Устройство для измерения параметров комплексного нерезонансного двухэлементного двухполюсника (его варианты) Советский патент 1983 года по МПК G01R27/02 

преобразователя является вход блока формирования опорного сигнала, соединенный с информационным входом фаэочувствительного выпрямителя,, опорный вход которого соединен с вглходом блока формирования опорного сигнала, выход фазочувствительного выпрямителя подключен к входу блока Обработки сигналов, первый и второй

выходы блока управления подсоединена соответственно к управляющим входам блока фopгvIиpoБaния опорного сигнала и блока обработки сигналов,-а третий является управляющим выходом функционального преобразователя, а информационным выходом которого является выход блока обработки сигна лов.

1. Устройство для измерения . параметров комплексного нерезонанс-4 ного двухэлементного двухполюсника, содержащее источник гармони.ческого сигнала, один из зажимов которого подсоединен к общей шине, а второй зажим соединен ;с одним из зажимов измерительной ветви, составленной из последовательно соединенных исследуемого комплексного двухэлементного двухполюсника и образцового двухполюсника, однородного по характеру сопротивления одной из составляющих исследуемого комплексного двухполюсника, а вершина измерительной ветви, примыкающая к зажимам образцового и исследуемогС комплексного двухполюсников, подключена через преобразователь тока к выходу функционального преобразователя, отличающееся . тем, что, с целью повышения точности измерения параметров исследуемого комплексного двухэлементного двухполюсника, в него введен ключ, управляющий вход которого соединен с одним из выходов функционального . преобразователя, первый и второй зажимы ключа подсоединены к первому ft второму зажимам источника гармр.нического сигнала,а третий зажим I ключа подсоединен, при последовательной схеме замещения исследуемого комплексного двухполюсника, к образцовом двухполюснику. 2.Устройство для измерения параметров комплексного нерезо ансного двухэлементного двухполюсника, содержащее источник гармонического сигнала, один кз зажимов которого подсоединен к общей шине, а второй зажим соединен с одним из зажимов измерительной ветвр;, -составленно-й из последовательно соединенных исследуемого комплексного двухэлементного двухполюсника и образцового двухполюсника, однородного по характеру сопротивления одной из состав- . (Л ляющих исследуемаго комплексного двухполюсника, а вершина измерительной ветви, примыкающая к зажимам образцового и. исследуемого комплексного двухполюсников, подключена через преобразователь тока к входу функционального преобразователя, о тли чающееся тем-, что, с целью повышения точности измерения параметров исследуемого комплексного 4 У1 : двухэлементного двухполюсника/ в него введен ключ, правляющий вход которого соединен с одним из выходов функционального преобразо;вателя, первый и второй зажигл клю. D1 .ча подсоединены к первому и второму :зажимам источника гармонического сигнала, а третий зажим ключа пoдcoe ч.нeн, при параллельной схеме -замещения исследуемого комплексного двухэлементного двухполюсника, к иссле.дуемому комплексному двухполюснику. 3,Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю, щ е е с я тем, что функциональный преобразователь содержит |блок управления, блок формирования опорного сигнала, фазочувствительный iвыпрямитель и блок обработки сигна- . |лов, причем входом функционального

1

I

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам измерения параметров комплексного двухполюсника, и может бытьиспользовано для построения, например, преобразователей абсолютного значения любой из составляющих комплексного двухполюсника в активные в ели чи ны.

Известно устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления, содержащее генератор синусоидального- сигнала, выходные зажимыкоторого подключены к. измерительной цепи, составляющей из последовательно соединенных образцового и измеряемого элементов. Параллельно образцовому и измеряемому элементам подключены входы согласующих, блоков, выходы которых подключены к входам функционального преобразователя 11.

Недостатком данного j стройclraa является погрешность вследствие конечного значения входных комплексных сопротивлений согласующих блоков.

Известно устройство для измерения параметров исследуемого комплексного нереэонансного двухэлементного сопротивления двухполюсника, содержащее измерительную ветвь, составленную из последовательно соединенных образцового и исследуемого комплексного сопротивления двухполюсников, одна из вершин питания кoтopoй t примык ающая к исследуемому комплексному сопротивлению двухполюсника, соединена с одним из зажимов источника гармонического сигнала и через первый согласующий блок с одним из - входов функционального преобразователя, вторая вершина питания измерительной ветви, примыкающая к образцовому двухполюснику, подсоединена к второму зажиMJ источника гармонического сигнала и общей шине, а вершина измерительной ветви, приг-мкающая к зажимам oбpaзцoвoгb и исследуемого комплекс ного сопротивления двухполюсников, подключена через второй согласующий блок к второму входу функционального преобразователя 2.

Недостатком известного устройства является методичеркая ошибка от конечного значения комплексных сопротивлений согласую-цщх блоков .

Цель изобретения - повышение точности измерения путем исключения зависимости результата преобразования от конечного значения, внут;реннего комплексного сопротивления согласующих блоков.

Указанная цель достигается, тем, что устройство для измерения параметров комплексного нерезонансного двухэлементного двухполюсника, содерлсащее источник гармонического сигнала, один из зажимов которого подсоединен - к общей шине, а второй зажим соединен с одним из з.ажимов измерительной ветви, составленной из последовательно соединенных исследуемого комплексного двухэлементного двухполюсника и образцового двухполюсника, однородного по характеру сопротивления одной из составляющих исследуемого комплексного двухполюсника, а вершина измерительной ветви, примыкающая к зажима образцового и исследуемого комплексного двухполюсников, подключена через преобразователь тока к входу функционального преобразователя, .введен ключ, управляющий вход которго соединен с одним из выходов функционального преобразователя, первый второй зажимы ключа подсоединены ж первому и второму входу зажимам источника гармонического сигнала, а третий зажим ключа подсоединен при последовательной схеме замещения иссле.оуемого коь.-шлексного двухполюсника, к образцовому двухполюснику.

В устройство для измерения параметров кo mлeкcнoгo нерезонансного двухэлементного двухполюсника, содержащее источник гармонического усигнала, один из зажимов которого подсоединен к общей шине, а вто;рой зажим соединен с, одним из зажимов-измерительной ветви, соеавленной из последовательно соединенных исследуемого комплексного вухэлементного двухполюсника и бразцового двухполюсника, однородного по характеру сопротивления дной из составляющих исследуемого комплексного двухполюсника, а вершина измерительной ветви, примыкающая к зажимам образцового и исследуемого комплексного двухпоюсников, подключена через преобразователь тока к входу функционального преобразователя, введен ключ, управляющий вход которсэго соединен с одним из выходов функционального преобразователя, первый и второй зажимы ключа подсоединены к первому и второму зажимам источника гармонического сигнала, а третий зажим ключа подсоединен, при паралельной схеме замещения исследуемого комплексного двухэлементного двухполюсника, к исследуемому комплексному двухполюснику.

Кроме того, указанная цель гложет быть достигнута тем, что функциональный преобразователь содержит блок управления, формирования опорного сигнала, фазочувствительный выпрямитель и блок обработки сигналов, причем первый вход функционального преобразователя подсоединен к входу блока формирования опорного сигнала и к информационному входу фазрчувствительного выпрямителя , опорный вход которого соединен с выходом блока формирования опорного сигнала, выход фазочувствительного выпрямителя подключен к входу блока обработки сигналов, первый, второй и третий выходы блока управления подсоединены соответственно к управляющим входам блока формирования опорного сигнала, блока обработки сигналов и к первому выхоДУ функционального преобразов-ателя второй выход которого подключен к выходу блока обработки сигналов. ;

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит источник 1 гармонического сигнала, шину 2 .управления ключа 3, образцовый двухполюсник или исследуемый комплексный двухполюсник 4 соответственна при последовательно или параллельной схеме замещения исследуемого комплексного двухполюсника, исследуемый, комплексный двухполюсник ипи образцовый двухполюсник 5, соответг ственно при последовательной и парал. лельной схеме замещения исследуемого комплексного двухполюсника, преоб разователь 6 тока, функциональный преобразователь 7, содержащий блок 8 формирования опорного сигнала, блок 9 управления, фазочувствительный

выпрямитель 10 и блок 11 обработки сигналов.

При последовательной схеме замещения 4 - образцовый двухполюсник, , 5 - исследуемый комплексный двухполюсник. В общем виде сопротивление исследуемого комплексного двухэлементного двухполюсника имеет вид Z р + j-j- , а образцовый двухполюсник ot- однороден по характеру составляющей р исследуемого комплексного двухполюсника 2 . В зависимости от вида измерительной цепи р) и oi, могут иметь как активное (резистивное ) сопротивление, так и реактивное, а соответственно реактивное и активное. Сопротивление преобразователя тока может иметь комплексный характер и запишем его в виде Z У+/Л.

Выражение для тока через преобразователь тока в первом положении ключа 3 ( образцовый двухполюсник подключен к BTOpoN-iy зажиму источника 1 гармонического сигналаj имеет

°™ ,

V (с1 li)+c(.ft-Л-g-+ 3 ( л)+ Р - -A-i-t-d -)

.После замены

2|, p--A(ci--()+otp,-Z A-TV-+X| -Aci. синфазная, и квадратурная составляю(Ofie тока

относительно напряжения

примут вид : Р

Ахмплитудное значение тока 1 имеет вид.v,

(1)

I

0

Фазовый сдвиг тока

относитель1 . запишется ко напряжения питания

(2)

; i arcig z

f

5

Выражение для тока через преоб.разователь тока во втором положении ключа 3 (образцовый двухполюсник подключен к первому зажиму источника Д 50 гармонического сигнала) имеет-вид

1 ,Vf-(fi) f

а амплитудное значение тока

55

1 о :: V V SUSIX(3)

.

Фазовыйсдвиг тока .

относительно напряжения питания : равен .

+ |Ь)Л(

(4;

I - .-ли-. T-VO- I ;

р

)

-e. .(,

Разностный фазовый сдвиг токаV относительно тока V равен

.--.,-ct Hig -- s-f ««Согласно 5 следует

cos t.:vf.)-co-sarciie i jf б)

На основании выражений (1), (2) и ( йолучают уравнение преобразования для составляю.щйй исследуемого комплексного двухполюсника, однородной образцовому двухполюснику

а . . (8), Уравнение преобразования для

составляющей исследьемого ко1 тл€ кского двухполюсника, Е еоднородной об разцовом5 двухполюснику, с учетом выражений (1), (З) и (7) имеет

45iK,

Г- (9)

Уравнения преобразования составляющих исследуемого комплексного двухэлементного двухпотаосника при его параллельной схеме замещения : имеют аналогичный вид (8) и(9), а Параметры d.,, и -j имеют размерность проводимости.

Устройство работает следующим образом,

В первом такте измерения по команде с третьего выхода блока, 9 уп равления,. передаваемой по шине 2, ключ 3 подсоединяет зажим ci , примыкающий, например, к образдовоьгу двухполюснику 4, к зажиму 4 , примыкающему к общей шине,,С выхода преобразователя сигнал i,j поступает на вход блока 8 фор:мирования опорного сигнала и информационный вход фазочувствительного выпрямителя 10. Сигнал с выхода выпрямителя 10, пропорциональный проекции тока на опорный вектор, поступает на вход блока 11 обработки сигналов и запоминаетсЯс Так как в первом такте измерения опорный сигнал с выхода блока 8 фop шpoзaния опорного сигнала сформирован по команде с первого выхода блока 9 управления совпадающим по фазе с информационным сигналом 1. на информационном входе выпрямителя 10f то на его выходе формируется сигнал пропорциональный aмплитyднo sy значению тока h .

Во втором такте измерения по ко манде с блока 9-управления, передавае «юй по шине 2, ключ. 3 подсоединяет зажим d , примыкающий к-образцовому двухполюснику 4, к зажиму о ,, примыкающему к исследуемому комплексному двухполюснику 5. С выхда преобразователя 6 тока сигнал поступает на вход блока 8 формирования опорного сигНсша и. информационный вход выпрямителя 10, на опоный вход которого поступает сигнал (меандр с периодом, равным периоду напряжения питания измерительной цепи) с выхода блока 8, сформированный по команде с первого выхода блока управления 9 синфазным с информационным сигналом , полученным в первом такте измерения. Сигна с фазочувствительного выпрямителя

10пропорциональный проекции информационного сигнсша 1 на опорный, т,е, i С05 (Ч|,(.р) , по ступает на блок

11обработки сигналов, который.форыирует по команде с второго выхода блока 9 управления информацию о составляющей исследуемого комплексного 71вухполюсника 5,однородной похарактеру сопротивления образцовому двухполюснику 4. Для получения информации о составляющ.ей исследуемого комплексного двухполюсника неоднородной по характеру сопротивления образцовому двухполюснику , блок формирует сигнал (меандр) по ком-анд с первого выходу блока 9управления, сдвинутый на fХ/2 относительно информагдионного сигнала полученного в первомтактеизмерения,Сигнал с выхода фазочувствительного выпрямителя 10, пропорциональный проекции информационного сигнала

i на опорный, т.е 1 Вiih (V -tVi}, поступает на блок 11, который по команде с второго выхода блока 9 управления форг«1рует сигнал, несусшй информацию об измеряемой состав-ляющей исследуемого комплексного двухполюсника„

При измерении на постоянном токе напримерр сопротивления резисторов уравнение преобразования существенно упрощается и имеет вид, когда ключ 3 и двухполюсник 4 соответственно R и Ry Ч- ИЛИ

Ь.

Vln

&S.-G

U

когда ключ и двухполлосник Q И Предлагаемое устройство позволяет существенно повысить точ. ность измерения.,