Измеритель @ -параметров Советский патент 1983 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к электро .измерительной технике и может быть использовано для измерения пара 1етров емкостных и индуктивных объектов. Известен измеритель индуктивное ти и добротности катушек, сод(ржащий генератор синусоидального напряжения, преобразователь ток-напряжения, опорный усилитель в режиме дифференциатора, три фазочувствительных детектора, три фильтра нижних частот и логометр l . Недостатком этого устройства яв ляется наличие активного дифференциатора, вследствие чего ограничивается возможность обеспечения устойчивой работы устройства. Известен также универсальный из меритель емкости и проводимости конденсаторов, индуктивности и сопротивления катушек индуктивности, содержащий генератор синусоидально го напряжения, первый и второй -опе рационные усилители, образцовый ре зистор, интегратор, формирователь прямоугольных импульсов, два фазочувствительных детектора, два филь ра нижних частот, логометр и три переключателя, причем вход операци онного усилителя связан с образцовым резистором и первым входным зажимом измерителя, второй зажим которого соединен с общим контакто первого переключателя, информационный вход второго фазочувствител ного детектора связан с входом фор миройателя, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго фазочувствительных детекто ров, выходы которых через соответс вующие фильтры нижних частот соединены с входами логометра . Недостатком известного устройст ва является склонность к самовозбу дению, поскольку такой важный узел измерителя как преобразователь ток напряжение работает в режиме актив ного дифференциатора при измерении емкостных объектов. Цель изобретения - повынение устойчивости работы устройства и упрощение его схемы. Поставленная цель достигается те что в измерителе CLR-параметров, содержащем первый и второй входные зажимы, генератор синусоидального напряжения, первый и второй операционные усилители, образцовый резис тор, интегратор, формирователь прямоугольных импульсов, два фазочувствительных детектора, два фильт ра нижних lacTOT, логометр и три переключателя, причем вход первого операционного усилителя связан с образцовым резистором и первым вход ным зажимом измерителя, второй зажим которого соединен с общим контактом первого переключателя, информационный вход второго фазочувствительного детектора связан с входом формирователя, выход которого под(Ключен к управляющим входам первого )и второго фазочувствительных детекторов, выходы которых через соответствующие фильтры нижних частот соединены с входами логометра, вход формирователя и инвертирующий вход дифференциального усилителя, выполненного на базе второго операционного усилителя, подключен к выхбду генератора синусоидального напряжения, неинвертирующий вход дифференциального усилителя - к выходу первого операционного усилителя, к нормально замкнутому контакту первого и нормально разомкнутому контакту второго переключателей, а выход одновременно к входу интегратора, к нормально разомкнутым контактам первого и третьего переключателей, а также к нормально замкнутому контакту второго переключателя, общий контакт которого связан со свободным выводом образцового резистора, нормально замкнутый контакт третьего переключателя соединен с выходом интегратора, а общий контакт с информационным входом первого фазочувствительного детектора. На чертеже показана схема устройства. Устройство для измерения CLR-параметров содержит измеряемый элемент 1, генератор 2 синусоидального напряжения, первый операционный усилитель 3, дифференциальный усилитель 4, образцовый резистор 5, первый 6, второй 7.и третий 8 переключатели, интегратор 9, формирователь 10, первый 11 и второй 12 фазочувствительные детекторы, первый 13 и второй 14 фильтры нижних частот, логометр 15, первый 16 и второй 17 входные зажимы. Вход первого операционного усилителя 3 связан с образцовым резистором 5 и первым входным зажимом 16 измерителя, второй зажим 17 которого соединен с общим контактом первого переключателя 6, выход формирователя 10 подключен к управляющим входам первого 11 и второго 12 фазочувствительных детекторов, вь1ходы которых соответственно через фильтры нижних частот 13 и 14 соединены со входом логометра 15, выход генератора 2 подключен к входу формирователя 10, к информационно и у входу второго фазочувствительного детектора 12 и-к инвертирующему входу дифференциального усилителя 4, неинвертирующий вход которого соединен с выходом первого опорационт)го усилителя 3, с нормально замкнутым контактом первого 6 и нормаль но разомкнутым контактом второго 7 переключат::лей, а выход - OflHOBpe менно с входом интегратора 9, с нормально разомкнутыми контактами первого б и третьего 8 переключателей, а также с нормально замкнутым контактом второго переключателя 7, общий контйкт которого связан fo свободным выводом образцового резис тора 5, нормально замкнутый контакт третьего переключателя 8 соединен с выходом интегратора 9,а об щий контакт - с информационным входом первого фазочувствительного детектора 11, измеряемый элемент 1 подключен к входным зажимам 16 и 17 измерителя. . Устройство работает следующим об разом. Измерение емкостных объектов производится по параллельной схеме замеш,ения с реактив.ной соС,; и активной С проводимостями, а индуктивных - по последовательной с реактивным соU« и активным У. сопротивлениями. При измерении емкостных объектов первый и второй переключатели 6 и 7 находятся в положении С. Первый операционный усилитель 3 работает в режиме интегратора, поскольку измеряемый емкостной элемент 1 включен цепь обратной связи операционного усилителя. . Напряжение U на выходе дифферен циального усилителя 4 определяется выражением U,-KlUon-Urb tl) где dgo и Or - напряжения на неинвертирующем и инвертирующем входах усилителя 4j соответственно;К - коэффициент его усиления. Это напряжение через образцовый резистор 5 подается на вход первого операциЬнного усилителя 3, напряжение на выходе которого оп-яЦсоСк йхУ (2 где R - сопротивление образцозого резистора 5. Формирователь 10 преобразует при ложенное к его входу напряжение .генератора 2 иг в синфазный меандр, поступающий на управляющие входы фа зочувствительных детекторов 11 и 12 Поскольку на информационный вход второго фазочувствительного детекто ра 12также подается напряжение Up го напряжение на его вь1ходе li (tlrl, где |Up| - модуль напряжения генератора 2 ( ; (fA - коэффициент передачи фазочувствительного детектора. Из формул (1) и (2), считая и приняв фазу напряжения генератора 2 jQrl за нулевую, т.е. йгЧйгГ, получают U,.-RV,,K)HJrl- . -j(OCxRlUrl-Q,R|U,l Это напряжение прикладывается к входу интегратора 9, поэтому напряжение на его выходе .), . iwCoRo - juCoRo где RQ и GO - сопротивление и емкость элементов интегратора 9. При измерении реактивной составляющей соС) измеряемого элемента 1 третий переключатель 8 находится в положении Р, и на информационный вход первого фазочувствительного ,.детектора 11 подается напряжение () , поэтому напряжение на его выходе согласно (6) .- Для измерения активной составляющей С измеряемого элемента 1 третий переключатель В переводится в положение А. При этом на информационный вход первого фазочувствительного детектора 11 подается напряжение Ох г поэтому напряжение на его выходе согласно (5) V При измерении индуктивных объектов первый и второй переключатели 6 и 7 находятся в положении L , и в этом случае первый операционный усилитель 3 работает в режиме интегратора, поскольку измеряемый индуктивный элемент 1 включен на его входе. Уравнение, связывающее напря1 сёние Uoh и Ц-х для этого режима измерения имеет вид --( Как и прежде, на управляющие вхо ды фазочувствительных детекторов 11 и 12 поступает меандр синфазный с йр, поэтому уравнение (8) с учетом (4) по аналогии с (5) можно записать в виде Ux«(iwbx RKllUrh- Muri- lUf|.f Напряжение на выходе интегратор а 9 определяется выражением . м ,| K--jZ:;c;Ro jwCoRo-« (10 0)Co«oR при измерении реактивной сйстав-. ляющейсои измеряемого элементу треЧ тий переключатель 8 находится в положении Р, и напряжение на выходе первого фазочувствительного детектора 11 согласно (10) Ui.,-i...r |i- ) Для измерения активной составляющей RH измеряемого элемэнта третий переключатель 8 переводится в положение А, и напряжение на выходе.первого фазочувствительного детектора 11 согласно (9) . По сравнению с устройством-прототипом предлагаемое устройство благодаря отсутствию активных дифференциаторов обладает повышенной помехоустойчивостью .

ИЗМЕРИТЕЛЬ CU -ПАРАМЕТРОВ, содержащий два входных зажима, генератор синусоидального напряжения, первый и второй операционные усилители, образцовый резистор, интегратор, формирователь прямоугольных импульсов, два фазочувствительных детектора, два фильтра нижних частот, логометр и три переключателя, причём вход операционного усилителя связан с образцовым резистором и первым входным зажимом измерителя, второй зажим которого сое динен с общим контактом первого переключателя, информационный вход второго фазочувствительного детектора связан с входом формирователя. выход которого подключен к управляющим входам первого и второго фазочувствительных детекторов, выходы которых через соответствующие фильтры нижних частот соединены с входами логометра, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и упрощения его схе WJ, вход формирователя и инвертирующий вход дифференциального усилителя, выполненного на базе второго one рационного усилителя, подключен к выходу генератора синусоидального напряжения, неинвертирующий вход дифференциального усилителя - к выходу первого операционного усилитевг i ля, к нормально замкнутому контакту первого и нормально разомкнутому контакту второго переключателей, а выход - одновременно, к входу интегратора, к норма,льно разомкнутым контактам первого и третьего переключателей, а также к нормально замкнутому KOHTjiKTy второго переключателя, общий контакт которого связан со , свободным выводом образцового резис- О тора, нормально замкнутый контакт третьего переключателя соединен с о: выходом интегратора, а общий контакт - с информсщионным входом первого фазочувствительного детектора. 05 00