Цифровой измеритель параметров комплексных сопротивлений, емкости и индуктивности Советский патент 1983 года по МПК G01R27/02 G01R27/26 

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для измерения параметров электро радиоцепей, таких как составляющие полного сопротйвпения и полной индуктивности, емкости С и ее тангенса угла потерь tgO , индуктивнос ти Ь и ее добротности Q . Известен цифровой измеритель сопротивления, емкости и индуктивности, содержащий генератор синусоидального напряжения, измеритель ную цепь с образцовым и измеряемым элементами, три коммутатора, нудьорган, блок управления, йремяимпуль ный генератор, состоящий из генератора импульсов и п1Ьеобразователя н пряжение - время, суммирующий счетчи блок переноса, вычитающий счетчик и блок деления Cl. Недостатком указанного измерителя является низкая, практически нулевая помехозащищенность от влия ния внешних помех и высших гармони в измерительных сигналах, что обус ловлено измерением параметров элек рорадиоцепей по мгновенным значени ям сигналов. При таком методе измер ния любое отклонение сигналов от синусоидсшьной формы непосредствен но входит в погрешность- измерения, которая может оказаться недопустиМО большой. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой измеритель параметров комплексных сопротивлений, емкости и и дуктивности, содержащий блок регистрации , генератор синусоидгшьного напряжения, выходом соединенный с п вым входом блока управления и с вхо дом преобразорателя сопротивление напряжение, два сигнальных входа ко торого соединены с соответствующими входными зажимами измерителя, а выход преобразователя сопротивление напряжение подключен к второму входу блока управления, первым и вторы выходами подключенного к соответствующим входам временных дискриминат ров, выходы которых и третий выход блока управления соединены с соответствующими входами временного селектора, выход которого соединен с входом коммутатора L2. Недостатками известного измерителя являются, невысоксш точность измерений и значительно узкий частотный диапазон измерений, обусловленный использованием амплитудных детектороэ и блока деления напряжений. Цель изобретения - повышение точ ности и {Расширение частотного -диапазона измерений. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель параметров комплексных сопротивлеНИИ, емкости и индуктивности, соД€ ржащий блок регистрации, генератор синусоидального напряжения, вы,ходом соединенный с первым входом блока управления и с входом преобразователя сопротивление - напряжение , два сигнальных входа которого соединены с соответствующими входными зажимами измерителя, а выход преобразователя сопротивление - напряжение подключен к второму входу блока управления, первым и вторым выходами подключенного к сбответствующим входам временных дискриминаторов, выходы которых и третий выход блока управления соединены с соот ветствующими входами временного селектора, выход которого соединен с входом коммутатора, введены преобразователь напряжение - частсЛга, перемножи ель, делитель кодов и преобразователь период - код, при этом блок управления через преобразователь напряжение - частота соединен с входом временного селектора, пятый выход блока управления подключен к управляющему входу коммутатрра, два входа делителя кодов соединены с соответствующими выходами коммутатора, а вьксод делителя кодов соединен с первым рходом блока регистрации непосредственно и с вторым входом через пере множит ель, второй вход которого соединен с выходом преобразователя период - код, входом соединенного с выходом второго временного дискриминатора. На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого измерителя/ на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его работу, Измеритель (фиг. 1 содержит генератор 1 синусоидального; напряжения, преобразователь 2 сопротивление- напряжение, блок 3 управления, преобразователь 4 напряжение - частота, временные дискриминаторы 5 и 6, временной селектор 7, коммута- тор 8, делитель 9 кодов, преобразо-ватель 10 период - код, перемножитель 11 кодов, блок 12 регистрации и входные клеммы 13-и 14 измерителя, Zx - исследуемая злектрорадиоцепь. . Устройство работает следующим образом. Цифровой измеритель работает в нескольких режимах, задаваемых блоком 3 управления. Последний обес.пёчивает переключение выходных сигналов, подаваемых на входы преобразователя 4 напряжение - частбта и временные дискриминаторы 5 и 6, и перестройку режимов работы временного селектора 7 и коммутатора 8. Во всех режимах работы измерителя синусоидальное напряжение U(t) с выхода генератора 1 подается на входы преобразователя 2 сопротивление - напряжение и блока 3 управле ния. Это напряжение и ток в измеря ;мом сопротивлений х могут быть описаны математическими выражениями:. Utt)U «sivm)-t:iU) VШ--,«,in(),W где ilyj, , 1 - амплитуды соответственно синусоидальног напряжения на выходе генератора 1 и тока . . в цепи 7.К. ; If - фазовый сдвиг между . напряжением и током, равный аргументу комплекса полного сопротивления Zx . Обычно ток -i ({;) преобразуют в пропорциональное напряжение Uy Шна образцовом сопротивлении R. , включенном последовательно с сопротив.лейием Zy г .t) ll, TK - амплитуда напряжения на обр.азцовом сопротивлении R.O . Режим измерения составляющих комплексного сопротивления. .В этом режиме блок 3 управления находится в таком состоянии, что напряжение UCt) по его первому выхо ду подается на вход преобразователя 4 напряжение - частота и по второму выходу на временной дискриминатор 5, а напряжение (3 Ci) по третьему выходу - на временной дискриминатор 6. Преобразователь 4 напряже, ние - частота преобразует входное напряжение Ot-t) в пропорциональное значение частоты следования импуль fiibkcjoct), (&; где К - коэффициент преобразовани Временные дискриминаторы 5 и 6 B Оделяют моменты переходов поступающих на них напряжений через нули и положительные мaкcимy ы. В этимоме ты времени на выходах дискриминатор формируются управлякицие сигналы, которые подаются нгГ временной селе тор 7. Последний по этим управляющ сигналам формирует в зависимости от измеряемого параметра определен ный временной интервал и в течение этого интервала пропускает импульсы с выхода преобразователя 4 напряже ние - частота на вход коммутатора в. Измерение каждой из составляющи комплексного сопротивления осущест вляется в два этапа. При измерении активной составляющей (активного сопротивления) ft временной селектор-7 на первом этапе открывается на время . За это время через временной селектор 7 с преобразователя 4 напряжение частота поступит количество импуль- «- сов, равное N. -- У itoat, (6) i. или с учетом равенства (5 (.(i) - . ti Подставляя в выражение (7 соотношение (1| и переходя к переменной интегрирования - 14) fc,получим )( Ч Uw, - tosif.CB) Количество импульсов N g вводится через коммутатор 8 в делитель 9 кодов по его первому входу. На этом завершается первый этап измерения активной составляющей R, . На втором этапе на вход- преобразователя 4 напряжение - частота подается напряжение 0 (-fc). , а частота на выходе преобразователя 4 может быть определена из выражения W--Kf((i.). () По сигналам блока 3 управления Временной селектор 7 переводится в режим работы, соответствующий выд«- . лению BpeMeHHot-o интервала а коммутатор 8 - в состояние, при котором выход временного селектора 7 подключается к второму входу делителя 9 кодов. В течении времени открытого состояния временного селектора 7 с выхода преобразователя 4 через коммутатор 8 на второй вход делителя 9 кодов поступит.число .импульсов,, равное ih/«at. ilj jf«w-4)dJ.,iK,,,: ; , В этом случае на выходе делителя 9 кодов образуется число импульсов N liRL-JL . %г i, w. . где активная составляющая сопротивления Zy , , код активной составi ляющей) % |( 2- - коэффициент пропорцио 2.Ко нальности, обратный дискретности отсчета. Код NR поступает в блок 12 регистрации.. При измерении реактивной составляющей У сопротивления i первый этап аналогичен этапу измерения R за исключением того, что временной селектор 7 открывается на времяб и в течение этого времени через него и через коммутатор 8 на первый вход делителя 9 кодов поступает с прео разователя 4 число импул сов равное , (t)atV: Juct)at -Ьа KfUni ) ш Второй этап измерения составляющей Л не отличается от второго эта па измерения составляющей R , т.е . Тогда на выходе делителя 9 кодов получим - 4-4 9™Ч.Х-,,(„ц.,,„ где )(,invf- реактивнгш составлягаца сопротивления 7. х . Код Ку , пропорциональный реактивной составляющей X , подается в блок 12 регистрации. Режим измерения составляющих комплексной проводимости. В этом режиме на первом этапе измерения активной составляющей проводимости G блока 3 управления н вход преобразователя 4 подается напряжение Uy((t), временной селектор 7 открывается на время и на первый вход делителя 9 кодов поступает количество импульсов,равное 1г Mw. , -- Г (i)dt. sw ()dol ,Ro -cosi.04); На втором этапе на вход преобразова теля 4 подается напряжение U (-t) , временной селектор открывается на время-Ь Ьо и второй вход делителя 9 кодов поступает количество импульсов, равное 4,-ltwat. .- М-.,, VO. На выходе делителя 9 кодов получают код, пропррционашьный значению проводимости ; Г « t-t-- - v costl k i.) где,,-. -M -полная проводимость; (j.-y-x.cosV -активная состав ляющая полной проводимости, . - коэффициент пропорциональности, обратный дискретности отсчета проводииости. При измерении реактивной составляющей в полной проводимости х на вход преобразователя 4 на первом этапе подается напряжение 0(67 и временной селектор 7 открывается на время Ьл-Ьд втором этапе на вход преобразователя 4 подается напряжение U (-Ь) и временной селектор 7 открывается навремя Далее измеритель работает так же, как при измерении активной составhяiotIseй полной проводимости. В результате на первом этапе в блок 9 деления по первому входу поступит количество импульсов, равное «Br-jl.) . Та -/2 .йк,(«; а на втором этапе в блок 9 деления по второму входу поступит количество импульсов, равное Ha выходе блока 9 деления образуется код, пропорциональный реактивной .составляющей проводимости В: - --r-fc V-T- x vb; b Vxsiwf. Режим измерения индуктивности и ее добротности. . Измерение индуктивности основано на использовании известного соотношения между реактивной составляющей X и частотой W J . 1(1 iw аТГ Т - период синусоидального напряжения, при котором производится измерение. Соотношение (20} в измерителе . реализуется следукицим образом. Получают код М х реа:ктивной составляэтцей сопротивления согласно фopмyf ле(13 .. Этот код подают на первый вход перемножителя 11 кодов, на второй вход которого поступаем код . периода с выхода преобразователя 10 период - код. Код ц получают методом последовательного счета, т.е. путем заполнения импульсами образцовой частоты периода Т , и он равен . (2i;.

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ, ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИ, содержащий блок регистрации, генератор синусоидального нглряжения, выходо соединенный с первым входом блока управления и с входом преобразователя сопротивление - напряжение,два сигнальных входа которого соединен с соответствующими входными зажимами измерителя, а выход преобразо вателя сопротивление - напряжение по ключен к второму входу блока управ ления, первым и вторым выходами ; подключенного к соответствукняим входам временных дискриминаторов, выходы которых и третий выход блока управления соединены с соответствующими входами временного селектора, выход которого соединен с входом коммутатора, отличающийс. я тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона измерений, в него введены преобразователь напряжение - частота, перемножитель, делитель кодов и преобразователь период - код,при этом блок управления через преобразователь напряжение - частота соединен с входом временного селектора, пятый выход блока управления подключен к управляющему входу коммутатора, два входа делителя кодов соединены с соответствующими выходами коммутатора, а выход делителя коде соединен с первым входом блока регистрации непосредственно и с вторым его входом через перемножитель, второй вход которого соединен с выходом преобразователя период - код,входом соединенного с выходом второго, временного дискриминатора.