Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника Советский патент 1984 года по МПК G01R17/10 

входом первого блока деления, выход первого блока разности соединен с одним из входов второго блока деления, второй вход которого соединен с выходом первого согласующего бложа, вьгкоды вычислительных блоков соединены с соответствующими входами блока суммирования и с соответствующими входами блока формирования импульсов, выходы которого соединены с соответствующими управляемыми входами блоков деления, выходы которых подключены соответственно к шинам управления образцовыми двухполюсниками, однородными одной и другой составляющим измеряемого комплексного двухполюсника, выходы блока суммирования подключены к вторым входам блоков разности, вторые управляющие выходы первого и второго блоков уравновещивания подключены соответственно к вторым управляемым входам второго и первого вычислительных блок ов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕР НИ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ (ПРОВОДИМОСТИ) ДВУХПОЛЮСНИКА, содержащее генератор синусоидального напряжения, один из зажимов которого подключен к первому зажиму измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных образцового двухполюсника, однородного одной из срставлякяцих измеряемого комплексного двухполюсника, зажимов для подключения измеряемого двухполюсника и образцового двухполюсника, однородного другой из составляющих измеряемого комплексного двухполюсника, и к входу первого согласующего блока, первый выход которого соединен с общей пшной, а второй выход соединен с входом первого вычислительного блока и с одним из входов первого блока деления, выход которого соединен с входом первого блока уравновешивания, информационный и : управляющий выходы кЬторого соеди4 нены,соответственно с входом первого блока индикации и с управляемым входом первого вычислительногб блока, второй зажим генератора синусоидального напряжения соединен с вторым зажимом измерительной цепи и через второй согласующий блок - с входом второго вычислительного блока, управляемый вход которого соединен с управляющим выходом второго блока уравновешивания, а выход второго блока деления подключен через второй блок уравновешивания к входу второго блока индикации, один из зажимов для подключения измеряемого двухполюсника соединен с общей шиной, а другой зажим для подключения измеряемого двухполюсника соединен с вторым входом второго согласующего блока, второй вы(Л ход которого соединен с общей ши- ной, и через третий согласующий блок, лдин выход которого соединен с общей шиной, - с одним из входов блока разности, отличающееся тем, что, с целью расширения : функциональных возможностей и повышения быстродействия, в него введены два дополнит ел ьньпс однородных образ00 цовых двухполюсника, четвертый согласующий блок, второй блок разности, ю ю блок формирования имйульсов, блок суммирования, причем вершина соединения последовательно соединенных дополнительных однородных образцовых двухполюсникову свободные выводы которых подклк ены к зажимам генератора синусоидального напряжения, соединена с вторым входом третьего согласующего блока и через четвертый согласующий блок, один выход .которого соединен с общей шиной, - с одним из входов второго блока разности, выход которого йоединен с вторым

Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля составляющих комплексного сопротивления (проводимости) двухполюс ника. Известно устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника, содержащее генератор синусоидального напряжод1ия, включенный в диагональ питания измерительной цепи, составленной из последовательно соединенны образцового двухполюсника и исследуе мого комплексного двухполюсника,причем вершина измерительной диагонали заземлена, а вершина диагонали питания, примыкающая к образцовому двухполюснику при последовательной схеме замещения измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника или исследуемому комплексному сопротивле нию двухполюсника при его параллельной схеме замещения, через первьй согласующий блок подключена параллельно к опорному входу первого фазочувствительного выпрямителя, к входу первого блока умножения, к первым входам первого и второго бло ков деления и через фазовращатель параллельно к входу второго фазочувствительного выпрямителя, верщина диагокали питания, примыкающая к исследуемому комплексному двухполюснику, к образцовому двухполюснику при параллельной схеме, замещения, через второй согласующий блок подсоединена к одному из входов блока разности, второй и третий входы котброго соединены с выходами первого и второго блоков умножения соответственно, выход блока разности подключен параллельно к опорным входам первого и второго блоков деления, к информационным входам блоков умножения и первым входам обработки сигналов соответственно, выход которого подключен к образцовому двухполюснику, выход первого блока деления через первьй блок уравновешивания соединен с блоком индикации, а выход второго блока деления через второй блок уравновешивания соединен с вторым блоком индикации, управляющие выходы первого и второго блоков уравновешивания подключены к управляемым входам первого и второго блоков умножения соответственно D Недостатком данного устройства является ограничение функхщональных возможностей, обусловленное наличием такого частотно-зависимого блока как фазовращатель,который не позволяет обеспечить необходимую точность измерения в широком диапазоне частот. Известно устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника, содержащее генератор синусоидального напряжения, один из зажимов которого подключен параллельно к зажиму измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных образцового двухполюсника, однородного одной из измеряемых составляющих комплексного со3 .. противления (проводимости) двухпо- люсника,исследуемого двухполюсника, вьтодненного в виде последовательной схемы замещения и примыкающего к образцовому двухполюснику,причем вершина соединения образцового и исследуемого двухполюсников заземлена, и к входу первого .согласующего блока, который соединен параллельно с оцорным входом первого фазочувствительного выпрямителя и с одним из входов первого блока деления и через первый блок умножения подключен к одному из входов блока разности, сво бодный зажим исследуемого комплексно го двухполюсника через второй согласующий блок подключен к второму вход блока разности, третий вход которого соединен с выходом второго блока умножения, вход которого соединен параллельно с опорным входом второго фазочувствительного.вьшрямителя и с одним из входов второго блока деле ния, выход блока разности подключен параллельно к информационным входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей, выходы которых подсоед нены к входам первого и второго блоков деления и управляемым входам пер вого и второго блоков умножения соответственно, выход первого блока де ления через блок уравновешивания сое динен с блоком индикации, а выход второго блока деления через второй блок уравновешивания соединен с вторым блоком индикации, управляющие вы ходы первого и второго блоков уравновещивания подключены к управляемьм входам первого и второго блоков умножения соответственно, второй зажим генератора питания соединен параллельно с одним из зажимов второго образцового двухполюсника и одним из входов третьего согласующего блока, второй вход которого подключен к верщнне соединения второго зажима об разцового двухполюсника и измеряемого двухполюсника, выходы первого и второго фазочувствительнйх выпрями телей соединены с первым и вторым образцовыми двухполюсниками соответственно C2l.i, Недостатком данного устройства являются ограниченные функциональ- ные возможности, заключающиеся в измерении только абсолютных значений составляющих комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника. 22 4 Кроме того, известное устройство характеризуется низким быстродействием, обусловленным наличием инерционных аналоговых фазочувствительных выпрямит елей. Цель изобретения - расщирёние функциональных возможностей устройства, заключающееся в измерении наряду с абсолютными значениями комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника их абсолютных (относительных) приращений, и повьппение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в устройство содержащее генератор синусоидального напряжения, один из зажимов которого подключен к первому зажиму измерительной цепи, составленной ив последовательно соединенных образцового двухполюсника, однородного одной из составляющих измеряемого комплексного двухполюсника, зажимов для подключения измеряемого двухполюсника и образцового двухполюсника, однородного другой из составляющих измеряемого комплексного двухполюсника, и к входу первого согласующего блока, первый выход которого соединен с общей щиной, а второй вьпсод соедииен с входом первого вычислительного блока и с одним из входов первого блока деления, выход которого соединен с входом первого блока уравновепивания, информационный и управляющий выходы которого соединены соответственно с входом первого блока индикации и с управляемым входом, первого вычислительного блока,второй зажим генератора синусоидального напряжения соединен с -вторым зажимом измерительной цепи и через второй согласующий блок - с входомвторого вычислительного блока, управляемый вход которого соединен с управляющим выходом второго блока уравновешивания, а выход второго блока деления подключен через второй блок уравновешивания к входу второго блока индикации, один из зажимов для подключения измеряемого двухполюсника соединен с общей шиной, а другой зажим для подключения измеряемого двухполюсника соединён с вторым входом второго согласзпощего блока, второй выход которого соеда1нен с общей шинойj и через третий согласующий блок,.один 1 выход которого соединен с общей шиной, - с одним из входов блока раз ности, введены два дополнительных однородных образцовых двухполюсника, четвертый согласующий блок, второй блок разности, блок формирования импульсов, блок суммирования, причем вершина соединения последовательно соединенных дополнительных однородны образцовых двухполюсников, свободные выводы которых подключены к зажимам генератора синусоидального напряжения, соединена с вторым входом треть его согласующего блока и через четвертый согласующий блок, один выход которого соединен с общей шиной, - с одним из входов второго блока разности, выход которого соединен с вторым входом первого блока .деления, вьпсод первого блока разности соединен с одним из входов второго блока деления, второй вход которого соединен с выходом первого согласующего блока, выходы вычислительных блоков соединены с соответствующими входами блока суммирования и с соответствующими входами блока форми рования импульсов, выходы которого соединены с соответствующими управля емыми входами блоков деления, выходы которых подключены соответственно к шинам управления образцовыми двухполюсниками, однородными одной и друго составляющим измеряемого комплексног двухполюсника, выходы блока суммиров ния подключены к вторым входам блоко разности, вторые управляющие выходы первого и второго блоков уравновешивания подключены соответственно к вторым управляемым входам второго и первого вычислительных блоков. На фиг.1 представлена схема измерительной цепи; на фиг. 2 - вектор ная и круговая диаграммы для измерительной цепи, когда исследуе№)1й двух полюсник имеет последовательную схему замещения с емкостным характером и когда в качестве образцовых двухполюсников выбраны емкостный и резис тивный двухполюсники соответственно, на фиг. 3 - векторная диаграмма процесса уравновешивания в декартовой системе координату на фиг. 4 - структурная схема устройства4 Устройстве (фиг.1) Ьодержит ге- , нератор 1 синусоидального напряжения измерительную цепь 2, содержащую образцовый двухполюсник 3, однородны одной из составляющих измеряемого двухполюсника, измеряемой двухполюсзцовый двухполюсник 5, другой составляющей извухполюсника . Однородвые двухполюсники 6.1 и 2 и 3 даны следующие : TC траектории перемещения потенциальных точек , т, о1, с , yj.j- вектор напряжения .питания измерительной цепи; Q, - вектор падения напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника 5J -вектор падения нанапряжения, снимаемого с образцо вого двухполюсника 3; -вектор напряжения на измеряемом двухполюснике 4; векторы напряжений, cicразбалансов|j - вектор компенсирующего напряжения; р - вектор разностного напряжения между векторами Lf и Uj p-- вектор разностного напряжения между векторами (J и - вектор суммарного напряжения между векторами 0 , - вектор разностного напряжения между векторами О ,, и Jdc ; ч - фазовый сдвиг и j3rn относительно OJX/TI, 4 - фазовьй сдвиг Одс относительно 0 / Рс параметры измерительной цепи в , обобщенных значениях. я круговую векторную, зображенную на фиг.2, ть, что ительное приращение знаой составляющей комплексного сопротивления двухполюсника составляет cAR 2cfnflcos . RO где RO - активная составляющая комплексного сопротивл ния образцового двухпо люсника; Rj, активная составляющая комплексного сопротивл ния измеряемого двухпо люсника . Zclmsin -cb cb , 2t3rr 5iri4-cta у где реактивная составляющая комплексного сопротивле ния образцового двухполюсника;Хс реактивная составляющая комплексного сопротивления измеряемого двухполюсника . Аналогичные расчеты можно провести, используя вектор разбаланса ZdccosV 2 Зссо5У сЬ 2olcs n4 -oim Р МигтZtJcsinV-am Для параллельной схемы замещени исследуемого двухполюсника выражения аналогичны с той лишь разницей что вместо сопротивлений будут про водимости (при измерении приращени например, по активной составляющей необходимо измеряемый двухполюсник 4 поменять местами с двухполюсником 5, а по реактивной составляюще измеряемый двухполюсник 4 поменять местами с двухполюсником 3). Анализируя векторную диаграмму (фиг.З), можно отметить, что . где UQ, - проекция вектора U- Ha . сят

В момент когда Up cos ( Q -180)0

iU можно записать в виде .. lOoml Jo,. |U«J где K. - коэффициент передачи по напряжению. Подставив выражение (1) и (10), получим : в то же время П. .1 . J 0(3 проекция вектора От-на tJcb В момент квазиравновесия (Up sin а . можно утверяяать,что |1 оа1 2|ОсъЬ 2) где К2 - коэффициент передачи по напряжению,, Тогда подставив выражение 12) и (3,), получим. .(V)Аналогично можно вывести сЛ|Э. и р повекторной диаграмме,изображенной на фиг.35 -. 1 Рт ° т№--) . где Kj и К - коэффициенты пе-. редачи по напряжению. Устройство для измерения составяющих комплексного двухполюсника (фиг.4) содержит генератор 1 синусоидального напряжения, измерительную цепь 2, согласующие блоки 7.t, 7.2, 7.3 и 7.4, вычислительные блоки 8.1 и 8.2, блок 9 суммирования, блоки 10.1, 10.2 разности, блоки 11.1, 11.2 деления, блок 12 формирования и шyльcoв, блоки 13.1., 13.2 уравновешивания, блоки 1А. 1, 14.2 индикации. Устройство работает следующим образом. Напряжения 0 и 0 согласующие блоки 7.1 и 7.4 поступают на входы -вычислительных блоков 8.1 и 8.2, напряжение с согласую.9 ; щего блока 7.1 подается на первые входы блоков 11.1, 11.2 деления. Сигналы с выходов вычислительных блоков 8.1 и 8.2, пропорциональные .K,,Ucfo и k UrnojB один момен-Г времении гой момент времени, который определяется выходными импульсами блока. 12 формирования импульсов, формирующего импульсы при переходе входных сигналов через нулевой уровень, поступают на блок 9 суммирования. На выходе блока 9 суммирования формируется сигнал . + Ujf , который одновременно подается на пе вые входы блоков 10.1 и 10,.2 разности, на свободные входы котор ь1х подаются напряжения небаланса и с выходов согласующих- блоко 7.2 и 7.3. На выходе блоков 10.1 и 10.2 разности формиру1отся сигналы, пропорциональные Ор и Up , которые подаются на свободные входы блоков 11,1 и 11.2 деления. В качестве последних можно использовать амплитудные анализатор благодаря чему на выходе блоков 11. и 11.2 деления формируются сигналы в виде кодов чисел, пропорциональны JP созЧ Up 0054 Uo cos V UD c.osV г .4 , V Ъс . . i Поскольку каждьй из блоков 11.1 и. 11.2 деления управляется, д вумя импульсами, поступающими с блока 12 формирования импульсов и разнесенны ми во времени на ± -г, то становит ся возможным использовать каждьй из блоков 11.1 и 11.2 деления для определения составляющих измеряемого комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника. Процесс выбора предела измерения осуществляется по двум составляющим комплексного двухполюсника и аналогичен процессу выбора «редела измерения в прототипе. Процесс уравновешивани|1 начинает ся сразу же после выбора предела измерения. В первый момент времени обработку входного сигнала начинает например, блок 13.1 уравновешивания 92210 который управляет изменением коэффициентов передачи вычислительных блоков 8.1 и 8.2,причем управление изменением коэффициентов передач каждого из вычислительных блоков 8.J и 8.2 разнесено во .времени на 1-уи связано с соответствующими импульсами, поступающими на блок 11.1 деления с формирователя 12. На выходе блока 13.1 уравновёшивания формируются поразрядно разнесенные во времени на ± - коды чисел, соответствующие /Ь fp и cf|3 которые поступают на блок 14.1 индикации. Процесс изменения коэффициентов передач вычислительных блоков 8.1 и 8.2 происходит до момента, когда сигнал на выходе блока 11.1 деления по составляющим будет равен нулю. По истечении некоторого промежутка времени,определяемого, на|пример, линией задержки, находящей:ся в блоке 13.2 уравновешивания, он ;начинает отработку входных сигналов. По первым уравновешивающим сигналам этого блока происходит предварительное восстановление коэффициентов передач вычислительных блоков 8.1, 8.2, а затем их изменение. В дальнейшем работа блока 13.2 уравновешивания аналогична работе -блока 13.1 уравновешивания. На информационном вых-оде блока 13.2 уравновешивания формируются коды чисел, пропорциональные Рп1 PC Информационные сигналы с блоков 13.1 и 13.2 уравновешивания поступают на входы блоков. 14.1 и 14.2 индикации, каждьй из которых содержит по два индикаторных табло и обладает возможностью поразрядной индикации обеих составляющих комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника. Таким образом, использование предлагаемого устройства обеспечивает более ппрокие функциональные возможности, заключающиеся в измерении наряду с абсолютными значениями составлякрдх комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника Их абсолют ых (относительных) приращений, а высокое быстродействие.

а ис8

/

I

,.4

UoB

Ь