Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления Советский патент 1984 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к электро измерительной технике и может быть использовано для измерения парамет ров электрорадирцепей - составляющ комплексных сопротивлений, парамет ров U и С. По основному авт.св. 954893 известно устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидальн го напряжения -и преобразователь со противление - напряжение, подключе ные к двум входам блока управления первый выход которого соединен с первым временным дискриминатором и через амплитудный детектор с первым входом блока деления, второй выход с сигнальным входом электронного кл ча и с последовательно соединенными вторым временным дискриминатором, формирователем временных интервалов подключенным по второму и третьему входам к выходу первого-временного дискриминатора и третьему выходу блока управления соответственно, электро.нйым ключом, детектором сред него значения и вторым входом блока деления. Недостаток устройства заключаетс в узких функциональных возможностях, Целью изобретения является расши рение функциональных возможностей устройства за счет измерения параметров индуктивности и ее добротнос ти, емкости и ее тангенса угла по|Терь. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления, содержащее генератор синусоидального напряжения, выходы которого соответственно соединены с входами преобразователя сопротивление - напряжение и с входом блока управления, выход блока управления через амплитудный детектор соединен с входом блока деления, а выходы преобразователя сопротивление - напряжение соединены соответственно с одним из входов электронного ключа и с входом первого временного дискриминатора, выход которого соедине с вторым входом формирователя вре менных интервалов, вход второго временного дискриминатора соединен с выходом блока управления, а выход с третьим входом формирователя временных интервалов, выход которого соединен с другим входом электронного ключа, выход которого через де тектор значения соединен с другим входом блока деления, введены коммутатор, последовательно соединенные преобразователь период напрях ение и блок перемножения, напряжений, причем вход преобразовате ля период - напряжение подключен к второму выходу формирователя временных интервалов, а втброй вход блока перемногкения напряжений соединен с выходом блока деления, а один из входов коммутатора соединен с выходом амплитудного детектора, другой вход - с выходом детектора среднего значения, управляющий вход - с выходом блока управления, а- выходы коммутатора соединены с входами блока деления, На чертеже приведена функциональная электрическая схема устройства. Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряхсения, преобразователь 2 сопротивление - напряжение блок 3 управления, амплитудный детектор 4, временные дискриминаторы 5 и б, коммутатор 7, блок 8 деления, детектор 9 среднего значения, электронный ключ 10, формирователь 11 временных интервалов, преобразователь 12 период - напряжение и блок 13 перемножения напряжений, Выход генератора 1 синусоидального напряхсения подключен к точке, объединяющей вход преобразователя 2 сопротивление - напряжение и первый вход блока 3 управления. Второй вход блока 3 управления соединен с выходом преобразователя 2, который имеет, кроме того, зажимы для подключения исследуемого сопротивления Zj.. Блок 3 управления имеет четыре выхода. Первый из них подключен к точке, объединяющей входы амплитудного детектора 4, соединенного с первым входом коммутатора 7, и первого временного дискриминатора 5, Второй выход блока 3 управления соединен с точкой, объединяющей входы второго временного дискриминатора 6 и электронного ключа 10, который подключен через детектор Э среднего значения к второму входу коммутатора 7, Третий выход -блок . 3 управления соединен с третьим, управляющим входом коммутатора 7, два выхода которого подключены к двум входам блока В деления. Четвертый выход блока 3 управления и выход каждого из временных дискриминаторов 5 и б подключены к соответствующим входам формирователя 11 временных интервалов, выход которого соединен с управляющим входом электронного ключа 10. Второй выход формирователя 11 временных интервалов через преобразователь 12 период - напряжение подклю чен к первому входу блока 13 перемножения напряжений, второй вход которого соединен с выходом блока В деления. Устройство работает следующим образом, В режиме измерения составляющих комплексного сопротивления напряжение Ux (t), пропорциональное току в цепи 2у , по первому выходу блока 3 управления подается на входы амплитудного детектора 4 и временного дискриминатора 5, а напряжение U (-.) на сопротивлении 2,i по второму выходу блока 3 управления - на входы электронного ключа 10 и временного дискриминатора 6. Временные дискриминаторы 5 и 6 выделяют моменты переходов через нули и максимумы соответственно напряжений Uy (t) и U(4) и в эти моменты формируют управляющи сигналы, поступающие в формирователь 11 временных интервалов. Формирователь 11 по этим управляющим сигналам формирует управляквдий сигнал определенной длительности, которым открывается электронный ключ 10, пропуская на вход детектора 9 средних значений напряжение U (-t) с второго выхода блока 3 управления. Ilpji измерении активной, составлякяцей комплексно го сопротивления электронный ключ 10 открывается в фазовом интервале (2jrll+vf)-(2jrt+|j , а при измерении реактивной составляющей - в фазовом интервале (2Jru-t- )- С2.) ,. где I 0,1,2,3,... .Тем самым напряжения поступившие на вход детектора 9 средних значений, являются кусочногармоническими. Постоянные напряжени на выходе детектора 9 средних значений пропорциональны средним значения этих напряхсений и соответственно рав ны Un UlWKcP COqvf j U2.(ijp. K.cpg., где Ц - фазовый сдвиг между током напряжением в цепи 2ц; т( - амплитуда напряжени U (i ) ; К(,р - коэффициент преобразования детектора средних значений Папряхсения лсц и ( подаются на вход коммутатора 7: . при измерении активной составляющей, IJlup при измерении реактивной со тавляющей комплексного сопротивления -Zx. Па другой вход коммутатора 7 в обоих случаях поступает постоян ное напряжение Lbt, пропорциональное амп штуде напряжения U, т.е. (Л. go U.y. Uc ctUirrt4 , где RO - образцовое сопротивление в цепи ., с которого снимается напряжение, пропорциональное току; KOI - коэффициент преобразования амплитудного детектора 4. Коммутатор 7 в этом режиме измерения устанавливается блоком 3 управ ления в такое состояние, при котором на входы блока 8 деления напряжения U(x и Одц) (или 02 ) подаются Taic, что на его выходе образуется постоянное напряжение, равное либо « H3f dKs v-«f-;.ft со при измерении активной составляющей ., либо измерении реактивной составляющей X полного сопротивления f, . VCeB В выражениях (1) и (2) 2У, коэффициент пропорциональности. Аналогично производится измерение составлякядих проводимости. Отличия состоят только в том, что, во-первых, на первый выход блока 3 управления nocTynaej напряжение О (t) , а на второй выход - напряжение ((-t) и, во-вторых, при измерении активной проводимости электронный ключ 10 открывается в фазовом интерзале 2;3rJ.-( v- vi). При этих условиях на выходе амплитудного детектора 4 формируется постоянное напряжение UQ KaU, а на выходе детектора 9 среднего значения напряжение либо И .KufRoUm ,, , .. f go Urn . при измерении активной составляющей Q, либо (1KcPftoUmV «.„(Л KtpQoUr UxnCP lySin Lp -д-6 хгср -г при измерении реактивной составляющей в полной проводимости Ух. Коммутатор 7 остается в том же состоянии, и на выходе блока 8 деления образуются постоянные напряжения y,JxsC.; K L52 :k:yQ. Ua при измерении активной составляющей а или 4.-i..4b при измерении реактивной составляющей S полной проводимости t . в этих выражениях 4 ел-. ффициент пропорциональности. Измерение параметров U и С основ но на соотношениях I V хТ -55-25Г (1,, . где Т - период синусоидального напряжения, подаваемого на ис следуемую цепь. В предлагаемом устройстве эти соотношения реализуются следующим образом. С выхода формирователя 11 временных интервалов сигнал поступа в преобразователь 12 период - напр жение, в которсял преобразуется в на пряжение . где К - коэффициент преобразования периода постоянного напряжения. Напряжение Цг поступает на один вход блока 13 перетлножения напряжений. Приизмерении индуктивности L на другой BXCW блока 13 перемножени подается постоянное напряжение Uy. Выходное напряжение блока 13 перемножения равно U KnUrUx, где К - коэффициент передачи блока 13 перемножения. Подставляя в формулу (6) соотношение (2) и (5), получим UL К Кт-ТК х. ., Как следует из выражения (3) , . тогда ,, , (7 где коэффициент пропо циональности. Таким образом, напряжение на выходе блока 13 перемножения пропорционально индуктивности. При измерении емкости на входы ксммутатора 7, как и при измерении реактивной составлякяцей х сопротивления, подаются напряжения tcf и Uc. Коммутатор 7 блоком 3 управления переводится в такое состояние, что на выходе блока 8 деления образуется напряжение, равное U(x СсхК°гзг -..-.--t :ар.х.в1пф Z Это напряжение поступает на один вход блока 13 перемножения, на другой вход которого по-прежнему подается напряжение .т с преобразователя 12 период - напряжение. На выходе блока 13 перемножения образуется постоянное напряжение ,UT Ux-, KnVCrtkr Псдставляя в эту формулу равенство-у-2ЛС, , полученное из выражения {4| имеем,, .,J Uc Knk-tkCj 23гС«Кс.О, (щ где K 4 knK-f.Kj 2 - коэффициент пропорциональности. Согласно выражению (8) напряжение DU на выходе блока 13 перемножения пропорционально измеряемой емкости Предлагаемое устройство позволяет также измерить добротность О- катушки индуктивности L и тангенс угла потерь конденсатора С. Для этого ксммутатор 7 поочередно подключает выход детектора 9 средних значений к каждому из двух входов блока 8 деления (выход амплитудного детектора 4 при этом от блока 8 деления отключен), так, чтобы на выходе блока 8 деления получить напряжение, равное .S- при измерении добротности катушки индуктивности или соотнсяиение Ve-) при измерении тангенса угла потерь -Ц6 конденсатора. Таким образом, изобретение позволяет расширить функциональные возможности устройства за счет измерения индуктивности и ее добротности, емкости и её тангенса угла потерь.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ по авт.св. 954893, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможнос тей, в него введены коммутатор, последовательно соединенные преобразователь период - напряжение и блок перемножения напряжений, причем вход .г преобразователя период - напряжение подключен к второму выходу формирователя временных интервалов, а второй вход блока перемножения соединен с выходом блока деления, а один из входов коммутатора соединен с выходом амплитудного детектора, другой вход - с выходом детектора среднего значения, управляющий вход - с выходом блока управления, а выходы коммутатора соединены с входами блока деления.