Измеритель параметров @ ( @ ) цепей Советский патент 1983 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к электроиэмерктёльной технике и может быть использовано в измерительных приборах и системах. Известен преобразователь парамет ров последовательных не1 еэонансных электрических цепей в период колеба ний, содержащий два компаратора, ин тегратор, усчлитель постоянного ток на входе которого включен опорный элемент, а в цепь отрицательной обратной связи исследуемая нерезонанс ная цепь, выход первого компаратора соединен через интегратор со своим одним из входов-и через первый опор ный элемент - с одним из входов уси лителя постоянного тока, а выход ус лителя постоянного тока соединен с другим входом первого компаратора и с одним из входов второго компара тора, выход которого соединен непосредственно со своим другим входом и с входом усилителя постоянного то ка через второй опорный элемент |13 Недостатком известного устройства является отсутствие возможности независимого переключения пределов измерения по реактивной и активной составляющей. Наиболее близким к Изобретению является измеритель параметров R-jt,C )-цепей, содержащий усилитель постоянного тока, в отрицательную обратную связь которого п мещен опорный конденсатор, а вход через измеряемую цепь и коммутатор соединен с источником двухполярного напряжения постоянного тока, а выход усилителя, постоянного тока через разделительный конденсатор соединен одновременно с входом двух ключей, выходы которых через переключатель режимов подключа1бтся к измерителю среднего значения, при этом управляющие входы коммутатора, ключей соединены с соответствующими выходами блока управления 2). Недостатками прототипа являются узкий динамический диапазон измеряемых величин и низкая чувств:ительность, так как отсутствует возможность независимого переключения пре делов измерения по ре-чтивной и активной составляющей, в виду того, что при изменении чувствительности измерителя с помощью амплитуды опор ного напряжения о или размера опор ного элемента одновременно меняется выходное напряжение, несущее информацию об обеих составляющих. Цель изобретения - расширение ди намического диапазона измеряемьж ве личин и повышение чувствительности. Поставленная цель достигается те что в измеритель параметров (Ry,L)-цепей, содержащий источник двухполярного напряжения., соединенный с одним из входов коммутат ра, первый усилитель постоянного тока с опорным конденсатором в цепи обратной связи и с включенными на входе зажимами для подключения измерительной цепи, выход усилителя постоянного тока через разделительный конденсатор соединен соответственно с первьми входами ключей, выходы которых через переключатель режима работы соединены с измерителем среднего значения, соединенньм с другим входом первого ключа, блок управления, введены дополнительный коммутатор, кодоуправляемый резистор, кодоуправляемый делитель частоты, второй усилитель постоянного тока с опорным резистором на входе и в цепи обратной связи, причем выход коммутатора соединен с резистором, включенньи на входе второго усилителя постоянного тока, а выход последнего соединен с первым зажимом для подключения измерительной цепи, выход источника двухполярного напряжения соединен с-входами дополнительного коммутатора, выход которого через кодоуправляемый резистор соединен с входом второго усилителя постоянного тока, а выход блока управления соединен с третьими входами дополнительного коммутатора и через кодоуправляемый делитель частоты с вторым входом Второго ключа и третьим входом коммутатора. На чертеже приведен измеритель параметров H CxiRx x Измеритель параметров содержит блок 1 управления, основной и дополнительный коммутаторы 2 и 3, источник 4 двухполярного напряжения, кодоуправляемый делитель 5 частоты, кодоуправляемый резистор 6, опорные резисторы 7 и 8, усилитель 9 постоянного тока, измеряемую, цепь 10/ . опорный конденсатор 11, усилитель 12 постоянного тока,разделительный конденсатор 13, ключи 14 и 15, переключатель 16 режимов, измеритель 17 среднего значения напряжения. Вход усилителя постоянного тока с опорным конденсатором 11 в цепи отрицательной обратной связи через измеряемую цепь 10 соединен с выходом усилителя 9 постоянного тока, в цепь обратной отрицательной связи которого включен опорный резистор 8, а его суммирующий вход через второй опорный резистор 7 соединен с выходом основного коммутатора 2- и одновременно через кодоуправляемый делитель 5 частоты с выходом дополнительного коммутатора 3, аналоговые входы которых соединены с выходами источника 4 двухполярного напряжения, а выход усилит&ля 12 постоянного тока через разделительный конденсатор 13 соединен одновременно с входами ключей 14 и 15, выходы которых через переключатель 16 режимов соединены с измерителем 17 среднего значения, всвою очередь, выход блока 1 управ ления соединен одновременно с управ ляющими входами коммутатора 3, ключа 14 и входом кодоуправляемого делителя 5 частоты, а квадратурные вы ходы последнего соединены с соответствующими входами коммутатора 2 и ключа 15. Работа измерителя рассматриваетс на примере измерения параметров параллельной R)iCy цепи г Измеритель работает следующим образом. По сигналу Пуск блок 1 уйравления начинает вырабатывать прямоугольные импульсы с периодом 2Т искважностью 2. Импульсы с блока 1 управления поступают на вход кодоуправляемого делителя 5 частоты, в результате чего на его выходе образуется последойательность импульсов с периодом 2у,То и скважностью 2 (где п - коэффициент деления кодоуправляемого делителя 5 частоты IB результате появления управляющих импульсов на выходах блока 1 уп равления и кодоуправляемого делителя 5 частоты коммутаторы 2 и 3.подключают к отрицательному полюсу источника 4 двухполярного напряжения опорные резистор 7, и в результ чего на выходе усилителя 9 постоянкого тока появляется постоянное напряжение величиной (it itb где R. - значение опс -ногорезистора 8; Rj - значение опорногорезистора 7 ; Нд - значение резистора кодоупр ляемого резистора6. При поступлении напряжения V (t) на измеряемую НхС)(-цепь 10 на выхоизмеряемую НхС -цепь 10 на выходе усилителя 12 постоянного тока появляется напряжение, которое изменяется во времени по следующему закону: (,(,tKt, значение сопротивления из меряемой цепи 10; значение емкости измеряемой цепи 10; значение опорного конденсатора 11. При достижении времени t величи ны TO блок 1 управления переключает коммутатор 2, тем самым подключая к кодоуправляемому резистору положительный полюс источника 4 двухполярного напряжения, В результате зтого напряжение, на выходе усилитея постоянного тока равно (., Ui R,r При поступлении напряжения Vj (t) на вход измерительной цепи напряжение на ее выходе изменяется во времени по закону N,f i/ -c(--e:;) Ri ,)t При достижении времени t величи ны TO блок 1 управления перекл10ча:ет коммутатор 3, тем самым подключая к отрицательному полюсу источника 4 двухполярного -напряжения кодоуправляемый резистор б, и цикл повторяется.. В п цикле напряжение на выходе усилителя 12 постоянного тока изменяется во времени по закону v--b.Yii и- GO V Лг R RxCo ° ° R%4Co o ri . 5 По окрнчании п-го цикла кодоуправляемый делитель 5 частоты переключает , коммутатор 2, а блок 1 управления коммутатор 3,. в результате чего резистор 7 и кодоуправляемый резистор 6 оказываются подключенными к поло«кительному полюсу источника 4 двухролярного напряжения. При этом напряжение на выходе усилителя 9 постоянного тока равно (Vi(bl + V VRi °в результате поступления этого напряжения на вход измеряемой цепи 10 напряжение на выходе усилителя постоянного тока изменяется во времени по следующему закону: (f.4) п - яТс; Vo (, .iiW + ° MoVR R jtoVi no достижении интервалп времени trt4. величины Тф блок 1 управления переключает коммутатор 3, подключая тем самьм к отрицательному полюсу источника 4 двухполюсного напряжения резистрр 7. При этом напряжение на выходе усилителя постоянного тока становится равным Wi)4l:-I; o. () в результате поступления этого пряжения на вход измерительной цеп напряжение на выходе усилителя 12 постоянного тока изменяется во вре мени по закону f xfues 414 R.i/ Co /Rt fti V . Л /ii JilL , I T . , , I лЛ i Jsi V tenKj CoUa ЦМ iRlKr Из/ .bllc 4 R CoVRa Иъ/ it-a (9) При достижении интервалом времени ty,. величины Т0 цикл повторя ся до тех пор, пока количество так тов не достигает 2у,, после чего по , вторяется большой цикл с периодом 2у,Тй. . Из анализа выражений (2)-(9) ви но, что напряжение на выходе усилителя 12 постоянного тока состоит из трех составляющих из постоянног Ш.р m /.1 напряжения V(t) --FpTo ) и двух переменных периодических на пряжений соответственно с периодом TO и 2у1Го . Напряжение с выхода усилителя 1 постоянного тока, проходя через ра делительный конденсатор 13, теряе постоянную составляющую. При этом пряжение на входе ключей 14 и 15 представляет собой суперпозицию дв напряжений V, И V biKa которые BblX-l равны - J±. ч (г -tl - R4 г /г l4-т ВЫМ R Jitr-0 .ь,ха-,Ео(с.4:).0 Извлечение информации о размере емкости Су. и проводимости произво-г дится путем искусственного получения напряжений, среднее значение которых зависит либо от , либо от RX. При измерении значения емкости (положение а переключателя 16 ре жимов) упраалянщий сигнал с. выхода блока 1 управления открывает ключ 14 а интервалы времени, когда с выхода коммутатора 2 поступает положительное напряжение. При этом на вы- ходе ключа 14 формируется напряжение, среднее значение которого равно 2КзСо При измерении проводимости R {положение б переключателя 16) управляющий сигнал с выхода кодоуправляемого делителя 5 частоты открывает ключ 15 в интервалы времени, равные пТо и сдвинутые на по отношению к сигналу с выхода | кодоуправляемого делителя 5 частоты. При этом напряжение на вьесбде ключа 15 имеет среднее значение напряжения, равт ное % lIuSlJlS R, 16CoR 2. Таким образом, изменяя значение сопротивления кодоуправляемого резистора 6 можно изменять предел (чувствительность) измерения по реактивной составляющей независимо от предела измерения по активной составлякадей, изменяя значения коэффициента деления п кодоуп1 авляемого делителя 5 частоты можно изменять предел измерения по активной составляющей независимо от предела по реактивной составляющей.

ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ .Я(-я(Я 1|Х1 ЦЕПЕй, содержащий источник двухполярного напряжения, соединенный с одним КЗ входов коммутатора, первый усилитель постоянного тока с опорным конденсатором в цепи обратной связи и с вкл1 чённымн на входе эажимами для подключения измерительной цепи, вьохсщ усилителя постоянного тока через разделительный конденсатор соединен соответственно с первыми входами ключей, выходы которых через переключатель режима работы соединены с измерителем среднего значения, соединенньм с входом первого ключа, блок управления, о т л и ч а ю.щ и и с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона измеряемых величин и повышения чувствительности, в него введены Дополнительный.коммутатор, кодоуправляемый резистор, кодоуправляемый делитель частоты, второй усилитель постоянного тока с опорным резистором на входе и в цепи обратной связи, причем выход коммутатора соединен с резистором, включенным на входе второго усилителя постоянного хока, а выход последнего соединен с первым зажимом для подключения измерительной цепи, выход источника двухполярного напряжения соединен с (О входами дополнительного коммутатора, выход которого через кодоуправляемый резистор соединен с входом второго усилителя постоянного тока, а выход блока управления соединен с тре тьими входами дополнительного коммутатора и через кодоуправляемый делитель частоты с BTopbw входом второго ключа и третьим входом коммутатора. 00 о 4 00