Измеритель параметров пассивных двухполюсников Советский патент 1983 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров двух полюсников со схемой замещения в виде параллельного соединения сопротирленйя, индуктивности и емкости. Известно устройство для измерения параметров параллельного последовательного или смешанного соединений, колебательного контура, содержащее источник питания с изменяемой частотой, выходом соединенным с входом измерительного преобразователя в виде параллельного контура и формирова телями первого, второго и третьего компенсирующих сигналов. Выходы измерительного преобразователя и форми рователя через преобразователь тока в напряжение подключены входам фазочувствительного детектора к-вадратуры, блока умножения (деления) на частоту, нуль-индикатору. Последние через исполнительные элементы соединены с управляющими входами соответственно первого, второго,тре тьего компенсирующих сигнаЛовС . Недостатком устройства является невозможность использования его для измерения параметров двухполюсников со смешанной схемой соединения элементов в схеме замещения, .Наиболее близким к предложенному является устройство, содержащее источник питания с изменяемой частотой, выходом соединенный с входами измерительного преобразователя, формирователем первого и второго компенсирующего сигналов, причем выходы измерительного преобразователя и формирователя первого компенсирующего сигнала со. с входами пер вого вычитающего устройства, выходы индикаторов нуля соединены с управляющими входами формирователей второ го и третьего компенсирующих сигналов, а формирователь второго компен. сирующего сигнала подключен к формирователю третьего компенсирующего сиг нала, выход которого соединен с-вторым входом второго вычита}пцего устройства с выходом, подключенным к входу индикатора нуля. Первый вход второго вычитающего устройства соединен с вы ходом четвертого формирователя компенсирующего сигнала с входом, подключенным к источнику питания. Выход измерительного преобразователя соеди нен также с третьим входом второго вычитающего устройства, а выходы фор мирователей первого и четвертого ком пенсирующих сигналов соединены с входами третьего вычитающего устройства, подключенным к первому входу индикатора равенства амплитуд, второй вход которого соединен с выходом первого вычитающего устройства и входом амплитудного детектора огибающей , выход которого соединен с первы формирователем кокпенсируюв 9го сигнала, а выход индикатора равенства амплитуд соединен с четвертым формирователем компенсирующего сигнала12. Однако этим устройством можно измерять параметры только иерезонансных трехэлементных двухполюсников. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей измерителя за счет осуществления измерения как параметров нерезонансных, так и резонансных трехэлементньк двух(/ полюсников. Цель достигается тем, что в измеритель параметров пассивных двухполюсников, содержащий- источник питания с изменяемей частотой, выходом соединенным с входами измерительного преобразователя, формирователей первого и второго компенсирующего сигналов, причем выходы измери тельного преобразователя и формирователя . первого компенсируквдего сигнала соединены с входами первого вычитающего блока, а формирователь второго компенсирующего сигнала подклю / чен к формирователю третьего компенсирующего сигнала, выход которого соединен с вторым входом второго вычитающего блока, выход которого подключен к входу индикатора .нуля, выходу которого соединены с управлянвдими входами формирователей второго и третьего компенсирующих сигналов, при этом входы трех отсчетных блоков соединены соответственно с выходами формирователей первого, второго и третьего компенсирующих сигналов, введены.блок выделения активной и реактивной составляющих, делительный блок, блок умножения на частоту,экстремально-модуляционная система, дополнительный отсчетный блок, причем первый вход второго вычитающего бло-; ка соединен с вторым выходом первого вычитающего блока, первый выход которого подключен к входу блока вы еления .активной и реактивной состаВляюЩих, оба выхода которого соединены с входами делительного блока, выход которого соединен с входом блока умножения на частоту, выход которого подключен к четвер тому отсчетному блоку и к экстремальномодуляционной системе, выходами соединенной с источником питания и формирователем первого компенсирующего сигн.ала. Измерительный преобразователь содержит операционный усилитель, между инвертирующим входом и выходом которого подключены зажимы для подключения измеряемого сопротивления, причем вход и выход измерительног.о преобразователя соединены qooTвественно с инвертирующим входЪм и выходом операционного усилителя через сопротивления, а неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общей шиной. На фиг, 1 показана схема устрой ства; на фиг. 2 - 5 - схемы двухполюсников, параметры которых могут измеряться предлагаемам устройством.. I Устройство содержит источник 1 питания с изменяемой частотой. К его выходу подключены измерительйы преобразователь 2, содержащий иссл дуемый трехэлементный двухполюсник и формирователь 3 первого компенси рунадего сигнала, йлходы последних динены с входами первого вычитающе блока 4, Блок 5 служит для выделен активной и реактивной составляющих выходного сигнала вычитающего блока 4. К входам делимого и делителя делительного блока 6 могут подключаться соответственно либо первый и второй, либо второй и первый выходы блока 5 .Выход блока 6 соединен с блоком умножения (деления) на . частоту. Вход экстремальяо-модуляционной системы 8 соединен с выходом блока 7, а каходы - с источником 1 питания и с управляющим вход формирователя 3 первого компенсиру ющего сигнала. Первый выход служит для управления по.определенном закону частотой источника питания, а второй - для изменения размера первого компенсирующего сигнала. Формирователи 9,10 второго и Треть го компенсирующих сигналов соедине ны последовательно, причем вход пе вого подключен к источнику питания а выход второго - к второму входу второго вычитающего блока 11. .Ин. дикатор нуля 12 имеет два выхоЬа, служащие для управления размерами второго и Третьего компенсирующих сигналов а его входы соединены с вычитающим блоком 11 и источником питания. Oтcчeтныe Jблoки 13-15 соединены с формирователями первого 3, второго 9 и третьего 10 компенсирующих сигналов, а отсчетный блок 16 включен на выходе блока Т. Устройство работает следующим эбразом. На выходе измерительного преобразователя 2 действует ток равный (.). (1 где Е - напряжение источника питания 1; / На другом входе вычитающего блока „действует ток, равный D reju; а разность токов на его выходе соот ветствует 4 и- K ( fejНа первом выходе блока 5 выделяется реактивная составляющая, а на втором - активная составляющая , а на выходе делительного блока б с коэффициентом передачи К действует напряя ение й, К, .пропорциональное отношению реактивной составляющей тока 3 к его активной составляющей. На. выходе блока 7 деления (умножения) на частоту юс коэффициентом передачи K-j имеет место напряжение «JI- S-Y PV) Экстремально-модуляционная система 8 задает закон модуляции частоты источнику питания и .управляет формирователем первого компенсирунлцего . сиг- . нала, меняя при этом размер тока а(Сз) до тех пор, пока на выходе блока деления 7 не появляется напряжение, не зависящее от частоты.Последнее условие, как это следует из выражения (5), выполняется при установлении соотношения U.(6) определяться либо Параметр L 2 по значению Cj ,либо по значению тока По,. А в последнем случае в качестве отсчетного устройства 15 может использоваться измеритель тока. После выполнения условия (6) ток л на выходе первого вычитающего устройства 4 становится равным SJ-j- jujC,, а на выходе второго вычитающего устройства имеет при Ve(: ЯГ2 2 Индикатор нуля 12 воздействует на формирователя компенсирующих сигналов 9 и 10 до выполнения условия 3- 0, что имеет место при ЧГ2 РАР. С2 ЦоРПараметры д„ и С определяют, согласно последним соотношениям по Рд и Цр значениям которых пропорциональны показания отсчетных устройств 14и 13. Показания последних могут быть функционально связаны с размером управляющих воздействий, тогда в качестве устройства 13 и 14 могут быть использованы, в частности, измерители тока или напряжения.

Относительный параметр двухэлементной части двухполюсника определяется по отсчетному блоку 16, Качестве которого может быть использоран вольтметр, действительно, после выполнения условия (6) выходное напряжение блока 7 -

0,.-к,к,-.

пропорционально относительному па.раметру двухэлементной части двухполюсника.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определять четыре параметра трехэлементных двухполюсНИКОВ, в которых активное сопротивле Ние составляет один из элементов двухэлементной части.

В случаях, когда ,Б схеме замещения- двухполюсника два элемента имеют реактивный характер, делительный блок б работает в режиме Д Д . (т.е. на вход делимого подключается выход реактивной части составляющей блока 5, а на вход делителя б - выход активной составляющей блока 5).

При этом режиме делительного блока б блок 7 переводится в режим хцк если в двухэлементной части двухполюсника, .показанного ,на.фиг. 2 (фиг. 3),.имеется.ИНДУКТИВНОСТЬ (ем.кость). Если же в двухэлементной части двухполюсника, показанного на фиг. 2 (фиг. 3 ) имеется емкость (индуктивность), .то блок 7 переводится в режим:W..

В.случаях, когда в схеме замещеВИЯ двухполюсника два элемента имеют активный характер, делительнЕЛй блок работает в режиме (т.е. на вход делимого подключается выход

активной составляющей блока 5, а . на вход делителя - выход реактивной составляющей блока 5 ).

При этом режиме делительного блока б блок 7 переводится в режим Xiuj, если в двухэлементной части двухполюсника, показанного на фиг. 2(фиг.З имеется -емкость (индуктивность).Если же в двухэлементной части двухполюсника, показанного на фиг. 2(фиг.З имеется индуктивность (емкость),то блок 7 переводится в режимiuJ.

В случае двyxпoJJюcникoв по схемгш показаннь1М на фиг. 4 и 5, блок б работает в режиме 0.,./Ре34. Блок 7 устанавливается в режимгхои, если в схеме, показанной на фиг 4(фиг,5) к двухэлементной части относится емкость (индуктивность).-Блок 7 устанавливается в режим:jtси, .если в схеме, представленной на фиг.4 (фиг.5), к двухэлементной части относите индуктивйость (емкость).

Двухполюсники, показанные на фиг, 2 и 4, включаются в измерительный преобразователь 2 .(фиг, 1) вместо двухполюсника из элементов L, Cg, 92 при этом формирователь первого, второго и третьего компенсирующихсигнало долженТгибо представлять,дибо имитировать элементы дуальные соответствующим параметрам схемы замещения исследуемого двухполюсника. При исследовании двухполюсника, показанного на фиг. 4, формирователи второго 9 и третьего 10 ;Компенсирующих сигналов должны включаться- параллельно.

Двухполюсники, показанные на фиг, 3 и 5, сами образуют, измерительный преобразователь 2, при этом формирователи первого, второго и третьего компенсирукндих сигналов должны либо представлять, либо имитировать соответствующие параметры схемы замет);ения двухполюсника.

Таким образом, предлагаемое устройство, в отличие от известных, предназначено для измерения параме-г-. ров 14-ти различных как резонансных, так и нерезонансных двухполюсников.

Фиг.2

1.ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий источник питания с изменяемой частотой, выходом соединенный с входами измерительного преобразователя, формирователей первого и второго компенсирукяцих сигналов, причем выходы измерительного пре:Образователя и формирователя rfep;вого компенсирующего сигнала соединены с входами первого вычитаю.щего блока, а формирователь второго компейсирующего сигнала подключен к формирователю, третьего ксмпенсирующего сигнала, выход которого соединен с вторым входом второго вычитающего блока, выход которого подключен к входу индикатора нуля, выходы которого соединены с управляющими входами формирователей второго и третьего компенсирующих сигнатлов, при этом входы трех отсчетных блоков соединены .соответственно с выходами формирователей первого, , второго и третьего компенсирующих сигналов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей измерите- . ля, в него введены блок выделения активной и реактивной составляющих, делительный блок, блок умножения на частоту, экстремально-модуляционная система, дополнительный отсчетный блок, причем первый вход второго вычитающего блока соединен с вторили выходом первого вычитающего блока, первый выход которого подключен к входу блока выделения активной и реактивной составляклцих, .оба выхода, которого соединены с входами делительного блока, выЗГсЗд которого соединен с входом блока умп ножения на частоту, выход которого подключен к четвертому отсчетному блоку и экстремально-модуляционной системе, выход которой соединен с (Л источником питания и формирователем первого компеисируклцего. сй17нала. 2. Измеритель по п.1, отличающий ся тем, что, целью обеспечения возможности измерения параметров резонансных и иерезонансных комплексных сопротивлений, измерительный преобразосл ватель содержит операционный усили4:ik тель, между инвертирующим входом и М выходом которого подключены зажимы для подключения измеряемого сопротивСО ления, причем вход и выход измериоо тельного преобразователя соедигШйы соответственно с инвертируюпшм входом и выходом операционного усилителя через сопротивления, а неинвертируюп-ий вход операционного усилителя соединен с общей шиной.