Устройство для измерения параметров комплексного двухполюсника (его варианты) Советский патент 1984 года по МПК G01R27/02 

функционального преобразователя, первый выход которого соединен с управляющим входом источника гармонического сигнала, второй и третий выходы функционального преобразователя подсоединены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно, а четвертый и пятый выходы функционального преобразователя подключены к входам первого и второго блоков индикации соответственнрг отличающееся тем, что, с целью, повышения точности измерения, в него введены два блока образцовых двухполюсников и дополнительны ключ, первый вход которого подсоединен к второму выводу первого блока образцовых двухполюсников и вторсаду зажиму для подключения исследуемого комплексного двуполюсника, второй и третий выводы дополнительного ключа соединены соответственно с вторым входом согласукадего блока и общим выводом второго и третьего блоков образцовых двухполюсников, другие выводы второго и третьего блоков образцовых двухполюсников подключены к первому и второму выходам источника гармонического сигнала соответственно, управлякицие входы первого, второго и третьего блоков Ъбразцовых двухполюсников соединены соответственно с шестым, седьмым и восьмьвли выходами функционального преобразовател девятый выход которого подсоединен к управлякнцему входу дополнительного ключа.

3. Устройство для/измерения параметров комплексного двухполюсника содержащее источник гармонического сигнала, один из выходов которого подключен к одному из выводов первого блока образцовых двухполюсников и к одному из входов первого ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, другой вывод источника rajMvjoHH4ecKoro сигнала соединен с первым входом второго ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, согласующий блок, один из входов которого соединен с вторым выводом первого блока образцовых двухполюсников и с одним из зажимов для подключения исследуемого комплексно,го двухполюсника,, второй вход согласующего блока подсоединен к общей шине, а выход согласующего блока подключен к входу функционального преобразователя, первый выход которого соединен с управлякадим входом источника гармонического сигнала, второй и третий выходы функционального преобразователя подсоединены к

управляющим входам первого и второго ключей соответственно, а четвертый И пятый выходы функционального

.преобразователя подключены к -входам

первого и второго блоков индикации соответственно, отличающее с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй блок образцовых двухполюсников и доплонительный ключ, один из входов которого подсоединен к второму зажиму для подключения исследуемого комплексного двухполюсника, второй и третий входы дополнительного ключа соединены соответственно с вторым выходом источника гармонического сигнала и с одним из выводов второго блока образцовых двухполюсников, другой вывод которого подсоединен к первому входу согласующего блока, управляющие входы первого и второго блоков образцовых двухполюсников подключены соответственно к шестому и восьмому выходам функционального преобразователя, девяты выход которого соединен с управляющим входом дополнительного ключа. 4. Устройство для измерения параметров; комплексного двухполюсника содержащее источник гармонического сигнала, одни из выходов которого подключен к одному из выводов первого блока образцовых двухполюсников и к одному из входов первого ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, второй выход источника гармонического сигнала соединен с одним из зажимов для подключения исследуемого комплексного двухполюсникаИ к первому входу второго ключа, .второй вход которого подсоединен к общей шине, согласующий блок, один из входов которого подсоединен к Общей шине, а выход согласующего блока подключен к вход функционального преобразователя, первый выход которого соединен с управляющим входом источника гармонического сигнала, второй и третий выходы функционального преобразователя подсоединены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно, а четвертый и пятый выходы функционального преобразователя подк лючены к входам первого и второго блоков индикации соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй блок образцовых двухполюсников, дополнительный ключ, один из выводов которого подсоединен к вторсмиу зажиму д подключения исследуемого комплексного двухполюсника, второй и третий входы дополнительного ключа соединены соответственно с вторым входом согласующего блока и одним из выводов второго блока двухполюсников, другой вывод которого подсоединен к второму выходу источника гармонического сигнала, управлякяцие входы первого и второго блоков образцовых

двухполюсников подключены к шестому и восьмому выходам функционального преобразователя, девятый выход которого соединен с управляющим входом дополнительного ключа.

5. Функциональный преобразователь включающий дискретный генератор импульсов , один из выходов которого подсоединен к первому выходу функционального преобразователя и к одному из входов блока управления, второй вход которого соединен с вторым выходом дискретного генератора импульсов, первый и второй выходы блока управления подсоединены к второму и третьему-выходам функционального преобразователя, третий выход блока управления подключен к управляющему входу фазочувствительного выпрямителя, вход которого соединен с входом функционального преобразователя, а выход - с входом аналогоцифрового преобразователя,управляющий вход которого подсоединен к четвертому выходу блрка управления, выход аналого-цифрового преобразователя подсоединен к входу микропроцессора, один из выходов которого подключен к третьему входу блока управления, пятый выход которого соединен с вторым входом микропроцессора, второй и третий выходы которого подсоединены к четвертому и пятому выходам функционального преобразователя соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены три блока управления образцовыми двухполюсниками, причем четвертый, пятый и шестой выходы микропроцессора соединены соответственно с управляющими входами первого, второго и третьего блоков управления образцовыми двухполюсниками, выходы которых подсоединены соответственно к шестому, седь1лому тт восьмому выходам функционального преобразователя, девятый выход которого подключен к шестому выходу блока управления.

1. Устройство для измерения параметров комплексного двухполюсника, содержащее источник гармонического сигнала, один выход которого подключён к одному из входов первого ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, второй выход источника гармонического сигнала соединен с одним из входов второго ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, согласующий блок , один из входов которого соединен с общим зажимом для-подключения первого блока образцового и исследуемого двухполюсников, второй вход согласующего блока подсоединен к общей шине, а выход согласующего блока подключен к входу функционального преобразователя, первый выход которого соединен с управляющим входом источника гармоничес.кого сигнала, второй и третий выходы функционального преобразователя подсоединены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно, а четвертый и пятый выходы функционального преобразователя подключены к входам первого и второго блоков индикации соответственно, отличающееся тем, что, с. целью повышения точности измерения, . в него введены два ключа и два блока образцовых двухполюсников, причем второй вывод первого блока образцовых двухполюсников подсоединен к первому входу одного из дополнительных ключей, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым выходом источника гармонического сигнала и с одним из выводов второго блока образцовых двухполюсников , средний вывод второго и третьего образцовых двухполюсников подключен к первому входу согласующего блока, а второй зажим .для подключения исследуемого комплексного двухполюсника подсоединен к первому входу другого дополнительного ключа, второй и третий входы которого SS соединены соответственно с вторым (Л выходом источника гармонического сигнала и с другим выводомтретьего блока, образцовых двухполюсников, управляющие входы первого, второго и третьего блоков образцовых двухполюс НИКОВ соединены соответственно с шестым, седьмым и восьмым выходами функ ционального преобразователя, девятый выход которого соединен с управляющими входами первого и второго до полнительных ключей соответственно. 2. Устройство для измерения паX 00 раметров комплексного двухполюсника, содержащее источник гармонического сигнала, один выход которого . подключен к одному из выводов первого блока образцовых двухполюсников и к одному из входов первого «люча, второй вход которого подсоединен к общей шине, другой выход источника гармонического сигнала соединен с одним из зажимов для подключения исследуемого комплексного двухполюсника и к первому входу второго ключа, второй вход которого под соединен к общей шине, согласующий блок, один из входов которого под соединен к общей шине, а выход согласующего блока подключен к входу

1

Изобретение относится к измери.тельной технике, а именно к устройствам измерения параметров комплексного двухполюсника, и может быть использовано для построения, например, преобразователей абсолютного значения любой из составляющих комплек сного двухполюсника в цифру.

Известно устройство измерения параметров комплексного нерезонансного двухэлементного сопротивления двухполюсника, содержащее измерительную цепь, составленную из последовательно соединенных образцового и исследуемого комплексного двухполюсников, вершина которой, .примыкающая к зажимам образцового и исследуемого комплексного двухполюсников, соединена с общей шиной, вторые зажимы исследуемого комплексного двухполюсника и образцового двухполюсника подключены к первому и второму зажимам источника гармонического сигнала и через первое и второе согласующие устройства к первому и второму входам функционального преобразователя соответственно, первый вход которого соединен с информационными входами первого и второго фазочувствительных выпрямителей, второй вход функционального преобразователя подсоединен к опорному входу первого фазочувствительного выпрямителя, вторым входам первого .и второго блоков деления и через

азовращаюЩее устройство к опор-; ному входу второго фазочувствительного выпрямителя, выход которого подключен к первому входу второго блока деления, выход которого соединен с вторым выходом функционального преобразователя, первый выход которого подсоединен к выходу первого . блока деления, первый вход которого

Q соединен с вьгкодом первого фазочувствительного выпрямителя. СИ.

Недостатком устройства является методическая ошибка от конечных значений комплексных сопротивлений

согласующих блоков, с помощью кото. рых снимаются падения напряжений с исследуемого комплексного двухполюсника и образцового двухполюсника.

Кроме того, недостатком устройст0 на является низкая точность измерения вследствие фазовых сдвигов в . тракте преобразования сигналов.

Известно устройство для измерения параметров комплексных двухполюсни5 ков, содержащее дискретный генератор импульсов, один выход которого соединен с первым входом блока управления, а второй - с вторым входом блока управления и с входом источника

0 гармонического сигнала, выход которого подсоединен к одному из входов согласующего блока и к одному из зажимов исследуемого комплексного двухполюсника, зажим котороГО соединен с входом преобразователя тока и с вторым входом согласующего блока, выход которого подключен к одному из информационных входов ключа, второй информационный вход которого соединен с выхйдом преобразователя тока, управляющий вход ключа подсоединен к первому входу блока управления, а выход - к информационному входу фаэочувствительного выпрямителя, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока управления, а фазочувствительного выпрямителя подсоединен к входу аналого-цифрового преобразователя, управлякедий вход которого соединен с третьим выходом блока управления, выход аналого-цифрового преобразователя подсоединен к входу микропроцессора, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления третий вход которого подключен к первому выходу микропроцессора, второй и третий выходы которого соединены с первым и вторым блоками индикации соответственно С21.

Недостатком устройства является зависимость результата измерения от конечного значения комплексного сопротивления согласуквдего блока и ненулевого значения ксниплексного сопротивления преобразователя тока, а также от нестабильности их коэффициентов переда 1и.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения параметров комплексного нерезонансного двухэлементного двухполюсника, содержащее источник гармонического сигнала, один из зажимов которого подключен к одному из зажимов образцового двухполюсника и к одному из зажимов первого ключа,, второй зажим |которого подсоединен к общей шине. ; второй зажим источника гармонического сигнала соединен с одним из- зажимов для подключения исследуемого комплексного аереэочансного двухэлементного двухпрлюсннка и с первым зажимом второго ключа,второй зажим которого подсоединен к об14ей шине, согласующий блок, один из входгалх. зажимов которого соединен с вторым зажимом образцового двухполюсника и вторым зажимом для подключения ис,следуемого комплексного нерезонансного двухэлементного двухполюсника, второй Зс1жим согласукяцего блока соединен с общей шиной, а выход согласующего Ьлока подключен к одному из входов функционального преобразователя, содержащего дискретный генератор импульсов, один из выходов которого соединен с одним из входов блока управления и через первый выход функционального преобразователя с управляющим входом источника- гар.монического сигнала, второй выход

дискретного генератора импульсов соединен с вторым входом блока управления, первый и второй выходы которого через второй и третий выходы функционального преобразователя подсоединены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно, третий выход блока управления подключен к управляющему входу фазочувствительного выпрямителя, вход которого соединен с входом функционального преобразователя, а выход фазочувствительного выпрямител подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, выход аналогоцифрового преобразователя подсоединен к входу микропроцессора, первый выход которого подключен к третьему входу блока управления, пятый выход которого соединен с вторым входом микропроцессора, второй и третий выходы которого через четвертый и пятый выходы функционального преобразователя подключены к входам первого и второго блоков индикации соответственно iI31.

Недостатком известного устройства является зависимость результатов измерения от нелинейности коэффициента передачи тракта преобразования сигнала.

Цель изобретения - повьидение точности измерения параметров комплексного двухполюсника путем исключения зависимости результата измерения от нелинейности коэффициентов передач аналогового тракта преобразования.

Поставленная цель достигается тем что согласно первому варианту в устройство для измерения параметров комплексного двухполюсника, содержащее источник гармонического сигнала, один выход которого подключен к одному из входов первого ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, второй выход источника гармонического сигнала соединен с одним из входов второго ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, согласующий блок, один из входов которого соединен с общим зажимом для подключения первого блока образцового и исследуемого двухполюсников, второй вход согласующего блока подсоединен к общей шине, а выход согласующего блока подключен к входу функционального преобразователя, первый в.ыход которого соединен с управляющим входом источника гармонического сигнала, второй и третий выходы функционального преобразователя подсоединены к управляющим входам . первого и второго ключей соответственно, а четвертый и пятый выходы функционального преобразователя по; ключены ц входам первого и второго

блоков индикации соответственно, введены два ключа, и два блока образцовых двухполюсников, причем второй вывод первого блока образцовых двухполюсников подсоединен к первому входу одного из дополнительных ключей , второй и третий входы которого соединены соответственно с первым выходом источника гармонического сигнала и с одним выводом второго блока образцовых двухполюсников, срелний вывод второго и третьего блоков образцовых двухполюсников подключен к первому входу согласующего блока, а второй зажим для подключения исследуемого комплексного двухполюсника подсоединен к первому входу другого дополнительного ключа, второй и третий входы которого соединены соответственно с вторым выходом источника гармонического сигнала и с другим выводом третьего блока образцовых двухполюсников, управляющие входы первого, второго и третьего блоков образцовых двухполюсников соединены соответственно с шестым, седьмым и восьмым выходами функционального преобразователя, девятый выход которого соединен с управляющими входами первого и второго дополнительных ключей соответственно.

Согласно второму варианту в устройство, содержащее источник гармонического сигнала, один выход которого подключен к одному из выводов первого блока образцовых двухполюсников и к одному из входов первого ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, другой вйкод источника гармонического сигнала соединен с одним из зажимов для подключения исследуемого комплексного двухполюсника и к первому входу второго ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, согласующий блок, один из входов которого подсоединен к общей шине, а выход согласующего блока подключен к входу функционального преобразователя, первый выход которого соединен с управляющим входом источника гармонического сигнала, второй и третий выходы функционального преобразователя подсоединены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно, а четвертый и пятый выходы функционального преобразователя подключены к входам первого и второго блоков индикации соответственно, в него введены два блока образцовых двухполюсников и дополнительный ключ, первый вход которого подсоединен к второму выводу первого блока образцовых двухполюсников и второму зажиму для подключения исследуемого комплексного двухполюсника, второй и.третий вЫводы дополнительного ключа соединены

соответственно с вторым входом согласующего блока и общим выводом второго и третьего блоков образцовых двухполюсников, другие выводы второго и третьего блоков образцовых двухполюсников подключены к первому и второму выходам источника гармонического сигнала соответственно, управляющие входы первого, второго и третьего блоков образцовых двухполюсников соединены соответственно с шестым, седьмым и восьмым выходами функционального преобразователя, девятый выход которого подсоединен к управляющему входу дополнительного ключа.

Согласно третьему варианту в устройство, содержащее источник гармонического сигнала, один из выходов которого подключен к одному из выводов первого блока образцовых двухполюсников и к одному из входов первого ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, другой выход источника га 1онического сигнала соединен с первым входом второго ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, согласующий блок, один из входов которого соединен с вторым выводом первого блока образцовых двухполюсников и с одним из зажимов для подключения исследуемого комплексного двухполюсника, второй.вход согласующего блока подсоединен к общей шине, а выход к входу функционального преобразователя,- первый выход которого соедине с управляющим входом источника гармонического сигнала, второй и трети выходы - с управляющими входами первого и второго ключей соотве.тственн а четвертый и пятый выходы - с входами первого и второго блоков индикации соответственно, введены второй блок образцовых двухполюсников и дополнительный ключ, один из входов которого подсоединен к второму зажиму для подключения исследуемого комплексного двухполюсника, второй и третий входы дополнительного ключа соединены соответственно с вторым выходом источника гармонического сигнала и с одним из выводов второго блока образцовых двухполюсников, другой вывод которого подсоединен к первому входу согласукнцего блока, управляющие входы первого и второго блока образцовых двуЯполюсников подключены соответственно к шестому и восьмому выходам функционального преобразователя, девятый выход которого соединен с управляющим входом дополнительного ключа.

Согласно четвертому варианту в устройство для измерения параметров комплексного сопротивления, содержащее источник гармонического сигнала один из выходов которого подключен

к одному из выводов первого блока образцовых двухполюсников и к одному из входов первого ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, второй выход источника гармонического сигнала соединен с одним иэ зажимов для подключения исследуемого комплексного двухполюсн.ика и к первому входу второго Йлюча, второй вход которого подсоединен к общей шине, согласующий блок, один из входов .которого подсоединен к общей шине, а выход сог асунвдего блока подключен к входу функционального преобразователя, первый выход которого соединен с управляющим входом источника гармонического сигнала, второй и третий выходы функционального преобразователя подсоединены к управляющим входам первого и второго ключей, соответственно, а четвертый и пятый выходы функционального преобразователя подключены к входам первого и второго блоков индикации соответственно, введены второй блок образцовых двухполюсников и дополнительный ключ, один из выводов которого подсоединен к второму зажиму для подключения исследуемого комплексного двухполюсника, второй и третий входы дополнительного ключа .соединены соответственно с вторым входом согласующего блока и одним из выводов второго блока двухполюсников, другой вывод которого подсоединен к второму выходу источника гармонического сигнала, управляющие входы.первого и второго блоков образцовых двухполюсников подключены к шестому и восьмому выходам функционального преобразователя, девятый выход которого соединен с управляющим входом дополнительного ключа.

Кроме того, в функциональный преобразователь , включающий дискретный генератор импульсов, один из выходов которого подсоединен к первому выходу функционального преобразователя и к одному из входов блока управления , второй вход которого соединен с вторым выходом дискретного генератора импульсов, первый и второй выходы блока управления подсоединены к второму и третьему выходам функционального преобразователя, третий ыход блока управления подключен к управляющему входу фазочувствительного выпрямителя, вход которого соединен с входом функционального преобразователя, а выход - с входом аналого-цифровог.о преобразователя, управляющий вход которого подсоединен к четвертому выходу блока управления, выход аналого-цифрового преобразователя подсоединен к входу микропроцессора, один из выходов которого подклкмен к третьему входу .блока управления, пятый выхрд ко-.

торого соединен с вторым входом микропроцессора, второй и третий выходы которого подсоединены к четвертому и пятому выходам функционального преобразователясоответственно, 5 введены три блока управления образцовыми двухполюсниками, причем четвертый, пятый и шестой выходы микропроцессора соединены соответственно с управляющими входами первого, 10 второго и третьего блоков управления образцовыми .двухполюсниками, выходы которых подсоединены соответственно к шестому, седьмому и восьмому выходам функционального преобразователя,

S девятый выход которого подключен к шестому выходу блока управления.

На фиг. 1 показаны два состояния измерительной цепи, содержащей исследуемый комплексный двухполюсника и и - первый и второй такты измерения, и а - состояния образцовой измерительной цепи); на фиг. 2 - 5 варианты устройства для измерения параметров комплексных двухполюсников; на фиг. 6 - функциональный преобразователь .

Устройство содержит источник 1 гармонического сигнала, блок 2 образцовых двухполюсников для выбора предела измерения, исследуемый комплексный двухполюсник 3, ключи 4 и 5, блок 6 образцовых двухполюсников, имеющий резистивный и (или) емкостной характер сопротивления (проводимости) , блок 7 образцовых двухполюс5 НИКОВ, имеющий .образцовые двухполюсники резистивного и емкостного характера сопротивления (проводимости), согласующий блок 8, содержащий фильтр настроенный на частоту напряжения

0 питания измерительной цепи, а входное сопротивление (проводимость) согласующего блока 8 имеет, например, комплексный характер, ключи 9 и 10, функциональный преобразователь 11,блоки 12 и 13 индикации. Функциональный преобразователь 11 содержит дискретный генератор 14 импульсов, который выполнен, например, на логических элементах без применения точных аналоговых элементов на основе двухфазного генератора импульсов, генерирующего с первого и вто- рого выходов последовательности прямоугольных импульсов со скважностью равной двум и сдвинутых относительно друг друга на ± I с высокой точностью, фазочувствительный выпрямитель 15, блок 16 управления, микропроцессор 17, аналого-цифровой пре-г образователь 18, блоки. 19-21 управ0 ления образцовыми двухполюсниками.

Рассмотрим возможность повышения точности измерения параметров исследуемого комплексного нерезонансного двухэлементного, двухполюсника, на5 пример, при измерении составляющих исследуемого комплексного двухполюс ника однородной и неоднородной по характеру сопротивления образцовому двухполюснику при последовательной схеме зг1мещения исследуемого компле сного двухполюсн:5ка. Рассмотрим четыре такта измерения на примере экт Бивалентной схемы измерительной цеп (фиг. 3 а , и С) . Предположим, что образцовый двух полюсник 2 имеет значение 5 о/ ис следуемый комплексный двухполюсник 3 имеет значение Xs-Sjf /Jjr/ комплексный двухполюсник 8, эквивалентный, входнрму комплексному сопротивлению согласующего блока 8, имеет значение Zg-V+ Ji, Определим модуль напряжения 1f и его фазовый сдвиг относительно напряжения питания Е в первом и вто ром тактах измерения. Выражение дл напряжения t&e gg в первом, такте измерения (фиг. Зф с выхоДа согла сующего блока 8 (фиг. 4-6) имеет ... i-. jtc/ige K. UrUecX i.,.; где К - коэффициент передачи согл сующего блока в первом та те измерения, .,, , u. i UxvVt - (U&x . r-t-, где .-JbxV- 4,. - t, ОСл1Уу-I-Jb + ) OL, i.. Модуль напряжения 2 равен ,,-r -,/-((ibbfiM , u,-bK,Y p ;г Фазовый сдвиг напрязкения l от.носительно напряжения Ё источника Гармонического сигнала равен « -ау.л+п (:М ЦХкЪ -(и(Ьх-ЛХч)г, (2) (и «-лряЛ(,)с., Выражение для напряжения во втором такте измерения (фиг.ЗЬ) с выхода согласующего блока (фиг.4 ) имеет вид Л м ,- кгJ:& g ua- иадКг - /-де К - коэффициент передачи согласующего блока во втором такте измерения. П„-Р т( /lifilt &v 4 -АР -Ut4 U2-E.2,(- 55T-1 j. Модуль напряжения S/ равен ,, с . U2 t 2cLi-y-p2 ti Фазовый сдвиг напряжения V отсительно напряжения Е источ ика рмонического сигнала равен . Фазовый сдвиг напряжения V/| отсительно || ряжения равен ((),,4.ejr ovu-t vt: -(5) На основании уравнений (1) и (3) лучимг-г-1 э2 J u М( Uj гЛ/ На основании уравнения (5) полуим соэ () cos (. - J 4jfe. :COS arc In () S(tt («Рл-ф.) ..ha«.1,|;. Таким образом, на основании уравений (6)-(8) получим ftx Ч.рх Цд gps (tf,-()23 9) оЦ Сг оСдUSLV Умножим числитель и знаменатель равых частей уравнений (9) и (10) а У2:( ) и преобразуем к иду й i Цлсоз Ц UgttOS fo U SltvP4 UtSn(( iT U|cDeS-ip2+-y|SinZ pi l- iliik- UiSm tft -UeoaS Ф2 - f г о(.Кг 1ГU| coS { -U|Sw)j Используя фазочувствительный вырямитель и аналого-цифровой преобазователь, получим численные знаения сигналов пропорциональных наряжениям V и (ij , детектированным инхронно с опорными ортогональными игналами № и М, которые представлят собой меандры с периодом, равным ериоду напряжения Е источника гаронического сигнала ()i M Vi3UAsiv C4 t4)-, Ni ICuUt «09 ( Мг iln («t f) де K я Kt, - коэффициенты передач фазочувствительного выпрямителя в первом и втором тактах изме рения; Ч - фазовый сдвиг опорного сигнала N относительно напряжения Ё источника тармонического сигнала; t4 и М - численные значения сиг налов пропорциональных напряжению (4д t детекти рованному синхронно с опорньнии ортогональными сигналами Ц и М соответственно;1 М™ - численные значения сиг налов пропорциональных напряжению 02. детекти рованному синхронно с опорными ортогональными сигналами W и М соответственно, Ьх hfiKa.M«Mz . пз) оСГ (14) М Относительная погрешность измерения составляющих исследуемого ком плексного двухэлементного двухполюс ника равиа ,%Ь. .ЮОУ, V (15 1С2Кц «Р« .i-tetC .АОО-Л. (16 .Для исключения указанной погрешности синтезируют образцовую ветвь, дополняющую ветвь, содержащую исследуемый комплексный, двухполюсник до моста Оуэна или моста Максвелла-Вина так как изготовить образцовые двухполюсники емкостного характера намного прсмде чем индуктивного. Предположим, что образцовый двух полюсник 6 имеет значение образцовый комплексный двухполюсник 7 имеет значение а комплексный двухполюсник в, эквивалент ный входному комплексному сопротивлению согласукнцего блока 8, имеет .значение причем 2j-V+jjJi. ЫлЫа МлМг-N Wt . N| м MI-NVI Определим модуль напряжения.Uffe и его фазовый сдвиг относительно напряжения питания Ё в третьем и четвертом тактах изь1ерения. Выражение для напряжения ( в третьем такте измерения (фиг. 3d) с выхода ссгласуюадего блока 8 (фиг. 4 и 5) имеет вид . Uj-UqhKs 2,.24 , где %- коэффициент передачи согласующего блока в третьем такте измерения, или и /(Uyi -Я1Ь Р24 ( 4. - CAjfa-ufiOpt-() , где .| a -ck - 4aLi tt -uK -oLjУг- -гУ Модуль напряжения Uj, равен 11 р . . Фазовый сдвиг напряжения wj .отноельно напряжения Е источника гарического сигнала равен -Г «йЬ - У -ЦРг)- (иуд -у J.fiOti (18) (Луг-Ч г 1 Выражение для напряжения етвертом такте измерения(фиг.За) ыхода согласующего блока 8(фиг, 4 ) имеет вид п -и V иц- Ufh- tCi 5 Vt;js + i f.pa-Utz U4 vc4° 2ipKt} Pbt| j VfFtr PF kg - коэффициент передачи согласующего блока в четвертом такте измерения. Модуль напряжения U равен П -Р ЫлШЕЖ цФазовый сдвиг напряжения Оч отноельно напряжения Ё источника гарического сигнала равен Фазовый сдвиг напряжения Q отноельно напряжения Равен . (21) На основании уравнений(17) и ) получим - -JJl- ijbbyl,22) Ц W . На основании уравнения(21) полу COs6f5- « S IJf3-f«) -coscxratqg.j (23) . sm (.) - 8ln (fi-(p) sma.rcl (24) Таким образом, на основании уравий (22), (23) и (24) получим J:i-, - Ubuos ( «tJXTU (25) 4JL UasinCp -ft. 0ц(2б Умнож,им числитель и знаменатель вых частей уравнений (25) и (26) и (, (v) и преобразуем иду . PI Кб UauOStP3U -eoS fi n -U4 W ,,.t .иэ& Пфй-и оМ ц -ИЗзсоэФз Dasmifl, г U|eos if,-t.u ,, 28) Обозначим ((.,±)i Mjrk:,U3SlhC%i4); N4 kgU4COS((fHfcf ; M t8Uч8ln(), где Кд и Kj - коэффициенты передач фазочувствительного вьтрямителя в третьем и четвертом тактах измерения Мп - численные значения сиг . налов пропорциональных напряжению 0, детекти рованному синхронно с опорньмн ортогональными сигналами Vi и М соответственно; М - численные значения сиг налов пропорциональных напряжению i , детекти рованному синхронно с опорными ортогональны ми сигналами Ы и М со.ответственно. Таким образом ftg fr,tX3K-t НгНА V M-iW W SLaVibkCg . (29) Х ygtcgtl К ЧА-ЩаМ OLi N М (30 Ввиду того, что значение- можно предположить, что K Ky-jT -Vg Кй«Кц; , так как-Од Оз / а (Согласующий блок, фазочувствительный выпрямитель и аналого-цифровой преобразователь в первом и третьем тактах работают.примерно в одних и тех же точках перрдаточных характеристик соответственно, а также и во втором и четвертом тактах измерения i На оснований уравнений (13,) , (14 и (29), (30) получим cL,(bt()MU (ЗГ (N XUiH- ( UiMitXy V MJl « о1 СЫ| М|ХМзМч-МзМч Таким образом, результат измерения параметров исследуемого комплек сного нерезонансного двухэлементног двухполюсника не зависит от нелиней ности -коэффициента передачи согласу ющего блока и фазочувствительного выпрямителя, а также исключена зави симость результата преобразования до составляющей неоднородной по характеру сопротивления образцовому двухполюснику, расположенному в вет ви, содержащей исследуемый комплекс ный двухполюсник, от частоты напряжения питания измерительной цепи. Рассмотрим для примера также вариант исключения погрешности от неинейности аналогового тракта пребразования, когда синтезируют обазцовую ветвь дополняющую ветвь, соержащую исследуемый комплексный вухполюсник до моста Максвелла-Вина. Таким образом, образцовый двухолюсник 6 имеет значение -.г 5 бразцовый комплексный двухполюсник имеет значение. комлексный двухполюснике 8, эививалентый входной комплексной проводимости огласующего блока, имеет значение t -, причем, ifeИчМл-МлМгпо .МлМг. 1Г Ni-Ml Выражение для напряжения Udt-U h в третьем такте измерения (фиг. 3с) с выхода согласующего блока 8. (фИг.4 и 5) имеет вид р .; где Kg- коэффициент передачи согласующего блока 8 в третьем такте измерения, .( где c i l 2-e-i 1п2 -гМодуль напряжения Ug равен п (33) Фазовый сдвиг напряжения Oj относительно напряжения Ё источника гармонического сигнала равен фз-cxva-bq- /34) выражение для напряжения D|jfe -lf n в четвертом такте измерения (фиг.3d) с выхода согласующего блока 8 (фиг. 4 и 5) имеет вид где Kg - коэффициент передачи согласующего блока 8 в четвертом такте измерения, (..t 4i. О ) Модуль напряжения и равен и БьнГ) ,-l|i| Фазовый сдвиг напряжения (l относительно напряжения Е источника гармонического сигнала равен hjVu-.A. (36) Фазовый сдвиг напряжения Ui отно.сительно напряжения Оз равен ФА -ЧЬ - е.гсЛд (37)

На основе уравнений (33)

и (35)

. получим (38)

Используя уравнение (37) получт оз(((arat9cJ .. ., (39)

8«а (ф, at-tttn г,

Чг -VfJI vJX| (40)

Таким образом на основании уравений (38)-(40) получим

f- UHCoabpH-tft)(41)

ЛЗз

.,умножим числитель и знаменатель равых частей уравнений (41) и (42) а Uг( преобразуем виду

г )вКб Циооафи -иАСтфа1(.

- WU|cos4(ь-U|вl iЙ 43)

uV JJtgKf, .UitSin A UaCOSfa ич008Р( . U|cos2(()3 -Ui«ln p4(44)

Обозначим Hs-K4U9«()i ();

N4 -8U4 sf H), MH-KeUn-SwKtSiX

ч

: и К коэффициент передачи де К фазочувствительного выпрямителя в третьем и четвертом тактах измерения;

Нд и Ц. - численные значения сигналов ,пропорциональных напряжению Ue детектированному синхронно с опорными ортогональными сигналами N и М соответственно;

ViiM М - численные значения сигналов пропорциональных напряжению 0, детектированному синхронно с опорными ортогональными сигналами ц и М соответственно. Таким образом,

I7g vteKAK.a НзМч- КаМч (45)

ХгКб. ЫзМч-МэЫч

(46) того, что значение

4

можно предположить, .что KA K5;Kj I ; . ; , так как , а Ь (j, (Согласующий блок, фазочувствитель.ный выпрямитель и аналого-цифровой преобразователь в первом и четвергтом тактах работают примерно в.одних и тех же точках передаточных харакристик соответственно, а также и втором и третьем -тактах измерея) .

На основании уравнений (13) , (14) (45), (46) получим

а . ot.y)t ( + )(ы| }

(47) V5,tN|+M|XNiN 4-M%M

уч - (М ANji-N Mtl (vi М V .2.СМ| -И|К аМч-М,УФ,

(48)

На основании уравнений (31), (32) (47), (48) запишем выражения для меряемых й, и L,

0Rg MiNa MAMtyNl -ьМ)

(49) ацСЫ| М1КМ МзМ4

1Й2РцС4(М1Нг-Н 1ЦгУь&+М ) . CN|i-MlXM}N4-NsMO

(50)

РгКг(М 14г -МлМгУыЬМ)

(51)

ЧцЩТЩ бНч- МаМч

ггб5Сч( () (52)

LX W|tl4ilX%tA4-W3WH

Добротность на основании уравне5 НИИ (13), (14) и (49)-(52) будет

иметь вид

Q (dU

R

о CdU .( (МлЫг-Ы ЦгХМзУ ч- ИзМч fS4 0 (К МА-М&Нц МдЫ2 М Мг

Рассмотрим пример .измерения параметров исследуемого комплексного нерезонансного двухэлементного двухполюсника при его параллельной схеме 5 замещения, имекщего индуктивный характер комплексной проводимости.

Предположим, что образцовый двухполюсник 2 имеет значение исследуемый комплексный двухполюсник 3 имеет значение v3j комплексный двухполюсник 8 имеет значение Y8 - eВыражение для напряжения U,Utic. в первом такте измерения (фиг. За) с выхода согласующего блока 8 (фиг. 46). имеет вид . , уг

Ul UbeK,,Y. где К - коэффициент передачи согласующего блока 8 в первом такте измерения, 0 или л / QI .. Л11

U ))

где (5j,. +erV, S K..

Модуль напряжения (J равен

VA

и, Е

VqV

Фазовый сдвиг напряжения U относительно напряжения Ё источника гармонического сигнала равен

, - ф,агс±. (56)

Выражение для напряжения UctgrUaic во втором такте измерения фиг. 36) с выхода согласующего блока (фиг.46) имеет вид . с, v ,.,. где К2 - коэффициент передачи согласукицего блока 8 во втором такте измерения, -и,« Ёк, . sJlilJ A qb4 Модуль напряжения U равен г . (57) Фазовый сдвиг напряжения относительно напряжения Е источника гармонического сигнала равен fi - :}: :: : „ ise) Фазовый сдвиг напряжения U2 относительно напряжения CJ равен a.rйicJ (S9) На основании уравнений (55) и (57) получим I, .,„, и„ - ic,Vr(60) На основании уравнения (59) получимcoaCcet- f,ycos ave.- - - л/;; svnGfi- c. avcif --;; |J. (g2) .Ha основании уравнений (60)-(62) получим x уКг иг.й094Р.-ФЛ (63) IT VT - и. - Ц -иа.-5(г(-фЛ д - 117кг nj; Умножим числитель и знаменатель правых частей, уравнений (63) и (64) на и (СО С - iri фд ) и преобразуем к виду «1 VKti йгСОЗФг-исоаФд иг8жЦ -Ц- 51У1ф, 7° .)д f Utsm- л ux и а Цг5 п Рг-Ц каф«-ил91пфлЦгеоЬфг ЧГ Uiaas tp Ujstn(p (66) -Обозначим N( (q), i4) -, Мл sin () Na-io Uacos(iPi±H b Mi ii4Ui in6yi:i где Kj и K/4 - значения коэффициента передачи фазочувствительного выпрямителя в первом 1 втором TaKtax измерения; Y - фазовый сдвиг опорного сигналу N относительно напряжения Е источника гармонического сигнала М - численные значения сиг налов пропорциональных напряжению U, детекти рованному синхронно с опорными сигналами ц и М соответственно; Vjn и М2 - численные значения сиг налов пропорциональных напряжению U2.,детектированному синхронно с опорными ортогональными сигналами и М соответственно. j S vjiMb.., (67) IT , Ыг,.л ах N-tMi-MiMo. вдг; (68) Относительная погрешность измерения составляющих исследуемого комплексного двухэлементного двухполюсника равна «.169, V-J ,. „о, Для исключения указанной погрешности синтезируют образцовую ветвь,, дополняющую ветвь, содержащую ис-ледуемый комплексный двухполюсник, напоимер, до моста Хэя. Образцовый двухполюсник 6 имеет значение 2 -otj i образцовый комплексный двухполюсник 7 имеет значение а комплексный двухполюсник 8 имеет значение причем Соотношение величин образцовых двухполюсников синтезированной ветви выбирают с учетом соотношений йа. - ... Ха , Mv Ai-tA Na лГ Mf М oti NKM Определим модуль напряжения vJchj и его фазовый сдвиг относительно напряжения пита:ния Ё в третьем и четвертом тактах измерения. Выражение для напряжения 0(ОьН в третьем те измерения (фиг. 3с) с выхода согласующего блока 8 (фиг. 4 и 5) имеет вид;- 3. X 11 ,п LV .sr6rJ Us Ucjh4-:j 2 l;l8 i.l где Kg - коэффициент передачи согласующего блока 8 в третьем такте измерения, или из ЁК, (. (JLjbz-Uyi Xt . : ()fOft - (.)tt . - J) . -Де .«4.-UJ 4vaift.-lJaLl i tl XoLz + .jbi Uyj -oLtXV. Модуль напряжения 0 равен fcu4jexjb yl-) Рг-tV Фазовый сдвиг напряжения Uj относительно напряжения Ё источника гармонического сигнала ра:вен U V. H. г (Х гЦ$Ог1 .(72). Выражение для напряжения (, в четвертом такте измерения (фиг.Зс) с выхода согласующего блока 8 (фиг. 4 и 5) имеет значение Оч-ищЧ И. КД - коэффициент передачи согла сующего блока 8 в четверто такте измерения, и .г -(, ( . грг-и Чч jJiVti ) (73) Модуль напряжения 0 равен U.. . . ,7., Фазовый сдвиг напряжения Ьц отно сительно напряжения Е источника гар монического сигнала равен j§ra%- . П5 Фазовый сдвиг напряжения Uj относительно напряжения 0 равен P5, ОГоЦ (76) На основании уравнений (71) и (7 получим г--, JidgSL 07 СбО(.2 На основании уравнения (76) поЛ5 ИМ. cosOf9- «arctcj- j : |r/ (78) sln(.-4,Varatq - | r- (79) Таким образом на основании уравнений (77), (78) и (79) получим , йг VCg Us COS (pt-фч) (80) i olj viuUi, yz ,уг(5 - 053fa(( -i Ok Kb 0., Умножим числитель и знаменатель правых частей уравнений (.80) и (81) на Щ (COS -fi + ) и преобразуем к виду fba. .gPS4 4- U3 n f 3-UuSlnc i4 / о 2 ч UзWф5U ttl SФt U5m PiШЭ nЧ ч (83) ; ., Используя фазочувствительный выпрямитель и аналого-цифровой преобразователь получим численные значения сигналов пропорциональных напряжениям Uj к 1ц f детектированным синхронно с опорными ортогональными сигналами Kl и М, .которые представля ют собой меандры с периодом, равным периоду напряжения Ё источника гармонического сигнала Wi«KiUuCOiC4 at4J) ( )i . Мц--К8諧т(). где Кз и Kg - значения коэффициента передачи фазочувствительного йыпрямителя в третьем и четвертом тактах измерения; Njи M - численные значения сигналов пропорциональных напряжению, детектированному синхронно с ОПОРН1ЛМИ ортогональными сигналами М и М со.ответственно; Н,: и М - численные значения сигналов пропорциональных напряжению, детектированному синхронно с опорными ортогональными сигналами N и М соответственно. Таким образом,получим Й..ЧСт АгМ 1 Уг Kg 8 fc , KftKt - М . Аг ot, Iiu2« Ввиду того, что , , .г v, ot,x х ожно предположить, что Kfl ; так как 0 Ц , а огласующий блок, фазочувствительй выпрямитель и аналого-цифровой еобразователь в первом и четвертом ктах измерения работаютпримерно в них и тех же точках передаточных рактеристик соответственно,а также втором и третьем тактах измерения). На основании уравнений (67), (68) (84), (85) получим V, ji(bz(U4Nz MtMgVMl Mi) (86) oi:i(Nj4-MJXNj 4 W444 Ы2 (N Ma-MiHa.XNlivMli J гСЫг+тМгХМзЫч- . Рассмот рим пример, когда образцой двухполюсник 6 имеет значение , а образцовый комплексный ухполюсник 7 млеет значение 72. Причем соотношение величин разцовых двухполюсников синтезиванной ветви выбирают на основании авнений i . . ytz МлМг-УиН V2 нгтмг. Выражение для напряжения третьем такте измерения (фиг. 3с) выхода согласующего блока 8(фиг. 4 5) имеет вид р у Oe-oqh4- Y;tv, е Kg - коэффициент передачи согласующего блока 8 в третьем такте измерения. иf. 0, ЬЙЪг Qzjll ) / е ) .УЧ Модуль напряжения Оз равённ .|lC5%

Фазовый сдвиг напряжения Uj относительно напряжения Ё источника гармонического сигнала равен

.tq (89)

Выражение для напряжения l4te U«K в четвертом такте измерения(фиг.3) с выхода согласующего блока 8 (фиг.4 и 5) имеет вид

Л Il k . - .. .

U4-Uti, где К - коэффициент передачи сог ласукадего блока 8 в четвертом такте измерения.

-Ц

-)

или

Модуль напряжения U равен

liJ:

(90)

тФазовый сдвиг, напряжения 0 отнйсительно напряжения Е источника гармонического сигнала равен

Фазовый сдвиг напряжения L) относительно напряжения Оо, равен

фц-((Ы-о.сЦ . (92)

На основании уравнений (88) и (90) получим ,

Цч - -ьЧ91ч 4

(93)

из )С, Используя уравнение 92 получим

W4 (f4-y :COSOlVC,-t(J

-,(94)

Sm((ft, sir airc

5 Таким,образом, на основании уравнений (93)-(95) получим

f jrviu6 имсххСЦЧ-фа)(96)

llt - U4

. ЦаКа U sm6Pq-cga (97)

. УЗ Умножим числитель и знаменатель правых частей уравнений (96) .и (97) на Uj (Ю#-Ф& +Sb«-i(j) и преобразуем к виду

f У)«к.ь Uucoitfl,-UftOMt и 15т Рч.Ussinif Qя U%co Чf U|ьln fг lA . Uu in4 -Useo8 fe-Uftb fc-UAQ fi 99) % U|cos «f U j5lH ip5

бозначим

N., lC,UjcosCq eitV, .,Uiiin()-, N4 КвУц cos tH- V Мч б1п (, vl,

где К и К - значения коэффициента

передачи фазочувствительного выпрямителя в третьем :и четвертом тактах измерения; К1 и Mj - численные значения сигналов пропорциональных

напряжению Щ, детектированному синхронно с опорными ортогональными сигналами VI и М соответственно;

N и М - численные значения сигналов пропорциональных напряжению U/, , детектированному синхронно с опорными ортогональными сигналами N и М соответственно , Таким образом,

ч VTit ICu МгМч fe SlK.st N%vM%

цЧ Utiuv N% A4-MaN4 ° 4KeVL4

Учитывая, что значение ( , можно предположить, что К, Kg ; Kj-.Kg; Kjt: к ; Ki,-К , так как Й,й , а Oj-Oii (согласующий блок, фазочувствительный выпрямитель и

аналого-цифровой преобразователь в первом и третьем тактах работают примерно в одних и тех же точках передаточных характеристик соответственно, а также во втором и четвертом тактах

измерения).

На основании уравнений (67), (68) и (100), (101) получим

V)tCN. Р YK,M,NUN,1 .(102)

ОлЦ1СМ4М1-М,ЫгЧЫ%УМ| ( (103)

Различные варианты измерительных цепей и уравнений преобразований приведены в табл. 1 и 2. CoSepfnatnaa иссяеЯ/ений ВаЭы ЬепЛбО и цробнений t-t-. прп хзоовтя «/gg( t (Л / М/И/УЛ+ЛЛ; (4-/У; {Уд 1 l(

a- tfjfer/y g- Hv ;

лг()(НзН,МзМ1 rtffif A r.)(

4«{ rt/+M/N«,(,

При измерении, например, параметров исследуемого комплексного нерезонансного двухэлементного двухполюсника при его параллельной схеме замещения,, име ющего емкостной характер Уу« 1у+3JJ x, возможно при синтезе образцовой ветви использовать образцовый двухпоцюсник 2, имеющий значение YI«VV в третьем и четвертом тактах иэкерения.

Та&пща 1

Таблицу Z

(( /y) dz ( Hf HfHttjN MjN)

« JiMtt::MKJl.

dizi ),Н„)

За два первых такта получим значения составляющих исследуемого комплексного двухполюсника,определяемых уравнениями вида

NxNivM Mz

Г1 %М Nt.tA

Vii , (105) омпяексный Збухполаснм ,4t(l 4 MiMt}{fll Ml) (,,) rA(-M,/feJ( ) -Jz ( ) Синтезируют образцовую ветвь,дополняющую ветвь,содержащую исследуемый комплексный двухполюсник до моста Винта,т.е.образцовый двухполюсник 6 имеет значение Ye образцовый комплексный двухполюсник 7 имеет значение Yq-r +3Jfj . Причем соотношение величин образцовых двухполюсников синтезированной ветви выбирают на основании уравнений az . NiNrtMiMj. jJz NAVA,-MiM7 T-TifTlvE- -- V Проводя измерения, аналогичные описанным в третьем и четвертом тактах, получим . 12. .а ч . (106) -л , «Д lAt. tulua NiC4ct-V Nit (107) Учитывая что и , можно предположить-что ;Kj ,, так как , , (согласующий блок, фазочувствительный выпрямитель и аналого-цифровой преобразователь в первом и третьем тактах работают примерно в одних и.тех же точках передаточных характеристик соответственно, а также во втором и четвертом тактах измерения) .. На основании уравнений (104), (105) и. (106), (107) получим ... ., СМлН- МА№УН У АУ (108) ; (.ц1унзНц+М., и МдЫгЧЫ Мэ HN -«-lAiXNsM4-MsN4 10) Необходимо отметить, что в общем случае .значен-ия М, lл, гл и Ыц при-фазовом сдвиге +V имеюж вид 40 Чм а„х1 сХлгЧ -. (110) Мд -«г ) NZI - a.24.i т (Хаг Mw t aii 2 zs,45 XA SeUlk Уч , 2-R«L)aei i- wUftui , i iJ мультипликативные и аддитивные погрешнос- 50 ти аналогового тракта у но ли фа ан ;пр го вы ва «Л че т. ти доп нал и инв ным по Под нап пол 41 С TU Ха л- и -Оо|хСХг (tf-z УиХ г СОи - СХ л ) UA(| 4|Xcx Q4i) У Хл /хХомаал (. Ч/ 1|2Моигйд ) )Анализируя уравнения (114) и 115) можно заключить, что значения 14 -a a2i) О, т.е. данные равнения можно записать в виде (2dli±lM2)5ii2id±3i 2°i2:l (пб) Кч - (L| xz XAL|tX xtAQzi a ian) .,. (М )CLVoL ) преобразования в пер вом и втором тактах измерения; коэффициенты, определяемые фазовыми нестабильностями в аналоговом тракте преобразования в первом и втором тактах измерения. Для исключения аддитивной погрешти a.j достаточно опредеь уход нуля согласующего блока и очувствительного выпрямителя и лого-цифрового преобразователя закороченных входах согласукицеблока (или фазочувствительного рямителя), т.е. определить в предительном такте измерения значения N0, Mt, Mj5 LOU азд aa и выть из значений Ы , nf f}{yJ и . . получим i4A 4vAUi av,Ta«yA,i 1Ч) ЬА t ад, Хг i Кг 2А-и«-cXi Hi-схц уг-, М 7. NV-M - Uo СХ2л г t ftjii.i( 2 . Исключение аддитивной погрешносвозможно также, если формировать олнительно сигналы, пропорциоьные значениям напряжений Щ и 0 .д., детектированным синхронно с ертированными опорньвли ортогональи сигналами N и М. Значения донительных сигналов имеют Вид Ндг М-1г сх«1,:;ааХл Олъ ) 14.0. . - иЧг Лг, -, Ми --az2 4i . На основании (110) и (112) получим НА W/W - А2 2 (ои,Хл ОдгЦО И MI М4Ч - Nl« 2 ( t СХлг - V) Ыг ttaijO Ма Мах-М22 2 (Огл Лгг %г У ставив значения (111) или (113), ример, в уравнения (13) и (14), учим (114) (115) а уравнения (29) и (30) в виде (bt СУэХч УЧ ЧОСсХалам -азд СЬ.г) .(118) ЪиUVijJfXoJ cdjt )fi . (tjдхч.)(ауач , г С.( Так как условия преооразованйя 45 сигналов 0 и Uj , а также Oj. и Uj, одинаковые, можно заключить, что (С1г,а,)С хмО/м+С1з2« г)-,(( ),

с учетом указанного получим значения, определяемые уравнениями (31) и (32) и другими уравнениями (табл.1 и 2).

Рассмотрим реализацию способов на рримере работы устройств (фиг. 4-8).

Сигнал с первого выхода дискретного генератора 14 импульсов, выполненного на основе двухфазного генератора импульсов, генерирующего две последовательности прямоугольных импульсов Ы и М, сдвинутых относительно друг друга на ± , поступает на управляющий вход источника 1 гармонического сигнала, который формирует синусоидальное напряжение Ё питания измерительной цепи. В первом такте измерения по команде с второго выхода блока 16 управления, через третий выход функционального преобразователя 11 ключ 10 подсоединает зажим i , примыкакнций к зажиму b , для подключения исследуемого комплексного двухполюсника 3 (фиг. 5 и 7) к общей шине d. В устройствах, изображенных на фиг. 4 и 6, по команде с шестого выхода блока 16 управления через девятый выход функционального преобразователя 11 ключи 4 и 5 подсоединяют зажимы а и b к зажимам 1. и t соответственно. В устройствах, изображенных на фиг. 5 и 7, по команде с шестого выхода блока 16 управления через девятый выход Функционального преобразователя 11 ключ 5 подсоединяет зажим к зажиму С-. Ключ 9 разомкнут. Сигнал Оу( с выхода согласующего блока 8, пропо эциональный падению напряжения G Ofcc п° ступает через первый вход функционального преобразователя 11 на информационный вход фазочувствительного выпрямителя 15, на управляющий вход которого iepe3 блок 16 управления поступает опорный сигнал N с первого выхода дискретного генератора 14 импульсов. Сигнал с выхода фазочувствительного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению 0 г детектированному синхронно с первым опорным сигналом bji f поступает на вход аналого-цифрового преобразователя I8v который по сигналу с четвертого выхода блока 16 управления формирует код Ыц. С выхода аналого-цифрового преобразователя 18 код числа Цу, поступает на вход микропроцессора 17 и запоминается. После запоминания кода в микропроцессоре 17 с его первого выхода поступает сигнал на ретий вход блока 16 управления, который инвертирует опорный сигнал на управляющем входе фазочувствительным выпрямителем 15,т.е.на управляющий вход фазочувствительного выпрямителя

15поступает опорный сигнал (сйгнал.Й сдвинут относительно сигнала Ц/ на ±Jr) . Сигнал с выхода фазочувствитель

ного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению L/ , детектированному

синхронно с опорным сигналом И/ поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 18, который по сигналу с четвертого выходе 1.6 блока управления Фop -иpyeт код числа Мц.С выхода

0 аналого-цифрового преобразователя 18 код числа 4(4, поступает на вход микропроцессора 17 и запоминается. Микропроцессор, 17 может производить операцию вычитания Мм-Nii , воз5 ведения в степень () 4N .

После запоминания кода М в микропроцессоре 17 с его первого выхода поступает сигнал на третий ввод блока

16управления, который переключает опорный сигнал на управляющегл входе фазочувствительного выпрямителя 15, т.е. на управляющий вход фазочувствительного выпрямителя 15 поступает опорный сигнал М с второго выхода дискретного генератора 14 импульсов. Сигнал с выхода фазочувствительного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению J, детектированному синхронно с опорным сигналом М, поступает на вход аналогоцифрового преобразователя 18, который по сигналу с четвертого выхода блока 16 управления формирует код Мц . С выхода аналого-цифрового преобразователя 18 код числа М,( посту5 пает на вход микропроцессора 17 и запоминается. После запоминания кода Мц, в микропроцессоре 17 с его первого выхода поступает сигнал на третий вход блока 16 управления, который инвертирует опорный сигнал на управляющем входе фазочувствительного выпрямителя 15, т.е. на управляющий вход фазочувствительного выпрямителя 15 поступает опорный сигнал М (опорный сигнал М сдвинут относительно сигнала М На ±зг) . Сигнал с выхода фазочувствительного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению Од, детектированному синхронно с опорным сигналом М, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 18, который по сигналу с четвертого выхода блока 16 управления формирует код . С выхода аналого-цифрового преобразователя 18 код числа по5 ступает на вход микропроцессора 17 и запоминается, микропроцессор 17 может производить операции вычитания Щ -Mi2. М, возведения в степень (1Лц/ -М, ) «4М, умножения (N;,,-N«) .(Мд ) и сугчмирование ( MXI - N« )2- + (Мм -М, )2 4 (Ы ) . После запоминания кода М/| в микропроцессоре 17 с его первого выхода поступает сигнал на третий вход бло5 ка 16 управления, по сигналу с первого и второго вь1ходов которого через второй и третий выходы функционального преобразователя 11 ключ 9 замыкается, а ключ 10 размыкается Ключи 4 и 5 остаются в предаадущем состоянии. Таким образом, во втором такте измерения напряжение 0|(| с выгхода источника 1 гармонического сигнала поступает к зажимам а и Ь измерительной ветви, содержащей исследуемый комплексный двухполюсник. Напряжение пропорциональное напряжению с выхода согласующего блока 8 поступает через вход функционального преобразователя 11 на информационный вход фазрчувствительного выпрямителя 15, на управля ющий вход которого через блок 16 управления поступает опорный сигнал N с первого выхода дискретного гене ратора 14 импульсов. Сигнал с выход фазочувствительного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению Од г детектированному синхронно .с первым опорным сигналом.Ц, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 18, который по сигналу с четвертого выхода блока 16 управления формирует код И2/(. С выхода аналого-цифрового преобразователя 18 код числа NiA поступает на вход микр процессора 17 и запоминается. После запоминания кода л микропроцессор 17 с его первого выхода поступает сигнал на третий вход блока 16 управления, .который инвертирует опорный сигнал на управлякяцем входе фазочувствительного выпрямителя 15, т.е. на управляющий вход фазочувствительного выпрямителя 15 поступает опорный сигнал N. Сигнал с выхода фазочувствительного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению и2, тированному синхронно с опорным сиг налом Ы, поступает на эход аналогоцифрового преобразователя 18, который по сигналу с четвертого выхода блока 16 управления формирует код числа , выхода аналого-цифрово го преобразователя 18 код числа Nai поступает на вход микропроцессора 17 и запоминается. Микропрюцессор 1 может производить операции ввлчитания Mi( возведения в степень (Ni/i - Ыа) умножения (, ) ( MM - Nzz ) 4М;, Ы2; ( Ы/, -MAI ) ( 2г После запоминания кода М22 в микропроцессоре 17 с его jiepBoro выхода поступает сигнал на третий вход блока 16 управления,кото рый переключает опорный сигнал на уп равляющем входе фазочувствительного выпрямителя 15, т.е. на управляющий вход фазочувствительного выпрямителя 15 поступает опорный сигнал М с второго выхода дискретного генератора 14 импульсов. Сигнал с выхода фазочувствительного выпрямителя. 15, пропорциональный напряжению С , детектированному синхронно с опорным сигналом М, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 18, который по сигналу с четвертого выхода блока 16 управления формирует код . С выхода аналого-цифрового преобразователя 18 код числа М поступает на вход микрюпроцессора 17, i и запоминается. После запоминания кода Mj/i в микропроцессоре 17.с его первого выхода поступает сигнал на третий вход блока 16 управления, который инвертирует опорный сигнал на управляющем входе фазочувствительного выпрямителя 15, т.е. на управляющий вход фазочувствительного выпрямителя 15 поступает опорный сигнал. Сигнал с выхода фазочувствительного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению Cfj , детектированному синхронно с опорным сигналом М, поступает на вход г1налогоцифрового преобразователя 18, которай по сигналу с четвертого выхода блока 16 управления формирует код М22 . С вихода аналого-цифрового преобразователя 18 код числа поступает на вход микропроцессора 17 и запоминается. Микропроцессор 17 производит операции вычитания Мл Mjj 2М2, возведения в степень 4м|, умножения 4M||Mf, , сложения 4(,Мг) , 4(), вычитания +4 (.-И/|М2) и деления Ы У1г- -М4Мг. . . .Ы hta2- -w4f. ЫдК1- МАМг MtN -Httte N Mt-MM2 м мЬМ| NI-MI -м в зависимости от программы по командам с пятого и шестого выходов микропроцессора 17 блоки управления образцовыми двухполюсникс1ми 21 и 20 формируют значения образцовых двухполюсников ,,2f iiriH JAj, определяемые, например, уравнениями (13) и (14) . У1 Ыг«-М4Мг , JM. XL- МлЫг-Н Иа . ЗТ NJ-vMi 22,Й1. w ; й1ТмГ Цг . MiNt-H Hz Т OL, или уравнениями {67) и (68) fti «k NiNz- -M M2. Vr NTH4f г - ЦУ - N M -M/iNi «г ( JTj л llT Vi |Аг . N.2, и т.д.

После формирования значений образцовых двухполюсников и Jfj или , 2 Hj4j по команде с первого выхода микропроцессора 17, поступающей на третий вход блока 16 управления, с его шестого выхода через девятый выход функционального преобразователя 11 поступает сигнал на управлянядие входы ключей 4 и 5. Таким образом, в третьем и четвертом тактах измерения,напряжение Ott выхода источника 1 гармонического сигнала Поступает через ключи 4 и 5 (фиг. 4 и 6) к зажимам f (фиг. 4 ) или к зажимам а и q. (фиг. 6) , в устройствах, изображенных на фиг. 5 и 7, напряжение Utg поступает на зажимы : ис.(а и С) постоянно во всех тактах измерения, но переключается зажим к зажиму h. В третьем такте измерения формируются коды чисел N31 , Ы и М , Mjjj , пропорциональные напряжению детектированному син хронно с опорными сигналами N ,Ц М и М аналогично описанному в первом такте измерения. Микропроцессор 17 обрабатывает значения N3 , Wjg г Мв,- и Лу2 в соответствии с программой аналогичной описанной). В четвертом такте измерения формируются коды чисел , IAI. , и Vit , пропорциональные напряжению (Фиг, 4 и 5) или б и 7), детектированному синхронно с опорными сигналами N,Я , М и М аналогично описанному во втором такте измерения. Микропроцессор 17 обрабатывает значения Ыц,й. , 1Ц1 и . в соответствии с программой аналогичной описанной. В зависимости от программы, определяемой видом ветви, содержащей исследуемый комплексный двухполюсник характером исследуемого комплексного двухполюсника, возможной конфигурацией (оптимальной с точки зрения точности измерения, простоты и т.д.) образцовой ветви, информация об измеряемых параметрах исследуемого комплексного двухполюсника (табл. 1 и 2) отображается в блоках 12 и 13 индикации.

Выбор пределов измерения производится микропроцессором 17 в зависимости от программы, причем в автоматическом режиме, когда не известен предел измерения параметров исследуемого комплексного двухполюсника, определяют y/ot/to или , по упрощенному алгоритму (oLvj или значения образцового двухполюсника, сформированные блоком 19 управления образцовьв двухполюсником в первом, последнем или в одном из средних диапазонах) . Упрощенный алгоритм предполагает, что в первом и втором тактах измерения для определения оптимального диапазона M/ii М/., г..и . 1 ,

Определяй --« Щ- или 4

Ы|+м|YW Н ,

формируют значение d или V так, чтобы

o-fH-« Ni +М2N +м

Таким образом, после выбора оптимального диапазона измерения производят измерение соста вляющих исследуемого комплексного двухполюсника по алгоритму, исключающему аддитивную погрешность.

Реализация блоков и узлов устройств, осуществляющих описанные способы, не вызывает трудностей. Учитывая, что результат измерения н зависит от фазового сдвига напряжений с выходов согласующих блоков относительно опорных ортогональных сигналов N, Ми (Ы , М), согласующие блоки могут иметь фильтры, настроенные на частоту основного сигнала питания измерительной цепи, что существенно снижает погрешность измерения от гармо.нических составляющих спектра напряжения питания. Использование алгоритма, исключающего зависимость результата измерения от ухода нуля согласующего блока, фазочувствительного выпрямителя, аналого-цифрового преобразователя, позволяет существенно упростить их реализацию. Использование микропроцессора в устройствах измерения парамеров исследуемого комплексного двухполюсника позволяет передать ему функции управления процессом измерения вв.иду большого объема информации, вводимой с пульта: характер объекта, схема замещения и требуемая пара измеряемых параметров, частота и напряжение питания, алгоритм измерения и т.д., а также из-за более сложной последовательности управляющих сигналов. Замена аппаратной реализации блока управления на программную позволяет резко упрости и удешевить устройство измерения параметров исследуемого комплексного двухполюсника. Кроме того, наличие микропроцессора в структуре устройства позволяет использовать лишь несколько видов измерительных цепей которые могут быть выбраны из сообржений простоты, точности и т.д., а по результатам измерения составляющих исследуемого комплексного двухполюсника однородной и неоднородной по характеру сопротивления проводимости образцовому двухполюснику рассчитать значения добротности, тангенса угла потерь, модуля комплексного сопротивления (проводимости), фазового угла комлпексного сопротивлейия (проводимости) и т.д. Для уменьшения влияния паразитных параметров импеданса подводящих проводов, паразитных емкостей, шунтирунхцих объект и . можно их измерить. Так при разомкнутых входных эгикимах объект измерения отключен,. измеряется и запоминается входная емкость, шунтирующая исследуемый комплексный двухполюсник, а при закороченных входных зажимах измеряются и запсяиинаются индуктивность и активные сопротивления подводящих проводов. Структура устройств при

этом не изменяется, а изменяется лишь алгоритм измерения, т.е. можно эффективно использовать возможности микропроцессора, который запоминает измеренные паразитные параметры и учитывает их в дальнейшем при вычислении любой пары параметров исследуемого комплексного двухполюсника.

Изобретение позволяет повысить точность измерения параметров исследуемых комплексных двухполюсников, что особенно важно при создании комплекса приборов для АСУТП.

t К

J. д

Фиг.1

Фаг.З

., $ .

с г±d

ГГ

JLrf

ФмгЛ

Ф14г.6