Мостовой измеритель параметров пятиэлементных пассивных двухполюсников Советский патент 1985 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, автоматике и промьшшенной электронике и может быть использовано для измерения пяти параметров двухполюсника, содержащего однотипные реактивные элементы. Известен мост для измерения пара метров пассивных трекэлементньрс нер зонансных двухполюсников, который содержит последовательно соединенные генератор, интегратор, шунтированный ключом, объект измерения, операционный усилитель, дифференциа тор, шунтированный ключом, дифферен циальный усилитель, нуль-индикатор, кроме того, к выходу генератора при соединены входы двух операционных усилителей, выходы которых через сумматор подключены к дифференциаль ному усилителю, к выходу дифференци атора подключён детектор определения линейности переходного напряжения, а к вькоду дифференциального усилителя - детектор выделения информации о наличии линейной составляющей lj . Недостатком такого моста являетс отсутствие возможности раздельного уравновешивания и измерения более чем трех параметров, а также сложность схемы. Известно устройство для измерени параметров двухполюсников, содержащее последовательно соединенные сум матор, электрический мост, дифферен циальный усилитель, к выходу которого Через управляемые ключи подсоеди нены три канала обработки и йндикцции сигналов неравновесия, генерато ры длинных и коротких прямоугольных импульсов, выходы которых подключены к входам сумматора, генератор сигналов запуска, выходы которого соединены с входами генераторов длинных и коротких импульсов и с управляюпр ми входами ключей 2 . Недостатком устройства является отсутствие возможности раздельного уравновешивания более чем по трем параметрам. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электрический мост, который содержит генератор импульсов трапецеидальной формы, соединенный с диагональю питания электрического моста. конденсаторы в смежных плечах отношения разных ветвей моста, в плечах сравнения последовательно соединенные конденсатор и резистор, шунтированный конденсатором, конденсатор в плече с уравновешивающими :элементаМи, один вьгоод которого подключен к общей точке двух конденсаторов и резистора, другой - к общей точке конденсаторов плеч отношения нуль-индикатор з. Недостатком известного устройства является отсутствие возможности уравновешивания и измерения более чем трех параметров двухполюсников, что сужает его функциональные возможности. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей мостового измерителя путем измерения параметров пятиэлементных пассивных двухполюсников. Поставленная цель достигается TieM, что 3 мостовой измеритель параметров пятиэлементных пассивных двухполюсников, содержащий электрический мост, два смежных ключа разных ветвей которого образованы конденсаторами, третье плечо - клеммами для подключения объекта измерения, четвертое плечо.- уравновешивающим многоэлЁментньм пассивным двухполюсником, состоящим из последовательно соединенных первого конденсатора и первого резистора, к смежным выводам которых подключен один из выводов второго конденсатора, генератор импульсов сложной формы, первый вь1ход которого соединен с первой вершиной диагонали питания электрического моста, второй выход генератора импульсов сложной формы и вторая вершина диагонали питания электрического моста соединены с общей П1ИНОЙ, нуль-индикатор, подключенный к измерительной диагонали электрического моста двумя входами, введены второй резистор и третий конденсатор, соединенные между собой параллельно и включенные между вто рьм выводом второго конденсатора и вторым выводом niepBoro резистора, третий вькод генератора импульсов сложной формы соединен с третьим входом нуль-индикатора. Кроме того, генератор импульсоь сложной формы содержит четыре формирователя импульсов прямоугольной формы с изменением напряжения в импульсе по линейному закону, по квад ратичному и по кубичному, коммутато соответствующие входы которого соединены с вьпсодами формирователей импульсов, блок синхронизации, четы ре выхода которого соответственно соединены с входами формирователей импульсов, пятый выход - с одним из входов коммутатора, выход которо го соединен с первым выходом генера тора импульсов сложной формы, шесто :выход блока синхронизации - с треть выходом генератора импульсов сложно формы, седьмой выход .блока синхронизации - с вторым выходом генерато ра импульсов сложной формы. На чертеже представлена функциональная схема мостового измерителя параметров пассивных двухполюсников .Измеритель содержит генератор t импульсов сложной формы, выход кото рого подключен к электрическому мос ту. В смежных плечах разных ветвей моста включены конденсаторы 2 и 3. Плечо с уравновешивающими элементам состоит из -последовательно соединен ных конденсатора А и резистора 5, параллельно которому включены после довательно соединенные конденсатор 6 и резистор 7, шунтированный конденсатором 8. Измepяe шй двухполюсник (объект измерения) содержит последовательно соединенные конденсатор 9 и резистор 10, параллельно которому включены последовательно соединенные конденсатор.t1 и резистор 12 и конденсатор 13. К измерите ной диагонали моста подключен нульиндикатор 14. Генератор 1 импульсов сложной формы содержит формирователь 15 импульсов прямоугольной формы, формирователь 16 импульсов линейно изменяющейся формы, формиро ватель 17 импульсов квадратичной формы И: формирователь 18 импульсов кубичной фЬрмы. Вькоды их соединены с входами коммутатора 19, выход которого является выходом генератора. Входы формирователей и один из входов коммутатора соединены с выходами блока 20 синхронизации. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии напряжение на входе и выходе электрического моста равно нулю. Под воздействием управляющих импульсов с блока 2,0 86 синхронизации коммутатор 19 вначале подключает к электрическому мосту формирователь 15 импульсов прямоугольной формы. При воздействии очередного прямоугольного импульса в установившемся режиме в ветвях устанавливаются нулевые токи, и напряжение неравновесия зависит тольС С, ко от емкостей С денсаторов 2,3,4 и 9. Однократной регулировкой емкости С уравиовешивающего конденсатора 4 приводят плоскую вершину сигнала на выходе моста к нулю, т.е. вьтолняют первое условие равновесия , (1) равновесие отмечают по иуль-индикатору. После первого уравновешивания коммутатор 19 подключает к электрическому мосту формирователь 16 импульсов линейно изменяющейся формы. При воздействии очередного импульса после окончания переходного процесса в ветвях устанавливаются неизменяющиеся токи, и напряжение неравновесия зависит от емкостей перечисленных выше конденсаторов и сопротивлений SjR,Q резисторов 5 и 10. Однократной регулировкой сопротивления Ry резистора 5 приводят к нулю плоскую вершину сигнала неравновесия, т.е. вьтолняют второе условие равновесия . (2) Равновесие здесь и в дальнейщем отмечают по нуль-индикатору 14. Далее блок 20 синхронизации через коммутатор 19 подкточает к электрическому мосту формирователь 17с изменением напряжения в шАтульсе по квадратичному закону. При воздействии квадратичного гаетульса прсле окончания переходного процесса через конденсатор 6 устанавливается неизменяющийся ток зависягщий от емкости С конденсатора 6 и не зависяшяй от значения сопротивления резистора 7 и емкости конденсатора 8. Однократной регулировкой значения емкости С уравновешивакнцего конденсатора 6 приводят к нулю плескjm вершину сигнала неравновесия, т.е. вьшолняют условие равновесия Cf(C,,+C,)-C4C5 0, (3) где С,, C,j - емкости конденсаторов 11 и 13 соответствеино. Блок 20 синхронизации через коммутатор 19 подкточает к мосту формирователь 18 с изменением напряжения в игтупьсе по кубичному закону. При воздействии кубичного импульса после окончания переходного процесса напряжение неравновесия зависит оТ значения сопротивления резистора 7 и не зависит от значения емкости Cg конденсатора 8. Однократной регулировкой значения сопротивления R уравновешивающего резистора 7 приводят плоскую вершину сигнала неравновесия к нулю, т.е. выполняют четвертое условие равновесия (C,,C,,)4R,,,R,2C,C6C,r-0,{) где К.„ - сопротивление резистора 12, Во время переходного процесса напряжение неравновесия, которое имеет форму экспоненциальных всплесков, зависит от всех уравновешивающих параметров. Однократной регулировкой последнего уравновешивающего пара метра - емкости С конденсатора 8 -при водят всплески к нулю,и вьтолняют последнее пятое условие равновесия C.C C tCfel-CjCeCgcO. (5) Определяют искомые величины: Сг() RjC CCe+Cgj С,С1 С,(С,4С8) Таким образом, предлагаемое устройство позводяет измерять пять параметров двзхполюсника, что расширяет его функциональные возможности и область применения. Уравновешивание моста раздельное, что перспективно для автоматических измерений. Объект измерения в устройстве может быть другим. Предлагаемое устройство может найти применение при электроскопическйх исследованиях биологических объектов, таких как белковые растворы и живые ткани.

1. МОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПЯТИЭЛЕМЕНТНЫХ ПАССИВНЫХ ЛВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий электрический мост, два смежных плеча разных ветвей которого образованы конденсаторами, третье плечо - клеммами для подключения объекта измерения, четвертое плечо - уравновешивающим многоэлементньт пассивным двухполюсником, состоящим из последовательно соединенных первого конденсатора и первого резистора, к смежным выводам которых подключен один из выводов второго конденсатора, генератор импульсов сложной формы, первый выход которого соединен с первой вершиной диагонали питания электрического моста, второй выход генератора импульсов сложной формы и вторая вершина диагонали питания электрического ...... ..I М.3:-,х,;,; , i,v«... моста соединены с общей шиной, нульиндикатор, подключенный к измерительной диагонали электрического моста двумя входами, отличающий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения параметров пятиэлемектных пассивных двухполюсниковj в него введены второй резистор и третий конденсатор, соединенные между собой параллельно и включенные между вторым : выводом второго конденсатора и вто рым выводом первого резистора, третий выход генератора импульсов сложной формы соединен с третьим входом нуль-индикатора. 2. Измеритель по п.1, отли(Л чающийся тем, что генератор импульсов сложной формы содержит четыре формирователя импульсов прямоугольной формы с изменением напряжения в импульсе по линейному закону, по Квадратичному и по кубичному, коммутатор, соответствующие входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, блок син хронизации, четыре выхода которого соответственно соединены с входами формирователей импульсов, пятый вы 00 0д ход - с одним из входов коммутатора, выход которого соединен с первым выходом генератора импульсов сложной формы, шестой блока синхрони- зации - с третьим выходом генератора импульсов сложной формы, седьмой выход блока синхронизации- с вторым выходом генератора импульсов сложной формы.