Устройство для измерения параметров емкостных нелинейных цепей Советский патент 1983 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к электроиэмерителвной технике и может быть применено для измерения параметров нелинейных конденсаторов, резисторо и их параллельных соединений. Известно устройство для измерения нелинейной емкости, включающее генератор трапецеидального напряжения, первый, выход которого соединен с дифференцирующей цепью, состоящей из измеряемой нелинейной емкости и резистора, играющего роль преобразователя тока в напряжение. Второй выход генератора трапецеидального напряжения соединен с дифференцирующей цепью, состоящей из эталонной емкости и того же резисто , соединенного с вертикальной отклоняющей системой двухкоординатног регистратора. Горизонтальная развер ка двухкоординатного регистратора формируется из напряжения генератора трапецеидального напряженияС. Недостатком данного устройства является необходимость измерения на пряжения на исследуемом объекте в фиксируемый момент времени, что усложняет прибор и увеличивает погреш ность измерения. Устройство обладае низкой производительностью при малы значениях крутизны линейно изменяющегося напряжения, обусловленной не обходимостью изменения напряжения во всем рабочем диапазоне, а также невозможностью измерения нелинейного шунтирующего сопротивления. Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения паргилетров емкостных нелинейных цеп включающее генератор линейно изменяющегося напряжения, основным элементом которого является интегратор выход которого соединен с поляризованным реле, осуществляющим переключение знака входного напряжения интегратора при достижении выходным напряжением установленных максималь ного и минимального значений. Вы ход генератора линейно изменяющегося . напряжения соединен с изм ряемым объектом и входом X двухкоор динатного регистратора. Выход af это го регистратора соединен через изме ритель тока, преобразующий ток чере измеряемый объект в напряжение, с выходом объекта измерения 2 3Недостатком известного устройства являются низкая производительность, необходимость запсмлинания (регистрации) всей совокупности напряжений на объекте и токов через объект в пределах всего диапазона изменений параметров объекта, допол нительная математическая обработка экспериментальных результатов, а та же необходимость измерения напряжен на исследуемом объекте, что снижает точность. Целью изобретения является повышение точности и производительности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения параметров емкостных нелинейных цепей, содержащее генератор линейно-изменяющегося напряжения, соединенный с выходом пускового блока, измеритель тока, введены сумматор, нуль-орган, задатчик калиброванного постоянного напряжения, два запоминающих блока, блок установки крутизны напряжения, два вычислительных блока, причем выход генератора линейно-изменяющегося напряжения соединен с первым входом сумматора и входом нуль-органа, второй вход сумматора соединен с выходом задатчика калиброванного постоянного напряжения, выход- суг.лматора с одним из зажимов для подключения измеряемого объекта, другой зажим через измеритель тока - со входами запоминающих блоков, управляющие входы которых Соединены с выходс л нульоргана, а выходы запоминающих блоков, а также задатчика калиброванного постоянного напряжения,соответственно, и блока установки крутизны напряжения, соединены со вхОда- ми вычислительных блока, выхода которых соединены со входами индикаторов. На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы действующих в устройстве напряжений и токов . Прибор содержит пусковой блок 1, генератор 2 линейноизменяющегося напряжения, включающий последоватльно соединенные интегратор, блок 3 установки крутизны напряжения, компараторы 4 и 5, два триггера 6 и 7 и двухканальный KONwyTaTop 8, выход генератора линейно-изменякяцегося напряжения соединен с нуль-органом 9 и сумматором 10, который через измеряемый объект 11 и измеритель 12 тока соединен с запоминающими блоками 13 и 14 и вычислительными блоками 15 и 16, которые вместе с блоком 17 задержки образуют вычислительный блок, задатчик 18 калиброванного постоянного напряжения и индикатор 19 калиброванного постоянного напряжения, а также индикатоЕМ 20 и 21 измеряемых величин. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Запускающий импульс пускового блока 1 в момент времени .(фиг, 2) поступает на вход Включение триггера 6, выход которого соединен с одним из управляющих входов двухк 1Нального коммутатора 8, в результате чего на выходе двухканального коммутатора В, соединенного со входом интегратора 2, появляется стабилизированное положительное постоянно напряжение Ug . Линейно возрастающее напряжение с выхода интегратора через блок 3 установки крутизны напряжения, представляющий собой резисторный делитель поступает на входы компараторов 4 и 5. Вторые входы этих компараторов соединены с источниками постоянных напряжений, величины которых равны заданным Хмаксимальному компаратора 4 и минимальному . для компаратора 5) значениям линейно изменяющегос напряжения t/i, . Выход компаратора 4 соед1инен со входом Сброс триггера 6 и входом Включение триггера 7, выход кртр рого соединен со вторым входом двухканального коммутатора 8. При таком включении элементов схемы равенство линейно возрастающего напряжения на выходе блока 3 установки крутизны УЗ зна.чению11 ызывает срабатывание компаратора 4; выключение триггера ) и появление напряжения 0-j на триггере 7, что приводит к изменению полярности выходного напряжения двухкацального коммутатора 8 Шо}и з ка крутизны выходного напряжения интегратора 2. Равенство выходного напряжения блока 3 установки крутизны напряжения значению-Цд|() вызывает срабатывание компаратора 5, выход которого соединен со входом Сброс триггера 7, в результате чего на. выходе этого триггера (.U-j) и второ входе двухканального коммутатора 8 установится напряжение, равное нулю а напряжение на входе интегратора 2 блока 3 установки крутизны напряжения(из) равно значению-Uj n. Выход сумматора 10. через измеря мый объект 11 соединен со входом из мерителя .12 тока. Значение тока через измеряемый объект 11 или пропор ционального ему напряжения с выхода измерителя 12 тока(и)поступает на входы запоминающих блоков 13 и.14. Управляющие входы этих устройств соединены с выходом нуль-органа 9, вход которого соединен с выходом ге нератора линейно изменяющего напряжения. Нуль-орган 9 вырабатывает короткие раэнополярные импульсы в момент равенства нулю возрастающего t. и убывающего (tjr) участко линейно измеряющегося напряжения U Эти времена полностью соответствуют равенству выходного напряжения сумматора 10 значению калиброваннрго напряжения .установленному задатчйком 18 калиброванного постоянногр напряжения. Таким образе, положительный импульс нуль-органа 9 осу.ществляет запись в запоминающем блоке 13 значения тока через измеря мый объект 11 в момент i.). . Отрицательный импульс нуль-рргана 9 осуществляет запись в запоминающем блоке 14 значения-тока через измеряемый объект 14 в момент Выход запоминающего блока 14 соединен с первыми входами вычислительных блоков 15 и 16 непрсредственно, а выход запоминающего блока 13 - со вторыми входами вычислительных блоков 15 и 16 через блок 17 задержки. Кроме того, на третий вход вычислительного блока 15 поступает значение крутизны линейно-измеряющегося напряжениям выхода блока 3 установки крутизны напряжения, а на третий вход вычислительного блока 16значение калиброванного напряжения с задатчика 18 калиброванного постоянного напряжения. Блок 17 задержки обеспечивает одновременность поступления на входы илч.ислительных блоков 15 и 16, запомненных значений токов через измеряемый объект 11 i tt-,| и i соответствующих им напряжений выхода измерителя 12 TOKaUL,) .i и при аналоговся-t построении прибора представляет собой ко 4мутатор, управ л яюащй вход которого соединен с запоминающим блоком 14. Вычислительный узел 15 .осуществляет операцию вычисления значения нелинейной емкости ССи}по форму -) Вычислительный узел 16 осуществляет операцию вычисления нелинейного сопротивленияР(О)по формуле ,.)vt или нелинейной проводимости Q(0), что проще реализуется при аналрговом методе вычисления по формуле i. , ;МУ11И (а 11 « ° -жзначение крутизны линейно иэменяхнцегося напряжения; установленное значение калиброванного напряжения; (t),L ito-значение токов через измеряемый объект 11 в моменты времени t., и t соответственно, т.е. в моменты равенства входного напряжения измеряемого объекта 11 значению напряжения, установленного задатчиком калиброванного постоянного напряжения при положительном и отрицательном значении крутизны линейно измен{шщегося напряжения. Измеряемые величины с(и и фиксируются на индикаторах 20 и 21

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЕМКОСТНЫХ НЕЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ, содержащее генератор линейноизменяющегося напряжения, соединенный с выходом пускового блока, измеритель иока, отличающеес я тем, что, с целью првьшаения точности и производительности измерения, в него введены сумматор. нуль-орган, задатчнк калиброванного постоянного напряжения, два запоминакяцих блока, блок установки крутизны напряжения, два вычислительных блока, причем выход генератора линейноизменяющегося напряжения соединен с первым входом cyivMaTopa и. входом нуль-органа, второй вход сумматора соединен с выходом задатчика калиброванного постоянного напряжения, выход сумматора - с одним из зажимов для подключения измеряемого объекта, другой зажим через измеритель тока со входеши запсн4инающих блоков, упра влшоьдае входы которых соединены с выходом нуль-органа, а выходы запоминающих блоков, а также задатчиKai калиброванного постоянного напряжения и блока установки крутизны «О напряжения, соответственно, соединены со входами вычислительных блоков, выходы которыхсоединены со входами индикаторов. пах оо 00 4 Аи.г./