Измеритель @ -параметров двухполюсников Советский патент 1983 года по МПК G01R27/02 

ю

со ьо

СП Изобретение относится к электрорадиоизмерительной технике и предназначено для измерения пассивных параметров двухполюсников в широком диапазоне частот. Известен измеритель импеданса, со держащий опорный генера р, двухкана льный стробоскопический преобразоват тель, эталонный резистор, управляемы фазовращатель, управляемый аттёнюаJOP, два ключа, дифференциальный усилитель, комплексное сопротивление уравновешивания, фазовращатель, огра ничители, стробированные усилители , ин икаторы нуль-орган, инвертирующи усилитель рЗ . Недостатком такого измерителя является то, что в погрешность измерения входит погрешность преобразовани опорного и сигнального каналов стро- боскопического преобразователя. Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь параметров комплексных сопротивлений в напряжение, содержащий преобразователь частоты, модулят ры, образцовую меру, источник напряж ния рабочей частоты, и источник напряжения фиксированной частоты 23 . Недостатком прототипа является то что погрешность модулятора полностью входит в погрешность преобразования. Цель изобретения - повышение томности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в измеритель КЬС-параметров двухполюсников, содержащий управляемый генератор рабочей частоты, преобразователь частоты, один из входов которого соединен с первым зажимом для подключения измеряемого двухпогюсьжка и образцовой меры, усилитель промежуточной частоты, соединенный с одним из входов измерительно-вычислительного узла, другой вход после него соединен с выходом управляемого генератора рабочей частоты, вход которого соединен с управляющим выхо дом измерительно-вычислительного узла, выход управляемого генератора рабочей частоты подключен к второму зажиму для подключения измеряемого двухполюсника, выход преобразователя частоты через усилитель промежуточной частоты соединен с входом об образцовой меры, а управляющий выход измерительно-вычислительного узла соединен с другим входом преобразователя частоты. Измерит ель RhC-парам етров- двухполюсников содержит управляемый генератор 1 рабочей частоты, первый цифровой вольтметр 2, контролируемый двухполюсник 3, преобразователь Ц частоты, образцовую меру 5 а выход преобразователя t частоты подключен, через усилитель 6 промежуточной частоты к второму полюсу образцовой меры 5 и к входу второго цифрового вольтметра 7, генератор 8 стробирующих импульсов, выходом подключенный через формирователь 9 стробирующих импульсов к второму входу преобразователя Ц частоты, кроме того, цифровое отсчетное устройство 10, управляемый генератор 1 рабочей частоты, цифровые вольтметры 2 и 7 и генератор 8 стробирующих импульсов через интерфейс 11 соединены с микропроцессорным блоком 12, причем указанные узлы представляют собой измерительновычислительный узел 13. ИзмерительRhC-параметров двухполюсников работает следующим образом. На выходе генератора 1 рабочей частоты, управляемого через интерфейс 11 микропроцессорным блоком 12 устанавливается высокочастотное напряжение и 05 требуемой частоты, которое подается на первь1й зажим контролируемого двухполюсника 3 и вход цифрового вольтметра 2. Напряжение со второй клеммы контролируемого двухполюсника 3 подается на преобразователь k частоты. Генератор 8 стробирующих импульсов, управляемый микро-. процессорным блоком 12, через формирователь 9 стробирующих импульсов выдает стробирующие импульсы длительностью 0,6-0,9 НС на второй вход преобразователя k частоты. Частота следования стробимпульсов вычисляете ся микропроцессорным блоком 12 из соотношения пр таким образом, чтобы независимо от значения задаваемой рабочей частоты значение промежуточной частоты на выходе преобразователя частоты было постоянным, допустимым 20 кГц. Напряжение преобразованной частоты Unp с выхода преобразователя j частоты усиливается усилителем промежуточной частоты 6 и через образцовую меру 5 усиленное напряжение Uge подается на вход преобразователя частоты. 3. 10 где оно суммируется с высокочастотны напряжением рабочей частоты. Суммарное напряжение стробируется и в моменты времени стробирования на вход.преобразователя k частоты воздействует напряжение некомпенсаци При достаточно большом коэффициенте усиления усилителя 6 промежуточной частоты напряжение на входе преобразователя частоты в моменты строт бирования стремится к нулю. 8 резуль тате этого исключается влияние параметров контролируемого двухполюсника 3 на коэффициент передачи преобразозателя k частоты, а также уменьшаетс влияние мультипликативной погрешности блоков преобразователя k частоты и усилителя 6 промежуточной частоты. Напряжения, снимаемые с выходов управляемого генератора 1 рабочей частоты и усилителя 6 промежуточной, частоты, измеряются цифровыми вольтме.трами 2 и 7, информация о результа тах измерения через интерфейс 11 заносится в микропроцессорный блок 12. По .значениям этих напряжений заданной рабочей и преобразованной частот микропроцессорный блок 12 вычисляет RVtC -параметры контролируе мого двухполюсника 3Рассмотрим работу измерителя RHC параметров двухполюсников на примере измерения емкости конденсатора. В режиме измерения емкости конденсатора можно применять в качестве образцовой меры эталонные конденсаторы индуктивности и резисторы. При большом усилении усилителя 6 можно записать соотношение iH Uoc : . X сх са где Нос напряжение низкой фиксиро ванной преобразованной частоты inp снимаемое с выхода усилителя 6 промежуточной частоты, Хс -емкостное сопротивление измеряемого конденсата С на частоте { входного напряжения U л и равное QTt-f г Вх - емкостное сопротивление эталонного конденсатора на частоте f по преобразо1ванного напряжения и равноеПодставив значения для емкостных сопротивлений х и в (1), пблучаем соотношение x-2ft ex x Uoc2 {npC3. После преобразования Cj( определится как Сх-гр вх Обозначив k- коэффициент 6%, ig передачи преобразования, , коэффициент трансформации преобразователя частоты k, получаем 4 Из выражения (3) видно, что емкость эталонного конденсатора в коэффициент трансформации раз больше« чем измеряемая. Кроме того, эталонная емкость работает на фиксированной низкой частоте, например 20 кГц. А на такие частоты наша промышленность выпускает магазины эталонных емкостей, аттестованных с погрешностью 0,р1% и менее. Измеритель RVjC -параметров двухполюсников в режиме измерения С работает следующим образом. Микропроцессорный блок 12 через интерфейс 11 устанавливает необходи- . мую рабочую частоту f Q , которая снимается с выхода управляемого генератора рабочей частоты, и определен ную частоту следования стробирующих импульсов 1 cfр, снимаемую с выхода генера.тора 8 стробирующих импульсов. Причем частота следования стробимпульсов ICTP устанавливается таким образом, чтобь1 преобразованная частота была фиксированной и равной,, например, 20 кГц, т.е. должнб соблюдаться следующее соотношение между частотами: пр . 7 где N - количество периодов Tg рабочей частоты, . которое укладывается в периоде ТСТР« 1/ic-tp следова„, J- - г ния стробирующих импульсов, N- 1,2,3... После этого, в микроп оцессорном блоке 12 вычисляется коэффициент трансформации Q . Одновременно даётся команда цифровым вольтметрам 2 и 7 на измерение амплитуды напряжений UBX Ugj . Результаты измерений через интерфейс 11 заносятся в память микропроцессорного блока 12, где и 0 516 вычисляется емкость С по соотношению (3). Измеритель также позволяет измерять и малые емкости в десятые доли пикофорад по значениям больших эталонных емкостей, номинальные значения которых в коэффициент трансфермации О раз больше. Измерение индуктивности и резисторов происходит аналогичным образом. Таким образом, в пре цлагаемом измерителе параметров двухполюсников увеличивается точность измерения по сравнению с прототипом.

ИЗМЕРИТЕЛЬ RhC-ПАРАМЕТРОВ ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий управляемый генератор рабочей частоты, преобразователь частоты, один из входов которого соединен с первым зажимом для подключения измеряемого двухполюсника и образцовой меры, усилитель промежуточной частоты, соединенный с одним из входов измерительно-вычислительного узла, другой вход последнего соединен с выходом управляемого генератора рабочей частоты, вход которого соединен с управляющим выходом измерительно-вычислительного узла, отличающийся тем, что, с целью повьаиения точности измерения, выход управляемого генератора частоты подключен к второму зажиму для подключения измеряемого двухполюсника, выход преобразователя частоты через усилитель промежуточной частоты соединен с входом образцовой меры, а управлякэдий выход измерительно-вычислительного узла соединен с другим входом преобразователя частоты

Р-СО

W

±