Автоматический измеритель комплексных параметров Советский патент 1983 года по МПК G01R27/02 

ел |

эо х

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения полных сопротивлений и комплексных коэффициентов передачи преобразователей электрических сигналов, а также для снятия амплитудно-фазочастотных характеристик преобразователей механических сигналов в диапазонах низких и инфранизких частот.

Известен измеритель комплексных сопротивлений, содержащий источник квадратурного сигнала, выходы которого подключены через преобразователь напряжение - ток к объекту измерения, выход которого подключен.к двум измерительным каналам, состоящим из последовательно соединенных блока паг4яти, Jeшифpaтopa, масштабного преобразователя, сумматора, фазового детектора, аналого-цифрового преобразователя и отсчетного блока, причем аналого-цифровой преобразователь подключен к блоку памяти другог KaHcUia, сумматоры соединены между собой и через усилитель .напряжения с выходом преобразователя напряжение ток, а фазовые детекторы соответственно с квадратурными выходами генератора l .

Недостатком устройства является наличие двух опорных сигналов. Дополнительные погрешности вносятся . также преобразователем напряжения в

ток..

Наиболее близким к предлагаемому

является измеритель комплексных параметров, содержащий генератор перестраиваемой частоты, первый выход которого соединен с входом инвертора опорным входом первого сумматора измерительного преобразователя,выход которого подключен к измерительным входам сумматоров четырех измерительных каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные сумматор, квадратичный детектор, пиковы детекторы, к опорным входам сумглаторов подключены четыре дополнительных выхода генератора перестраиваемой частоты, выходы четырех пиковых детекторов соединены соответственно к входам двух дифференциальных усилителей, выходы которых соединены с двумя отклоняющими пластинами электроннолучевого индикатора дис-.. плей 12.

Недостаткет известного устройства являетря наличие четырех опорных сигналов генератора перестраиваемой частоты. Наличие четырех измерительных каналов приводит к увеличению Погрешности из-за неидентичности каналов, изменения уровней четырех опорньЬс сигналов относительно друг друга при перестрой)св астоты генератора, снижает надежность, усложняет регулировку и настройку устройст-ва

Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения.

Поставленная цель достигается тем что в автоматический измеритель комплексных параметров, содержащий генератор пе естраиваемой частоты выход которого соединен с входом инвертора опорным входом первого сумматора и входом измерительного преобразовате.-. ля, выход которого подключен к измерительным входам сумматоров, соединенных с входами квадратичных детекторов, подключенных к входам пиковых детекторов, к опорному входу второго сумматора подключен выход инвертора, дисплей, дифференциальный усилитель, выход которого соединен с первым входом дисплея, а входы соединены с выходами первого и второзто пиковых детекторов, введены блок выборки--запоминания форглирователь управляющих импульсов и усилитель постоянного тока, причем выход измерительного блока соединен с входом блока выборки-запоминания, а выход его соединен с входом усилителя постоянного тока, выход которого соединен с вторым входом дисплея, выход генератора соединен с входом формирователя управляющих импульсов, выход которого соедирен с управляющим входом блока выборки-запоминания.

На чертеже представлена блок-схема устройства в режиме измерения комплексных сопротивлений.

Устройство состоит из генератора 1 перестраиваемой частоты, выход которого подключен к входу измерительного преобразователя 2 с исследуемым двухполюсником 3, к входам инверторс1 4 и формирователя 5 управляемых импульсов, а также к опорным входам сумматоров 6 и 7 и блока 8 выборки-запоминания. Выход измерительного преобразователя 2 подключен к сигнальному входу сумматора; 6, выход которого подключен к входу квгщратичного детектора 9. Выход сумматора 7 подключен к входу квадратичного детектора 10-, выходы квадратичных детекторов через пиковые детекторы 11 и 12 соединены с входами дифференциального усилителя 13. Выход блока 8 выборки-хранения через усилитель 14 постоянного тока подсоединен к одному из входов дисплея 15, второй вход которого подсоединен к выходу дифференциальногоусилителя 13.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал вида Uo a)t (гдеЦо амплитуде, оо - круговая частота,

t - время) с выхода генератора 1 перестраивсюмой частоты поступает на входы измерительного преобразователя 2 с исследуемым двухполюсником 3, .опорный В1ХОД сумматора 6, инвертора ;4 и формирователя 5 управляющих импульсов. С выхода измерительного преобразователя 2 сигнал вида K,-yUo54i(itwl- 4l, где - коэффициент передачи изме рительного преобразователя 2/ у - модуль измеряемого компле сного параметра исследуемого двухполюсника 3 (р - фаза измеряемого комплекс ного параметра исследуемо го двухполюсника 3, поступает на измерительные входы сумматоров б и 7 и блока 8 выборкизапоминания. Сигнал с выхода инверт ра 4 поступает на опорный вход сумматора 7, тогда на опорных входах сумматоров б и 7 имеем сигнал вида

llBb.xqcl gU Hi 2ycos(fHm(.arclg jl &bxw-klKgUU M-2itos4)ei«(wt «cl.74S).

й коэффициент передачи сигнала детектором-квадратором. На выходах пиковых детекторов 11 и 12 амплитуды напряжений постоянного тока описываются следующими выражениями

ВЫХ icUgU.o(l4y24 2jcOS(j))

Bbuii (l+j -23cos f.

Вычитаем .U вы X 4, вьт на дифференциальном усилителе 13 на выходе получаем напряжение

ивь.х« .х«- с1 Ч 1оуЬзсу/Ы

где и - коэффициент передачи (усиления) дифференциального усилителя.

На выходе формирователя 5 управлякнцих импульсов при переходе через ноль входного сигнала UQ 94nCt t ,в нулевой момент времени формируются им-; пульсы, поступакицие на опорный вход блока 8 выборки-запоминания и переводяосие его в режим Запокшнания.

Таким образом, из нгшряжения вида (1, поступающего на вход блока 8,на его выходе имеем напряжение ви.. lвыx9 4 У o5 J Ш

где К - коэффициент передачи блока

выборки-запоминания. Напряжение на выходе усилителя постоянного тока 14 имеет вид . l eblX 4 6 4yUoSi«tf, , где Kt - коэффициент усиления усилителя постоянного тока 14.. Значение коэффициента усиления выбирается из соотношения, определяемого выражением (6) и (8) /

ys4tiqi

(41

.К

S4

отсюда

19)

у1ц

К. ми,

4

- численное значение амплигдетуды выходного напряжения генератора.

Так как обычно К,1, то

К5--4иоКоКч1. - (W)

С учетом UO) напряжения (6) и (7), поступающие на входы дисплея имеют вид

8b.x« 5lJolfCos(f)

W) KsUoysiiKf J

на дисплее 15 информацию об измеряемом коАШлексном параметре получаем либо в цифровом виде по активной и реактивной составляющей согласно выражению (11) , либо в виде светового пятна, радиус отклонения которого от центра экрана дисплея будет характеризовать модуль измеряемого комплексного параметра, а угол отклонения радиус-вектора от вертикали «JM фазу измеряемого комплексного параметра.

.,, 1«1 («) 60 65 Uo54n wt UoSin wineoOU Таким образом, напряжения, постуающие на входы квадратичных детекоров 9 и 10, вид ивхч зУ о СУ + уУ+Кзиовдпо - 7 () ftHo jXl oS nCwi t V4 lloSm(wtn8o)J, .де к« - коэффициент передачи сумма тора для измеряемого канала;IК, - коэффициент передачи сумма тора для опорного сигнала. Можно принятьК К Ке, . На выходах квадратичных детекторов 9 и 10 амплитуды напряжений onHCHBa-f ются следу1а1цш«о1 выражениями где Kg - чуВствитольнорть дисплея, , « 11;;;;;; . Таким образом, предлагаемый автоматический измеритель комплексных параметров обеспечивает измерение

5 1057879

Комплексных параметров, используяется, так как полностью исключаетсяодин однофазный выход опорного ге-iсоставляющая погрешности, обусловнератора, и поэтому для измеренийленная изменением относительно друг можно.применять любой генератор пе-друга напряжения опорных выходов рестраиваемой частоты выпускаемыхгенератора при перестройке частоты, нгшёй промышленностью. Погрешность а также исключается погрешность неизмерения за счет уменьшения опорныхточности установки фазового сдвига сигналов с четырех до одного снижа-для ЭОи 270.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ, содержащий генератор перестраиваемой частоты, ВЕссод которого соединен с входом инвертора, опорным входом первого сумматора и входом измерительного преобразователя, выход которого подключен к измерительным входам сумматоров. соединенных с входом квадратичных детекторов, подключенных к входам пиковых детекторов, к опорному входу второго cyi №iaTopa подключен выход инвертора, дисплей, дифференциальный усилитель, выход которого соединен с первым входом дисплея, а входы соеди нены с выходами первого и второго Пиковых детекторов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, введены блок, выборки-запоминания, формирователь управлякицих импульсов, усилитель постоянного тока, причем выход измерительного блока соединен с входом блока выборки-запоминания, а выход его соединен с входом усилителя постоянного тока, выход которого сое(Л динен с вторым входом дисплея, выход генератора перестраиваемой частоты соединен с входом формирователя управляющих импульсов, выход которого соединен с управляющш входом блока 2 выборки-запоминания.