами.

При воздействии кубичного импульса после окончания переходного процесса напряжение неравновесия не зависит от индуктивности катушки индуктивности 7 и не зависит от резистора 8. Однократной регулировкой значений индуктивности катушки 7 приводим плоскую вершину сигнала неравновесия к нулю и выполняем четвертое условие равновесия.

Во время переходного процесса напряжение неравновесия, которое имеет форму экспоненциальных всплесков, зависит от всех уравновешивающих параметров. Однократной регулировкой резистора 8 приводим всплески к нулю и выполняем последнее пятое условие равновесия.

Измеряемую величину определяют из уравнений

1150555

"19= Р А 8) 3

4 3

1.

1 8(Ь 8) 2 2

2 8 3 Ь

Ъ -"о о (ь+ "8)

2 8

ЮЩНПИ Занан 313б/34 Таран 748 Поццнсноа

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная, 4

ГДЕ 1 19 342 3 г11 193 16 иско е пять параметров;

Rz, и, Й4,йь,й8- сопротивления резис- 15 торов 2,3,4, б, и 8;

1-, 8 — индуктивноств катушек 5 и 7 индуктивности.

Таким образом, предложенное уст- М ройство позволяет измерять пять параметров двухполюсника, что расширяет его функциональные возможности и сферу применения и при этом решается задача контроля и измерения параметров объектов, содержащих в схеме замещения пять элементов, из которых два элемента являются реактивными одинаковыми по характеру и представляют собой индуктивности.

Уравновешивание моста раздельное, и уровень сложности обработки сигналов неравновесия при измерении пяти элементов аналогичен уровню обработки сигнала как и в случае измерения только одного параметра вследствие того, что информация об измеряемых параметрах заключается в плоской вершине сигнала неравновесия, что перспективно для автоматических измерений. Объект измерения в предлагаемом устройстве может быть другим.