Способ измерения коэффициентов передачи электрического многополюсника

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ к лвто скомь свидетельствь

362257

Союз Советских

Социалистических

Респтблих

Зависимое от авт. свидетельства М

М. Кл. 6 Olr 27/00

G 0lã 17/10

Заявлено 14.Х.1969 (№ 1360703/18-10) с присоединением заявки %в

Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621 317.733.025 (088.8) Опубликовано 13.XII.1972. Бюллетень . и 2 за 1973

Дата опубликования описания 22.111.1973

Автор изобретения

С. М. Казаков

Заявитель Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения АН СССР

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПЕРЕДАЧИ

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МНОГОПОЛЮСНИКА

Изобретение относится к ооласти электроизмерительной технитси и решает задачу раздельного измерения синфазной и квадратурной компонент собственных и взаимных комплексных сопротивлений и проводимостей, а также коэффициентов передачи по току и напряжению электрического многополюсника в заданных энергетических режимах на полюсах. Устройства, реализующие опосоо, могут найти широкое применение,при измерении и контроле параметров электрических многополюсников, в особенности таких, которые могут считаться линейными только вблизи заданных энергетических режимов на их полюсах, например изделий микроэлектроники и транзисторов.

Известен спосоо измерения коэффициентов передачи многополюсника, заключающийся в использовании многомерной электроизмерительной цепи уравновешивания, составленной из исследуемого и образцового регулируемого многополюсников, на одноименные полюса которых подают от независимых источников токи или на пряжения (в зависимости от вида измеряемых коэффициентов), обеспечивающие заданные энергетические режимы. Коэффициенты .передачи ооразцового многополюсника при этом изменяют до тех пор, пока разности зависимых акти вных электрических величин на всех одноименных ir.олюсах исследуемого и образцового многополюсника не будут равны нулю. Способ предусматривает задание требуемых энергетических режимов ча все полюса исследуемого многополюснпка н одновре5 менное определение всех измеряемых коэффициентов, однако о раздельности измерения здесь говорить не приходится. Уравновешивающие регулировки при таком спосоое не однозначны; процесс уравновешивания сильно

10 усложняется и удлиняется при увеличении числа полюсов исследуемого объекта больше двух.

Предлагаемый способ обеспечивает раздельное измерение одной из составляющих од15 ного из комплексных коэффициентов передачи многополюсника благодаря тому, что задают приращение модулю одной из независимых активных величин на двух одноименных полюсах многополюсников, а воздействие, управ

20 ляющее уравновешиванием по соответствующей составляющей, формируют по величине и знаку приращений соответствующей составляющей разности одной из зависимых активных величин исследуемого многополюсника и

25 одноименной с ней зависимой активной величины образцового многопо IþñHèKà относительно вектора изменяемой независимой активной величины.

Способ;позволяет измерять составляющие

30 всех коэффициентов передачи, для чего при

362257 ращения задают, на пример, поочередно, модулям всех независимых активных величин.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для раздельного измерения синфазной компоненты проходной проводимости (коэффициента передачи напряжения в ток) трехполюсника; на фиг. 2 — образцовый трехполюсник.

Устройство содержит источники напряжения 1 и 2 с э. д. с. L> и Е2 (источники независимых активных электрических величин), обеспечивающие для исследуемого многополюсни«а 8 с полюсами 4, 5 и б заданные режимы по напряжению, трансформатор напряжения 7 с обмотками 8, 9, 10 и 11 (соответственно витки пб —.nn) коммутатор 12, компаратор токов 18 с обмотками 14, 15 и Iб (соответственно витки

ni4 — пьб), усилитель 17 рабочей частоты 4б, охваченный через резистор 18 с сопротивлением R» глубокой отрицательной обратной связью по на пряжению, синхронный детектор

19, усили гель коммутационной частоты 20, синхронный детектор на реверсивном двигателе 21, генератор 22 коммутационной частоты

Р и образцовый трехполюсник 28 с полюсами

24, 25 и 2б и управляющим входом 27.

В соответствии с предлагаемым способом обеспечения раздельного .измерения синфазой компоненты g4,5 коэффициента передачи напряжения U4 на полюсе 4 исследуемого трехполюсника 8 в ток через полюс 5 (комплексная проводимость V4,5=g4,5+Iâ45) задают приращения модулю независимой активной электрической величины U4 на одноименных входных полюсах 4 и 24 исследуемого 8 и образцового 28 трехполюсников, что обеспечивается с помощью трансформатора напряжения 7 и управляемого от генератора 22 коммутационной частоты коммутатора 12, включающего последовательно с выходной обмоткой 8 поочередно равные (ng=n g), но противоположно намотанные модуляционные обмотки 9 и 10. Формирование управляющего,воздействия по величине и знаку приращения синфазной компоненты разностей зависимых электрических величин — токов 15 и 125 — через одноименные выходные полюса 5 и 25 исследуемого 3 и образцового 28 трехполюсников относительно вектора U4, или то же самое относительно вектора Еь производится с помощью вычитающего устройства на компараторе токов 18 (принято ni4 — — ni5=ni6) и усилителя 17, синхронного детектора 19, на опорный вход которого подается напряжение с источника

Е,, усилителя 20 коммутационной частоты и реверсивного двигателя 21, в качестве опорного напряжения на который подается напряжение, управляющее коммутатором 12. Двигатель изменяет синфазную компоненту g24,25 комплексной проводимости 1 24,гб-=g2425+1вб;,=ь образцового трехполюсника 28 через управляющий вход 27 до тех пор,.:пока напряжение коммутационной частоты на выходе усилителя 20 не будет равно нулю. При этом будет соблюдаться равенство д45=g24,2;, Действительно, напряжение U4 — ††равно

5 U4 (па + пв sign $1п О/) и» а токи 15 и 125 равны: — U4 Y4,5 + ЕЬ Y5,6 + 1в, 10

1ЬЬ вЂ” 14 у 24,25 + E4 у 25,2б 1 где У5,6 и Y25,26 — выходные, проводимости трехполюсников 8 и 28, а 1,3 — ток, вызываемый внутренними независимыми:источниками

15 трехполюсника 3 (рассматривается наиболее общий случай автономного многополюсника).

Напряжение на входе синхронного детектора

19,,пренебрегая погрешностью статизма усилителя 17, можно записать в виде:

U)7: (У4(У4,5 У24,25) + Еь(15,6 Y25,26) +

+ 1в,) Riei

Напряжение на выходе синхронного детек25 тора 19 с коэффициентом передачи К13 равно (для простоты принято, что агд Е,= — argE2):

U4g— : (па + ng sign sin 2t) (g4å5 — g24,26) + ге, 1 и»

+ Еь(5 б — о25,26) + 1в С0$ (1в Еа) 414 Кьg

Усилитель 20 с коэффициентом передачи К26 усиливает только переменное напряжение с частотой коммутации Й, поэтому напряжение

35 на его выходе имеет вид: 1ьь — Е А1ЬК1ЬК24 (g4,5 Я 24,25 ) Х и»

К sign sin Qt, откуда видно, что при g4,5)g24,25 фазы этого .и опорного напряжения с генератора 22 совпадают, а при g4 5(g24,25 отличаются на 180.

Пр и U2o = 0 имеем 84 5 = g24,25.

Образцовый многополюсник может быть реализован самыми различньгми способами (см. фиг. 2), так образцовый трехполюсник, :представляемый У вЂ” параметрами реализован на усилителях 28 и 29, охваченных относительно входа и выхода через комплексные проводимости 80 (Y3o) 31 (Y3(),32 (Y32), емкость 88 (С33) и активную проводимость 84 (g34) глубокой отрицательной обратной связью,по току. 1,сли пренебречь погрешностями статизма усилителей, то уравнения трехполюсника можно записать в виде ь4 134 1 ьа + 1ьь У3!

1ьь 124 (ь ь4 + 14в ьь) + 1ьа ьэ

Синфазной компонентой образцовой проводимости, одноименной с измеряемой, является в данном случае активная проводимость g34, поэтому вал двигателя 21 необходимо соеди65 нить с движком переменного резистора 84.

362257

4ъг 1

Фиг. 2

Составитель Л. Айрапетова

Техред Л. Богданова Корректор А Васильева

Редактор Л. Струве

Заказ 533/9 Изд. М 1027 Тираж 404 Подписное

ИНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, М(-35, Раушская наб., д. 4,5

Типография, пр. Сапунова. 2

Очевидно, что точно также можно измерить компоненты и всех остальных проводимостей исследуемого трех полюсника.

Процессы измерения всех:проводимостей можно совместить во времени, если, например, так же, как и в цифровых экстремальных мостах, модулировать оба независимых напряжения низкочастотными напряжениями, сдвинутыми по фазе на 90 (с так называемой фазовой селекцией огибающих). Величина модуляции может быть выбрана настолько малой, что заданные энергетические режимы на,полюсах исследуемого многополюсника практически не изменяются.

Предмет изобретения

1. Способ измерения коэффициентов передачи электрического многополюсника при заданных энергетических режимах на всех его полюсах путем сравнения их с одноименными регулируемыми коэффициентами передачи образцового многополюсника, при котором на каждые два одноименных полюса многополюсников подают независимую активную величину, например напряжение, отличающийся тем, что, с целью обеспечения раздельности изме5 рения одной .из составляющих одного из комплексных коэффициентов передачи, задают приращения модулю одной из независимых активных величин, а воздействие, управляющее уравновешиванием по соответствующей со10 ставляющей, формируют по величине и знаку приращений соответствующей составляющей разности одной из зависимых активных величин исследуемого многополюсника и одноименной с ней зависимой активной величины

15 образцового многополюсника относнтельно вектора изменяемой независимой активной величины.

2. Способ ло и. 1, отличающийся тем, что, с целью измерения составляющих всех коэффи20 циентов передачи, приращения задают, например, поочередно, модулям всех независимых активных величин.