Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Может быть использовано для измерения параметров электрорадиоцепей с сосредоточенными постоянными - составляющих комплескных Сопротивлений, параметров катушек индуктивности и конденсаторов. Является дополнительным к авт. св. № 894597. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Для достижения цели в устройство введены коммутатор 11 на пять положений с четырьмя группами неподвижных контактов, электронный ключ 8, аналоговый запоминающий блок 10, преобразователь 4 период-код, цифроаналоговый преобразователь 12. ,Устройство также содержит генератор 1 синусоидального напряжения, преобразователь 3, амплитудный детектор 5, временной дискриминатор 6, электронный ключ 7, параметры катушек индуктивностл (индуктивность и добротность ) и конденсаторов (емкость и тангенс угла потерь). 1 з.п. ф-лы, 1 ил. «О rsj

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (1\>

А2 (51) 4 G 01 R 27/02

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 894597 (21) 3970018/24-21 (22) 28.10.85 (46) 30.04.87. Бюл. Р 16 (72) В.Н.Чинков, К).А.Немшилов и В.С.Мостовой (53) 621.317.332(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 894597, кл. С 01 R 17/00, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Может быть использовано для измерения параметров электрорадиоцепей с сосредоточенными постоянными — составляющих комплескных Сопротивлений, параметров катушек индуктивности и конденсаторов.

Является дополнительным к авт. св.

В 894597. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства. Для достижения цели в устройство введены коммутатор 11 на пять положений с четырьмя группами неподвижных контактов, электронный ключ 8, аналоговый запоминающий блок

10, преобразователь 4 период-код, цифроанапоговый преобразователь 12., Устройство также содержит генератор

1 синусоидального напряжения, преобразователь 3, амплитудный детектор 5, временной дискриминатор 6, электронный ключ 7, параметры катушек индуктивности (индуктивность и добротность) и конденсаторов (емкость и тангенс угла нотерь). 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1 13073

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров электрорадиоцепей с сосредоточением постоянными-составляющих

5 комплексных сопротивлений, параме— тров катушек индуктивности и конденсаторов, Цель изобретения — расширение функфункциональных возможностей устройст- 10 ва эа счет измерения параметров катушек индуктивности (индуктивности Е и добротности Q) и конденсаторов (емкости С и тангенс угла потерь tg S )..

На чертеже изображена фун циональ- 15 ная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, преобразователь 2 сопротивление — напряжение, переключатель 3, преобразователь 2О

4 период — код, амплитудный детектор

5, временной дискриминатор 6, первый

7 и второй 8 электронные ключи, первый 9 и второй 10 аналоговые запоминающие блоки, коммутатор 11, циф- 25 роаналоговый преобразователь 12 и логометр 13.

Выход генератора 1 синусоидального, напряжения соединен с точкой, объединяющей вход преобразователя 2 30 сопротивление — напряжение, соединенную между собой первую пару неподвижных контактов переключателя 3 и вход преобразователя 4 период — код, выход которого соединен с первым входом цифроаналогового преобразователя 12. Преобразователь 2 сопротивление — напряжение имеет клеммы для подключения исследуемой цепи (или сопротивления Z) . его выход соединен 40 с объединенной между собой второй парой неподвижных контактов переключателя 3. С первым подвижным контактом переключателя 3 соединены входы амплитудного детектора 5 и временно- 45 го дискриминатора 6, а со вторым подвижным контактом — сигнальные входы электронных ключей 7 и 8, управляющие входы которых соединены с первым и вторым выходом временного 5р дискриминатора 6, а выходы — с аналоговыми запоминающими блоками 9 и 10.

Выходы амплитудного детектора 5, аналоговых запоминающих блоков 9 и 10 с и цифроаналогового преобразователя

12 соединены с четырьмя входами коммутатора 11, три выхода которого, в свою очередь, подключены соответственно ко второму входу цифроанало90 2 гового преобразователя 12 и к двум входам логометра 13.

Временной дискриминатор 6 имеет второй выход, на который подаются только сигналы, формируемые дискриминатором 6 в моменты перехода его входного напряжения через максимумы.

Электронный ключ 8 служит для управления подачей синусоидального напряжения на вход аналогового запоминающего блока 10, которое предназначено для запоминания мгновенного значения напряжения в момент запирания ключа 8. Преобразователь 4 период— код осуществляет преобразование периода выходного синусоидального напряжения генератора 1 в пропорциональный цифровой код. Цифроаналоговый преобразователь 12 в используемом включении выполняет функцию перемножения кода периода с выхода преобразователя 4 и напряжения, подаваемого на его второй вход. Коммутатор 11 служит для подключения в измерительные цепи прибора в зависимости от измеряемой величины цифроаналогового преобразователя 12 и коммутации входов логометра 13.

Устройство работает следующим образом.

Выражения для мгновенных значений напряжений на входе и выходе преобра" зователя 2 сопротивление — напряжение имеют вид

U = V sin(Ut +4 ), = V sin(Ut + Q + ), где Ч, р, (— амплитуда, круговая частота и начальная фаза выходного синусоидального напряжения генератора 1, являющегося напряжением питания преобразователя 2 сопротивлениенапряжение, Ч вЂ” угол сдвига фаз между напряжениями U u U равный аргументу комплексного сопротивления Z, V — амплитуда выходного синусоюg идального напряжения преобразователя 2.

Если напряжение U ñíèìàòü, например, с образцового резистора сопротивлением R включенного последовательно с сопротивлением Z, то

R,V ах

3 13073

Напряжения U u U поступают на соответствующие контакты переключателя

3, которым задаются два режима работы устройства, измерение составляющих комплексного сопротивления и измерение составляющих комплексной проводимости.

При измерении со"тавляющих комплексного сопротивления и комплексной проводимости коммутатор 11 устанавли-10 вается в положение "1" и работа предлагаемого устройства ничем не отличается от работы устройства-прототипа.

В режиме измерения составляющих 15 комплексного сопротивления переключатель 3 находится в положении "1".

В этом случае напряжение U ïîñòóïàет на входы амплитудного детектора 5 и временного дискриминатора 6, а 20 напряжение U подается через открытый электронный ключ 7 на аналоговый запоминающий блок 9. На выходе амплитудного детектора 5 образуется постоянное напряжение 25

= +К Zsin о= «+К Х у

3 либо (4) ; уеф

V) гдейиХ— (5) К Zcosg- К R активная и реактивная составляющие сопротивления Z, ккк ри

) У = «+К, У з1п(, Ц (2) Vр3 +К У я Пуф при измерении реактивной составляю- 35 либо напряжение щей, либо —— еее- = +К у пти фур = +K Ь .

V3 либо уUîóе у

V) где у = 1/Z

Ку cosg=Kg, — п олная пр о води мост ь исследуемой цепи, — ее активная и реактивная составляющие, р.и Ь

К вЂ” К- — ипаффипиеит передачи

Rî

К устройства по проводимости °

При измерении всех других параметров переключатель 3 находится в положении "1", а режим измерения заа на выходе аналогового запоминающего блока 9 фиксируется напряжение, З0 равное либо

/У, / = К icos(f, (3) при измерении активной составляющей 40 комплексного сопротивления, Напряжения Vp> и V, образуются при запирании электронного ключа 7 выходными сигналами временного дискриминатора 6, фоРмируемыми в момен- 45 ты перехода выходного напряжения U преобразователя 2 сопротивлениенапряжение соответственно через нуль и максимум.

В выражениях (1) — (3) К g и К вЂ” коэффициенты передачи соответственно амплитудного детектора 5 и аналогового запоминающего блока 9 (и 10)..

Чер ез к оммут атор 1 1 на один вход логометра 13 подается налряжение V, а на другой вход логометра, в зависимости от измеряемой составляющей сопротивления, подается либо напряжение V<,, либо напряжение Vo . На

90 4 выходе логометра 13 образуется сигнал, равный отношению двух напряжений,: либо

К = — коэффициент передачи устК ройства по сопротивлению.

При измерении составляющих комплексной проводимости переключатель 3 устанавливается в положение "2", что приводит к измерению цепей прохождения и напряжений U и U . В остальном принцип действия устройства не отличается от вышерассмотренного. В этом случае на выходе амплитудного детектора 5 формируется постоянное напряжение р -кр„, а на выходе аналогового запоминающего блока 9 либо напряжение

/У / = К V„ coos .

Тогда выходной сигнал логометра

13 равен либо отношению напряжений

5 13073 дается коммутатором 11 в зависимости от измеряемого параметра, Рассмотрим каждый из этих режимов.

Для измерения индуктивности L переключатель 3 устанавливается в положение "2", а во временном дискрими-наторе 6 задается режим, при котором на его первом выходе формируется сигнал Б НрН переходе сигнала Пе через нуль на выходе аналогового за- 10 поминающего блока 9 образуется напряжение V1,, определяемое выражением

{2). При этом на первый вход логомет- ра 13 подается напряжение V с ампли- тудного детектора 5, определяемое 15 равенством (1), напряжение Vp, с выхода аналогового запоминающего блока

9 поступает на вход питания цифроаналогового преобразователя 12, на кодовый вход которого с преобразователя 4 период — код подается код пе-. риода

= N V = К Т Ф

4ап т т

K TR,Ые К,KlR,X

Vugg

1 Т

Х = — = ю С 27iC т т

25 где К вЂ” коэффициент передачи преобТ разователя 4, На выходе цифроаналогового преобразователя 12 получается напряжение

ЗО окончательно имеем

Следовательно, сигнал на выходе логометра 13 пропорционален измеряемой емкости.

7 КК„7

Х=а1.- Ь, 2н

Т окончательно имеем

55 цс п т 1 т к т

Это напряжение подается на второй вход логометра 13, на выходе которого образуется сигнал у„ „К„Т„ 7 Z sine/

Х.

К К

Учитывая, что для индуктивного сonротивления

v — кк — т — 1- L = к ь, V 2ll Ктк

Ь ч KÇRÎ 4

211КтK тде К вЂ” - коэффициент передачи

4 К К устройства по индуктивности.

Таким образом, сигнал на выходе логометра 13 пропорционален измеряемой индуктивности.

Режим измерения емкости С, при котором коммутатор 11 устанавливается

90 б в положение "4". В этом режиме, в отличие от предыдущего, меняются местами только цепи прохождения напряжений VII и V<> . напряжение V подается на цифроаналоговый преобразователь 12, а напряжение U — на первый вход логометра 13. На выходе цифроаналогового преобразователя 12 образуется напряжение которое поступает на второй вход логометра 13.

В результате на выходе логометр а

13 получается сигнал

/V« / ZK V sang К Х

Принимая во внимание, что для емкостного сопротивления ч„макк к (1 (К КсС р

7lK,К КО где К = ™ о — коэффициент перес .К

1 дачи устройства по емкости, Для измерения добротности Q катушки индуктивности коммутатор 11 устанавливается в положение "3", при котором первый вход логометра 13 подключается к выходу аналогового зало" минающего блока 10, а второй вход логометра 13 — к выходу аналогового запоминающего блока 9, на котором по прежнему образуется напряжение Ч

В то же время электронный ключ 8 закрывается управляющим сигналом со второго выхода временного дискриминатора 6, формируемым в моменты перехода напряжения U через нуль. А это означает, что на выходе аналогового запоминающего блока 10 образуется напряжение Чп,, определяемое выражением (3), В итоге сигнал на выходе логометра 13 представляет отношение напряжений

13О7

V p, К 3 слт tp — с 8(ь г.я

V K V sing 3 тождественна равный тангенсу угла потерь tg 3 конденсатора, 20 изобретения

Формула

Составитель Н.Кринов

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Демчик

Редактор А.Ревин

Заказ 1628/45

Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Vpp К Ч 51tllp

V КЧ созе 2)1 pl которое тождественно равно добротности Q катушки индуктивности.

При измерении тангенса угла потерь

tg 3 конденсатора коммутатор 11 устанавливается в положение "5". В этом случае подключение входов логометра

13, по сравнению с предыдущим режимом, изменяется на противоположное, т,е. на первый вход логометра 13 подается напряжение V с аналогового запоминающего блока 10, а на второй вход логометра 13 — напряжение V<>, с аналогового запоминающего блока 9.

При этом на выходе логометра 13 образуется сигнал

1. Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления поавт, св. ¹ 894597, отлич ающ е е с я тем, что, с целью расшире-30 ния функциональных возможностей, оно содержит коммутатор на пять положений с четырьмя группами неподвижных контактов, второй электронный ключ, второй аналоговый запоминающий блок, 35 преобразователь период — код и цифроаналоговый преобразователь, причем вход преобразователя период — код соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, а выход — с 40 цифровым управляющим входом цифро390 8 аналогового и. еобразователя, сигнальный и управляющий входы второго электронного ключа — соответственно с сигнальным входом первого электронного ключа и вторым выходом временного дискриминатора, а erо выход — с входом второго аналогового запоминаю. щего блока, выходы амплитудного детектора, первого и второго аналоговых запоминающих блоков и цифроаналогового преобразователя соединены с соответствующими четырьмя входами коммутатора, сигнальный вход цифроаналогового преобразователя и входы логометра соединены с соответствующими тремя выходами коммутатора.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что первый вход коммутатора соединен с его первым подвижным контактом, второй подвижный контакт которого соединен с его вторым входом, а третий и четвертый подвижные контакты соединены с его вторым и третьим выходами соответственно, третий вход коммутатора соединен с третьим неподвижным контактом третьей группы и пятым неподвижным контактом четвертой группы контактов, первый и второй контакты первой и четвертой группы соединены между собой, четвертый неподвижный контакт первой группы соединен с вторым неподвижным контактом второй

: группы и с первым выходом коммутатора, первый и третий неподвижные контакты второй и четвертой групп объединены, четвертый и пятый контакты второй и третьей групп объединены, а второй и четвертый неподвижные контакты четвертой группы соединены с четвертым входом коммутатора.