Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника Советский патент 1983 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к измерите ной технике, а именно к измерению и контролю составляющих комплексног сопротивления (проводимости) двухпо люсников. Известно устройство для измерени составляющих комплексного сопротивления двухполюсников, содержащее генератор синусоидального напряжени включенный в диагональ питания изме рительной цепи, составленчой из последовательно соединенных образцо вого двухполюсника и измеряемого ко плексного сопротивления двухполюсни ка, причем вершина измерительной ди Нс1ли заземлена, а вершина диагонали питания, примыкающая к образцовому двухполюснику при последовательной схеме замещения измеряемого комплек ного сопротивления или к измеряемом комплексному сопротивлению при его параллельной схеме замещения, через первый согласующий блок подключена параллельно к опорному входу первог фазочувствительного выпрямителя и первым входам первого И второго блоков деления и через фазовращатель к опорному входу второго фазочувстви-. тельного выпрямителя-, выход которого соединен с вторым входом второго блока деления, второй вход первого блока деления подсоединен к выходу Первого фазочувствительного выпрямителя, вершина диагонали питания, примыкающая к измеряемому комплексному сопротивлению двухполюсника при последовательной схеме замещения или к.образцовому Двухполюснику при его параллельной схеме замещения ,. подключена к входу второго согласующего блока,- выход которого соединен с информационными входами первого и второго фазочувствительных выпрямителей 1. Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, обусловленная отсутствием обратного канала преобразования и нулевого режима в тракте формирования регулирующих воздействий. Известно также устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника, содержёицее генератор синусоидального напряжения, включенный в диагональ питания измерительной цепи, составленной из последовательно.соединенных образцового двухполюсника и измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, причем вершина измерительной диагонали заземлена,а вершина диагонали питания, примыкающая к образцовому двугсполюснику при последовательной схеме замещения измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника или к изме-т ряемому комплексному сопротивлению двухполюсника при его параллельной схеме замещения, через первый согласукиций блок подключена параллельно к опорному входу первого фазочувствительного выпрямителя, к входу перч вого блока умножения, к первым входам первого и второго блоков деления и через фазовраШатель параллельно к входу второго.блока умножения и к опорному входу второго фазочувст ительного выпрямителя, вершина диагонали питания, примыкающая к измеряемому сопротивлению двухполюсника при последовательной схеме замещения измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника или к образцовому двухполюснику при параллельной схеме замещения, через второй согласующий блок подсоединена к одному из входов блока разности, второй и третий входы которого соединены с выходами первого и второго блоков умножения соответственно, выход блока разности подключен параллельно к информационИым входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей соответственно, выходы которых подсоединены параллельно к опорным входам первого и второго блоков деления, к синусоидальным входам блоков умножения и к первым входам блока обработки сигналов соответственно, выход которого подключен к образцовому двухполюснику, выход первого блока деления через первый блок уравновешивания соединен с блоком индикации, а выход второго блока деления через второй блок уравновешивания соединен с вторым блоком индикации, управляющие выходы первого и второго блоков уравновешивания подключены к управляемым входам первого и второго блоков умножения соответственно С2. Недостатком указанного устройства является ограничение функциональных возможностей, обусловленное наличием такого частотно-зависимого блока, как фазовращатель, который не позволяет обеспечить необходимую точность измерения в широком диапазоне частот. Цепь изобретения - расширение функциональных возможностей устройства, заключающееся в обеспечении необходимой точности измерения в достаточно широком .частотном диапазоне. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения составляющих комплексного сопротивения двухполюсника, содержащее генератор синусоидального напряжения, один из зажимов которого подключен параллельно к зажиму измерительной епи, составленной из последовательно соединенных образцового двухпоюсника, однородного .одной из измеяемых составлякнцйх комплексного опротивления двухполюсника и. изме- . яемого двухполюсника, выполненного в виде последовательной схемы замеще ния, примыкающему к образцовому двухполнхзнику, причем вершина соединения образцового и измеряемого двух полюсников заземлена, и квходу первого согласующего блока, выход которого соединен параллельно с опорным входом первого фазочувствительного выпрямителя и с одним из входов первого блока деления и через первый блок умножения подключен к одному из входов блока разности, свободный зажим измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника,через второй согласующий блок подключен к второму входу блока разности, третий вход которого подсоединен к выхо ду второго блока умножения, вход которого соединен параллельно с опор ным входом второго фазочувстйительного выпрямителя и с одним из входов второго блока деления, выход блока разности подключен параллельно к информационным входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей выходы которых подсоединены параллельно к:вторым входам первого и второго блоков деления и к синхронизирующим входам первого и второго блоков умножения соответственно, выход первого блока деления через первый блрк уравновешивания соединен с блоком индикации, а выход второго блока деления через второй блок урав новешивания - с вторым блоком индика ции , управляющие выходы первого и то рого блоков уравновешивания подключе ны к управляемым входам первого и второго блоков умножения соответственно, введены второй образцовый двухполюсник, однородный второй изме ряемой составляющей комплексного сопротивления двухполюсника, третий согласующий блок, причем второй за жим генератора питания соединен параллельно с Одним из зажимов второго образцового двухполюсника и с одним из входов третьего согласующего блока, второй вход которого подключен к вершине соединения второго зажима второго образцового двухполюсника и измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, выходы первого и .второго фазочувствительных выпря,мителей соединены с первым и вторым образцовыми двухполюсниками соответс венно. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2векторная и круговая диаграммы для измерительной цепи, когда исследуеи«лй двухполюсник имеет,например, последовательную схему замещения с емкостным характером и когда в качестве образцовых двухполюсников выб:раны емкостный и резистивный двухполюсники соответственно. , На фиг. 2 обозначены: г с % траектории перемещения потенциальных точек с и d при вариации параметров измерительной цепи; З - предельная траектория перемещения потенциальных точек с и d по о(с и «3 ; вектор, напряжения питания измерительной цепи; . iJj,)- вектор падения напряжения, снимаемого с измеряемого двухполюсника; UQg; вектор падения напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника, однородного активной составляющей измеряемого комплексного сойрртивл ения (КС) двухполюс ника; вектор падения напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника, однородного емкостной составляющей измеряемого КС двухполюсника; 0 -. вектор компенсирующего напряжения; Up - вектор разностного напряжения между векторами 11 и Ug f - фазовый сдвиг Up относительно V- фазовый сдвиг Оjx относительно О, Анализируя круговую и векторйую диагра1 « 1, изображенные на фиг. 2, можно отметить, что при выполнении условия Up S i п Ч О падение напряжения на активной составляющей КС двухполюсника V кч. где К;, козффициент передачи по напряжению Ц . Добиться выполнения уравнения (1) можно, изменяя величину U(x-В то же время U( можно переписать в следующем виде: :uw.. в. . ck так как ikii то выражение (3) можно переписать . ,: - а . Ч - Ма.5 RO-% . где RQ °t9 - образцовый двухполюсник, служащий для выбора предела измерения по активной составляющей комплексного сопротивления. Выражение для реактивной составляющей измеряемого КС двухполюсника

южно получить, выполнив следующие условия:

; (6)

Up.cosf - О

Pc- -jf , (7)

ку

У г. 01

т.е. где К - коэффициент передачи по

напряжению

XQ - образцовый двухполюсник,

служащий для выбора предела изменения по реак1 ивной составляющей комплексного сопротивления.

Как следует из уравнений (5) и (7 в результаты отсчета по измеряемым составлякнцИм КС двухполюсника не войдет частота, так как образцовые двухполюсники однородны RX и Ху.

Выражение (5) и (7) справедливы и для измеряемого КС двухполюсника с индуктивным характером. В этом случа ti качестве реактивного образцового двухполюсника необходимо использоват индуктивность. :. . -Устройство для измерения составляющих КС двухполюсника, представленное на фиг. 1, содержит генератор 1 синусоидального напряжения, измерительную цепь 2, составленную из последовательно включенных первого образцового двухполюсника 3, измеряемого КС двухполюсника 4 и второго образцового двухполюсника 5, первый, второй и третий согласующие бло ки 6,7, 8 и блоки 9 и 10 уьшожения, с коэффициентами передачи 1, блок 11 разности, фазочувствительные выпрямители (ФЧВ) 12 и 13, блоки 14 и 15 деления, блоки 16 и 17 уравновешивания, блоки 18 и .19 индикации.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение OQC, снимаемое с образцового двухполюсника 3, через согласующий блок 6 поступает одновременно на информационный вход блока 9 умноженйя, на опорные входы фазочувствительного выпрямителя 12 и блока 14 деления.

Напряжение , снимаемое с измеряемого КС двухполюсника 4, через согласующий блок 7 подается на один из входов блока 11 разности. Напряжение Udb сь cd снимаемое с образцового двухполюсника 5, через согласующий блок 8 (в качестве которого можно использовать дифференциальный усилитель с большим входным сопротивлением) подается одновременно на информационный вход блока

10умножения, опорные входы фазочувствительного выпрямителя 13 и блока 15 деления.

Сигналы с выходов блоков 9 и 10 умножения, пропорциональные Kv-K-i.- УК-) и UKXPEKH- UKX, поступают на второй и третий входы блока 11 разности. На выходе блока 11 разности формируется сигнал, пропорциональный йц- , который одновремен.но подается на информационные входы ФЧВ 12 и 13. Сигналы с выходов блока

11и ФЧВ 12, пропорциональные Up sin и Upcos Ч , поступают одновременно на информационные входы блоков 14 и 15 деления, на синхронизирующие входы блоков 9 и 10 умножения и на управление образцовыми двухполюсниками 3 и 5. На выходах блоков 14 и

15 деления (в качестве которых могут быть использованы амплитудные анализаторы) получаем сигналы в виде кодов чисел, дропррциональные

UpCOsV

Tj-. которые постуиао

пают на входы блоков 16 и 17 уравновешивания и осуществляют изменение коэффициентов передачи блоков , 9 и 10 умножения до получения на выходах ФЧВ 12 и 13 нулевых.значений сигналов.

Применение изобретения обеспечивает по сравнению с известными более широкие функциональные возможности, заключающиеся в обеспечении необходимой точности измерения в широком диапазоне частот, что позволит использовать предлагаемое устройство в радиотехнических системах измерения.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВУХПОЛЮСНИКА, содержащее генератор синусоидального напряжения, один из зажимов которого подключен параллельно к зажиму измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных образцового двухполюсника, однородного одной из измеряемых составляющих комплексного сопротивления двухполюсника и измеряемого двухполюсника, выполненного в виде последовательной схемы замещения, примыкающему к образцовому двухполюснику, причем вершина соединения образцового и измеряемого двухполюсников заземлена , и к входу первого согласующего блока, выход которого, соединен параллельно с опорным входом первого фазочувствительного выпрямителя и с одним из входов первого блока деления и через первый блок .. умножения подключен к одному из входов блока разности , свободный зажим измеряемого комплексного сопротивле,ния двухполюсника через второй согласующий блок подключен к второму входу блока разности, третий вход которого ; подсоединен к выходу второго блока умножения, вход которого соединен параллельно с опорным входом второго фазочувствительного выпрямителя и с одним из входов второго блока деления, выход блока разности подключен параллельно к информационным входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей, выходы которых подсоединены параллельно к вторым входам первого и второго блоков деления и к синхронизирующим входам первого и второго блоков умножения соответственно, выход первого блока деления через первый блок уравновешивания соединен с блоком индикации, а выход второго блока деления через второй блок уравновешивания соединен со вто(Л рым блоком индикации, управляющие выходы первого и второго блоков уравновешивания подключены к управляемым входам первого и второго блоков умножения соответственно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей,в него введены ВТОРОЙ образцовый двухполюсник, однородный второй измеряемой составляющей комплексного сопроINP тивления двухполюсника, третий согласующий блок, причем второй зажим геOt нератора питания соединен параллельо но с одним из зажимов второго образцового двухполюсника и с одним из Oi входов третьего согласующего блока, IND второй вход которого .подключен к вершине соединения второго зажима второго образцового; двухполюсника и измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, выходы первого и второго фазочувствительных выпрямителей соединены с первым и вторым образцовыми двухполюсниками соответственно.