Устройство для измерения параметров комплексного сопротивления

 

Изобретение может быть использовано для получения результатов как в цифровой, так и в аналоговой форме, Устройство для измерения параметров комплексного сопротивления содержит генератор синусоидального напряжения , переключатели 4,., измерительную цепь 5, составленную объектом измерения и образцовым элементом , амплитудньм и синхронные детекторы 9 и -8, 10соответственно, фазовращатель 6, усилитель 7 напряжения, блок 12 вычитания, измерители 13-15 отношения напряжений, управляемый масштабный преобразователь 3, узел 2 сравнения напряжений. Устройство позволяет получить не только значения трех параметров комплексного сопротивления, представленного любой схемой замещения и имеющего различный характер, но и сформировать дваактивных сигнала - напряжения постоянного тока, пропорциональных двум наиболее важным из них. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕ ТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 G 01 R 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ7 СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4099479/24-21 (22) 04.08.86 (46) 23.07.88. Бюл. М 27 (72) Г, В. Фролов и В. Г. Покидьппев (53) 621.317.3(088.8) (56) Алексеенко А. Г. и др. Применение прецизионных аналоговых интегральных схем. — М.: Радио и связь, 1981 °

Авторское свидетельство СССР .11- 765752, кл . С 01 R 27/02, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано для получения результатов как в цифровой, так и в аналоговой форме, Устройство .для измерения параметров комплексного сопротивления содержит

„,Я0„„1411683 А1 генератор 1 синусоидального напряжения, переключатели 4, 11, измерительную цепь 5, составленную объектом измерения и образцовым элементом, амипитудный и синхронные.детекторы 9 и -8, 10 соответственно, фазовращатель б, усилитель 7 напряжения, блок 12 вычитания, измерители 13-15 отношения напряжений, управляемый масштабньtA преобразователь 3, узел

2 сравнения напряжений. Устройство позволяет получить не только значения трех параметров комплексного сопротивления, представленного любой схемой замещения и имеющего различный характер, но и сформировать дваактивных сигнала — напряжения постоянного тока, пропорциональных двум наиболее важным из них. 2 ил.

1411683

Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано для получения результатов как в цифровой, так и в аналоговой форме, Цель изобретения — расширение функциовальных возможностей устройства и повышение эффективности его использования, 10

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу, Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, узел 2 15 сравнения напряжений, управляемый масштабный преобразователь 3, переключатель 4 с двумя парами неподви . ных 4.1 и 4.2 и одной парой подвижных 4.3 контактов, измерительную цепь 20

5, образованную объектом измерения

Zä,(R „ и Хк — составлякнцие) и образх ,цовым элементом (например, резистором Р ), фазовращатель 6 на угол 90, усилитель 7 напряжения, синхронный 8 25 и амплитудный 9 детекторы, синхронньй детектор 10, дополнительный переключатель ll c двумя неподвижными 11.1 и 11.2 и одним подвижным 11.3 контактами,, блок 12 вычитания напряжений и измерители 13-15 отношения напряжений, На диаграммах (фиг. 2) обозначены и U — сигналы на входе и вь=

5 ходе измерительной цепи 5 в начале процесса измерения (т.е. в исходном состоянии); Пз, Us и U, — выходные сигналы соответствующих узлов схемы ( (также в исходном состоянии) . Кроме того, в следующих двух строках 40 (фиг. 2) приведень1 выходные сигналы узла 2 сравнения напряжения„Они име" ют вид последовательности импульсов с переменной скважностью,. причем фронты этих импульсов совпадают с мо-- ., ментами пересечения напряжения U, либо с уровнем напряжения Us, если переключатель,1 находится в положе= нии "1" (вторая строка на фиг. 2), либо с уроi нем напряжения U> если к Q переключатель 1 находится в положе- нии "2" (третья строка - .à фиг. 2).

При появлении сигналов на выходе узла 2 запускается преобразователь

3, который начинает усиливать напря=-. жение U (К > l). Поскольку один из (3 сравниваемых сигналов постоянен, то

Второй растет и длительность импульсов.U уменьшается, а при П = U«„

Е

Х

Rî

В. ф « ° к ° ц Э о

Кк

Ы =—

Хк

= С8Е х

ДЛя получения уровней напряжений, пропорциональных значениям емкости

С и tg Я„, необходимо на вТорой вход узла 2 сравнения напряжений подать сигнал с синхронного детЕктора

8. Чтобы убедиться в этом, устанавливают переключатель 11 в положение (либо Б = П1„ ) регулировка К прекращается. В этом случае U = 0 и в цепи 5 устанавливается новое состояние„ которое характеризуется при первом положении переключателя 11 сигналами U,U>, U, U и 11, (фиг. 2), причем U, U — Б cos Ч = 11

U, . При переключении в положение

"2" новое состояние цепи 5 характеризуе| ся сигналами Пз э П 11 э П40 св и Uny

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии коэффициент передачи преобразователя 3 равен единице, т,к. К = 1. Пусть требуется измерить параметры объекта Z „, имеющего последовательную схему замещения Rх и Хх . 8 этом случае переключатель 4 должен быть установлен в лоложение "1" (как показано на фиг. 1) .

Сигнал с генератора подается на узел

2 сравнения, измерительную цепь 5, фазовращатель 6 и синхронный детектор

10. Напряжение с цепи 5, т.е. U

= U<, поступает на амплитудный детектор 9 и на управляющий вход синхронного детектора 8. На управляющий вход синхронного детектора 10 подается напряжение усилителя 7 напряжения, коэффициент усиления которого равен 2.

Напряжения с амплитудного 9 и синхронного 10 детекторов поступают на блок 12 вычитания. Напряжения с синхронного детектора 8 и блока 12 вычитания напряжений попарно подают» ся в измерители 13 - 15 отношения напряжений. Результатом работы по» следних узлов является получение значений реактивной и активной составляющих Zx и тангенса угла диэлектрических потерь tg 6к (добротности Як), т.е.

1 1683

11осле регулировки значения К по3 лучают на выходах детекторов 8 и блока 1? вычитания новые сигналы, т.е.

iI g(U2 и U, которые после подстановки в них значения К, найденного из (4) при Б = О, становятся равными

Хl Q

s 1 К м К

// R„

12 ra р

Этот процесс регулировки не отражается на результатах измерений, проведенных с помощью измерителей !

3-15, поскольку отношения напряже и / x ний U

Аналогично устройство работает при измерении объекта с параллельной схемой замещения Z„. В этом случае

25 .переключатель А должен быть установлен в положение "2".

9 3 и .

30 (3) Кx

12 3 1т значение К, полученное из выражения (2) при U = О. 35

Работа новых узлов не отражается на процессе измерения значений состаапа х X„» Rx и еа Ях » осущест яемого с помощью измерителей 13 15 отношения напряжений. В этом можно 40 убедиться, составив отношения напряжений U8/U9, U г /U9 и U„ã /U< . В результате получают те же величины, т.е. "u= Х /К,, с(,„= К /К, и

К„/Х„ tg E» (I/Q„), которые 45 не зависят от уровней обрабатываемых: напряжений и амплитуды напряжения питания.

ЧтобЬ| получить уровни напряжений, пропорциональных значениям составляю- 50 щих Х„ и К„ комплексного сопротивления Е „ объекта, требуется перевести переключатель. 11 в положение "2", Тогда с помощью узла 2 сравнения формируется сигнал, равный 55

/

"а =" КзП (4) 3 !

I (соединяют ко г 1. 3 с контактом 11. I ) . Тогда с помощью узла

2 сравнения формируется сигнал, в общем случае равный

Uz = U„- К,П, sin

Х» где = arctg — фазовый

R,+R, угол напряжения U .

Этот сигнал поступает в управляемый масштабный преобразователь 3 и изменяет его коэффициент передачи в направлении уменьшения значения U

При U2 = О компенсация разбапанса цепи 5 прекращается и на выходах детектора 10 и блока 12 вычитания получают новые сигналы, равные соотП9 П1 Х = У,Pоь>С» у R, S х

Б, " U, tg<» U, 1/О„. Лля доказательства достаточно подставить в выражения для сигналов U9 и U„2, имеющих вид

Установив в этом случае переключатель 1 в положение "1", наряду с сигналами, = R/Х„, ac<< Ro/R и

К,s = Х„/R„= ()„, получают напряжеI ния, равные соответственно U9

А установив переключатель 11 в положение "2", с выходов синхронного детектора 8 и блока 12 вычитания получают напряжения, равные. UII = U, R /Õ,„ и Uf" = U1„Ro/К».

Формирование дополнительных сигналов и в этом случае не отражается на работе измерителей 13-15 отношения напряжений, так как их показания остаются неизменными не только по окончании процесса компенсации разбаланса цепи 5, но и в процессе регулировки значения К», Таким образом, предложенное устройство позволяет получить не ".o üêo значения трех параметров комплексного сопротивления

Z„, представленного любой схемой замещения и имеющего различный характер, но и сформировать два активных сигнала — напряжения постоянного тока, пропорциональных двум наиболее важным из них.

При необходимости последние могут быть пропорциональны емкости (индуктивности).

)411683 формулаизобретения

Устройство для измерения параметров комплексного сопротивления, содержащее генератор синусоидального напряжения,- переключатель с двумя парами неподвижных и одной парой подвижных контактов, измерительную цепь, образованную последовательно соедиенными объектом измерения и образцо м элементом и подключенную к конактам подвижной пары переключателя, мплитудный и два синхронных детектоа, фазовращатель, усилитель напряжея, блок вычитания и три измерителя тношения напряжений, выход измери ельной цепи непосредственно подклю" ен к входу амплитудного и управляю- . ему входу первого синхронного деекторов, а через усилитель напряжея - к управляющему входу второго нхронного детектора, информацион е входы синхронных детекторов, у ервого через фазовращатель и у втоого непосредственно, подключены к ервому контакту первой неподвижной ары переключателя и второму контак" у второй неподвижной, пары переключаеля, входы блока вычитания соединены выходами амплитудного и второго синхронного детекторов, входы измерителей отношения напряжений попарно подключены к выходам блока вычитания, первого синхронного и амплитудного детекторов, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения эффективности его использования путем получения .уровней напряжения, пропорциональных измеряемым параметрам, в него введены управляемый масштабный преобразователь, узел сравнения напряжений и дополнительный переключатель, подвижный контакт которого соединен с одним из входов узла сравнения напряжений, а неподвижные контакты дополнительного переключателя подключены к выходам первого синхронного и амплитудного детекторов, другой вход узла сравнения напряжений и информационный вход управляемого мааптабного преобразователя соединены . с выходом генер атора, выход узла сравнения напряжений подключен к управляющему входу управляемого масштабного преобразователя, выход которого соединен с входом фазовращателя и управляющим входом второго синхронного детектора, 1411 683

Сост авит ель И. Козл ов

Редактор О. Юрковецкая Техред Л. Олийнык КорректорС. Черни

Заказ 3650/41

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

4 вйл

Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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