Способ измерения параметров нерезонансных пассивных трехэлементных двухполюсников
ОПИСЛНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено. 20Л!.1968 (№ 1220056/18-10) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 10.VII.1969. Бюллетень ¹ 23
Дата опубликования описания 17.XII,1969
Кл. 21е, 29/02 комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
МПК 6 Olr
УДК 621.317.733. .011.21/4 (088.8) Авторы изобретения
К. М. Соболевский, С. М. Казаков и С. П. Новицкий
Заявитель
Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения Академии наук СССР
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ НЕРЕЗОНАНСНЫХ
ПАССИВНЫХ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ
Р, шения
30 Рз ) Изобретение относится к области измерений параметров сложных электрических двухполюсников и может быть использовано в полупроводниковой технике, электрохимии и других областях.
Известен способ измерения параметров нерезонансных трехэлементных двухполюсников с .помощью электроизмерительной цепи уравновешивания, питаемой источником напряжения изменяющейся частоты. Комплексное сопротивление (комплексную проводимость) исследуемого двухполюсника при таком спосоо бе преобразуют в активную величину А вида
А=К р,+
1 1
Р2 Jps() где К вЂ” коэффициент преобразования, Рх и
Р, — частотонезависимые, à P> — частотозависимое сопротивления (проводимости), прямо или обратно пропорциональные искомым параметрам исследуемого двухполюсника.
Затем изменением частоты напряжения питания измерительную цепь приводят в квазировановесие, характеризуемое максимальным значением реактивной составляющей активо ной величины А, и, компенсируя частично активную составляющую этой величины, приводят измерительную цепь во второе квазиравновесие, характеризуемое равенством реактивной и нескомпенсированной активной соо ставляющих величины А. После этого иско,мый параметр, функционально связанный с величиной Р„отсчитывают по значеничо компенсирующего сигнала, искомый параметр, функционально связанный с величиной Є— по значению одной из составляющих илп MOдуля нескомпенсированной части величины
10 о
А, а искомый параметр, функционально связанный с величиной Рз — по значению одной из составляющих или модуля сигнала, полученного путем умножения или деления на частоту указанной нескомпенсированной части о величины А.
Для обеспечения раздельного измерения трех параметров измерительную цепь приводят в первое квазиравновеспе изменением ча20 стоты. Это не позволяет выбирать частоту измерения произвольно, что необходимо во многих случаях (например тогда, когда незав симость параметров Р, и Рз от частоты обеспечивается только в некоторых точках частот25 ного диапазона). При таком способе нельзя также измерять относительные параметры исследуемого двухполюсника например, отно248065
Кроме того, пределы измерения ограничены возможным частотным диапазоном источника напряжения и измерительной цепи.
Целью изобретения является исключение частотозависимости процесса измерения, обеспечение .возможности измерения относительных параметров исследуемого двухполюсника, а также расширение пределов измерения.
Это достигается тем, что сравнивают сиго 10 нал А с двумя компенсирующими сигналами о о
А,! и А,а, синфазными (противофазными) с о ,активной составляющей сигнала А, и регулируют велиичну компенсирующего сигнала
А,! до наступления квазиравновесия, характеризуемого независимостью модуля разности о о сигналов А и А,! от величины Рз, а величио ну компенсирующего сигнала А,а до наступления второго квазиравновесия, характеризуемого равенством модулей разности сигналов о. о
А и А,! и разности компенсирующих сигнао о лов А,! и А,2, после чего искомые параметры, функционально связанные с величинами
Рь Ра, Рз, определяют соответственно по знао ченшо компенсирующего сигнала А„а и по значени!о составляющих разностного сигнала 1 — А„.
На чертеже показана принципиальная схема устройства, реалазующего предложенный способ.
К выходу источника 1 с э. д. с. Е;, подсое- 55 динен трансформатор 2 с обмотками 3 — 7, имеющими соответственно ч!!сло .витков пз — п7. С помощью этого трансформатора комплексная проводимость исследуемого двухполюсника 8, включающего в себя прово- 40 димости 9, 10 и 11 с номинальных!и значенияМИ g1, g» И Сз, И ОбраэцОВЫЕ ПрОВОдИМОСтИ
12 — 15 с номинальными значениями g4, g9, g0 и С-, преобразуются соответственно в сигналы. 45
А 1 юпю и» 1 1
+ .
g2 )о> СЗ
50 о
Еюп7
Ак! — — 1к — g4, >!3 о
ЕЗП, Ак2 — 1к2: Д 6 >
55 о о
Акв: Iê3 Еюп4 3
1 1
Кв 1Ю С7
Сигналы I и I„! вычитаются в трансформаторе 1б, имеющем обмотки 17, 18 и 19 с числом витков п,-„п» и п10, а затем преобразуются в напряжение с помощью усилителя 20, в цепи обратной связи которого включен рези- 65 стор 21 с сопротивлением R1. Напряжение на выходе усилителя 20 равно о
> > ЕФ1 21— (ПВ П10 g1 — П7П18> 4 +
ПЗП20
1/g, + 1/g С, 1 (1к1 1ка) 1 2 = Р21 °
В трансформаторе 2б, имеющем обмотки
27 — 80 С ЧИСЛОМ ВИТКОВ П»,— Пзв:СООтВЕтСтВЕНо о о но, вычитаются сигналы А и А,а и А,з и преобразуются в напряжение с помощью усилителя 81, в цепи обратной связи которого включен резистор 32 с сопротивлением R3. Напряжение на выходе усилителя 81 равно б =Л
ПЗП28
За 0 пзпз1 1/g2 + 1/1 0> Сз 4 90
1/дз+ 1/jо>С7
В момент равновесия, отмечаемый указателем о
88, НанряжЕНИЕ с/32=0.
После проведения указанных операций,и при п19 — п28 п17 паз= п10, R1 — — Rg искомые параметры равны
ПЗП20
g6>
П,ПЗ, П4 Зю
3—
ПВП28
П4ПЗО
Яв
П,П28
При измерении параметров двухполюсников, представленных другой схемой замещения, в качестве преобразователей могут исДля определения момента приведения измерительной цепи .в квазиравновесие, характеризуемое независимостью модуля сигнала о
U» от параметра Рз, используют частотную модуляцию напряжения источника 1. О достижении квазиравновесия судят по исчезновению огибающей амплитуды напряжения на входе ав!плитудного детектора 22 огибающей.
В этот момент отсутствует управляющее воздействие, изменяющее число витков обмотки о
7, а следовательно, и величину тока 1 . Поэтому модуль напряжения на выходе усилителя 20 равен у Е ПЗП10 Р1Д>2
П9П20 2
Второе квазиравновесие отмечается по нулевому показанию амплитудно-дифференциального указателя 28, на входы которого подаются напряжения с усилителей 20 и 24.
В цепи обратной связи последнего из них включен резистор 25 с сопротивлением R2.
Управляющее воздействие указателя 28 изменяет число витков обмотки б, а следовательно, и величину компенсирующего тока о
1„ до тех пор, пока не выполнится равенство
248065
1 Г
Составитель А. П. Айрапетова
Редактор И. С. Грузова Техред Т, II, Курилко Корректор Г. П. Шильман
Заказ 3261 5 Тираж 480 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва М(-35, Раушская наб., д. 4j5
Типография, пр. Сапунова, 2 пользоваться усилители с глубокой отрицательной обратной связью по напряжению.
Предмет изобретения
Способ, измерения параметров нерезонансных пассивных трехэлементных двухполюсников путем преобразования их комплексных сопротивлений (проводимостей) в активную о величину А вида
A=К Р,+
P Р г 1 з() где К вЂ” коэффициент преобразования, P u
P2 — частотонезависимые, а Рз — частотозависимое сопротивления, пропорциональные искомым параметрам двухполюсника, и последовательного приведения измерительной цепи в два квазиравновесия, отличающийся тем, что, с целью обеспечения частотонезависимости процесса измерения и возможности измерения относительных параметров, сравнивают о сигнал А с двумя компенсирующими сигналао о ми А„и А„, синфазными (противофазными) о с активной составляющей сигнала А, и регулируют величину компенсирующего сигнала
А„, до наступления квазиравновесия, характеризуемого независимостью модуля разо о ности сигналов А и A„, от величина Рз, а вео личину компенсирующего сигнала А„, до наступления второго квазиравновесия, характеризуемого равенством модулей упомянутой о о разности сигналов А и А„и разности комо о пенсирующих сигналов А„и А,,, после чего искомые параметры, функционально связанные с величинами Р„Р,, Р>, определяют соответственно по значению компенсирующего сиго нала А„, и по значению составляющих разнос о стного сигнала А — А„,.
