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

Изобретение относится к измерени электрических переменных: величин, в частности к измерительным мостам переменного тока, и может быть использовано в информационно-измерйтельной технике, автоматике и промьшшенной электронике, например его можно использовать для измерения пя ти параметров двухполюсника, содержащего однотипные реактивные элемен ты. Известно устройство для измерения параметров двзгкполюсников, содержащее электрический мост, генера торы длинных и коротких прямоугольных импульсов, объект измерения, сумматор и три канала обработки и и дикащш сигналов с моста l 1 - Недостатком даннбго устройства является отсутствие, возможности эг дельного уравновешивания более чем по трем параметрам. Наиболее близким по технической емкости к изобретению является электрический мост, содержащМ гене ратор импульсов трапецеидальной формы, электрический мост с резисто рами в смежных плечах отношения разных ветвей, объектом измерения и плечом сравнения, в которое входи два резистора и одна индуктивность С23. Недостатком известного устройств является отсутствие возможности раз дельного уравновешивания и измерени более чем трех параметров двухполюс ников. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей мостово го измерителя за счет измерения параметров пятиэлементных пассивных двухполюсников. Поставленная цель достигается тем, что в мостовой измеритель пара метров пассивных двухполюсников, содержащий электрический.мост, два алежнък плеча разных ветвей которого образованы резисторами, третье плечо - клеммами для подключения объекта измерения, четвертое плечо уравновешивающим многоэлементным пассивным двухполюсником, состоящим из последовательно соединенных первого резистора и первой катушки индуктивности, к смежным выводам которых подключен один из выводов второго резистора, генератор импуль сов сложной формы, первьй выход 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 шиной, нуль-индикатор, подключенный к измерительной диагонали электрического моста двумя входами, введены вторая катушка индуктивности и третий резистор, соединенные между собой параллельно и включенные между вторым выводом второго резистора и вторым вьгоодом пер вой катушки индуктивности, третий выход генератора импульсов сложной формы соединен с третьим входом нуль-индикатора. Генератор импульсов сложной формы содержит четыре формирователя импульсов прямоугольной формы с изменением напряжения в импульсе по линейному закону, по квадратичному и по кубичному, коммутатор, соответ-ствующие входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, блок синхронизахши, четыре выхода которого соответственно соединены с входами формирователей импульсов, пятый выход - с одним из входов коммутатора, выход которого соединен с первым выходом генератора импульсов сложной формы, шестой выход блока синхронизации соединен с третьим выходом генератора импульсов сложной формы, седьмой выход блока синхронизации соединен с вторым вйпсодом генератора импульсов сложной формы. На чертеже представлена функциональная схема мостового измерителя параметров пассивных двухполюсников. Мостовой измеритель содержит генератор 1 сложных импульсов, выход которого подключен к входу четырехплечего моста, содержащего в смежных плечах резисторы 2 и 3, в третьем плече - клеммы для подключения , объекта измерения, в четвертом плече - уравновешиваклций двухполюсник. Уравновешивающий двухполюсник состоит из последовательно соединенных резистора 4 и катушки индуктивности 5, параллельно которой включены последовательно соединенные резистор 6 и катушка индуктивности 7, а параллельно ей подключен резистор 8. Объект измерения состоит из последовательно соединенных резистора 9

и катушки индуктивности 10, параллелно которой включены последовательно соединенные резистор 11 и катушка индуктивности 12, а также резистор 1 В измерительную диагональ четьфехполюсника включен нуль-индикатор 14, третий вход которого соединен с третьим выходом генератора 1.

Генератор 1 сложных импульсов состоит из коммутатора 15, формирователей импульсов: формирователя 16 прямоугольных импульсов, формирователя 1 7 импульсов линейно изменяющегося напряжения, формирователя 18 с измене1шем напряжения в импульсе по квадратичному закону, формировате-i, ля 19 с изменением лапряжения в импульсе по кубичному закону; выходы этих формирователей соединены с входми коммутатора 15, выход которого является выходом генератора t, а входы генераторов, один вход коммутатора и вход нуль-ивдикатора соединены с вьвсодами блока 20 синхронизации.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии напряжение на входе и выходе четырехплечего . моста равно нулю. Под воздействием управляйяцих импульсов с блока 20 синхронизации коммутатор 15 вначале подключает к мосту формирователь 16 прямоугольных импульсов. Блок синхронизации построен на основе автоколебательного мультивибратора с распределителем импульсов. Формирователь прямоугольных импульсов построен на основе заторможенного мультивибратора, а коммутатор - на основе управляемых электронных ключей.

При воздействии очередного прямоугольного импульса в установившемся режиме в ветвях устанавливаются нулевые токи, и напряжение неравновесия зависит только.от величин сопротивления резисторов 2, 3, 4 и . Однократной регулировкой значений ; сопротивления резистора 4 приводим плоскую вершину сигнала на выходе моста к нулю,т.е.. выполняем первое условие равновесия. Равновесие отмечаем по нуль-индикатору 14, в качестве которого служит осциллограф .

После первого уравновешивания коммутатор 15 подключает к мосту формирователь 17 импульсов линейно

изменяющегося напряжения. При воздействии очередного импульса после окончания переходного процесса в ветвях устанавливаются неизменяющиеся токи и напряжение неравновесия зависит от резисторов 2 и 3 и катушек индук ТИБ костей 5 и 10. Имея в виду, что первое условие равновесия выполнено, приводим к нулю однократной регулировкой значений индуктивности катушки 5 плоскую вершину сигнала неравновесия и выполняет второе условие равновесия.

Равновесие здесь и в дальнейшем отмечаем по нуль-индикатору 14. Далее коммутатор 15 подключает к мосту формирователь 18 с изменением напряжения в импульсе по квадратичному закону, собранный по схеме генератора линейно изменяющегося напряжения с интегратором.При воздействии квадратичного импульса, после окончания переходного процесса, устанавливается неизменяющийся ток зависящий лишь от сопротивления резистора 6. Однократной регулировкой значений сопротивления резистора 6 приводим к нузйо плоскую вершину сигнала неравновесия и выполняем третье условие равновесия.

Наконец коммутатор 15 через блок синхронизации 20 подключает формирователь 19 с изменением напряжения в импульсе по кубичному закону. В качестве такого генератора служит геератор линейно изменяклцегося напряжения с двумя последовательно включенными интеграторами.

При воздействии кубичного импульса после окончания переходного процесса напряжение неравновесия не зависит от индуктивности катушки индуктивности 7 и не зависит от резистора 8. Однократной регулировкой знаений индуктивности катушки 7 приводим плоскую вершину сигнала неравновесия к нулю и выполняем четвертое условие равновесия.

Во время переходного процесса напряжение неравновесия, которое имеет форму экспоненциальных всплесков, зависит от всех уравновешивающих параметров. Однократной регулировкой резистора 8 приводим всплески к нулю и выполняем последнее пятое условие равновесия.

Измеряемую величину определяют из уравнений () i ) где 1-14 .1-12 , fl-. Rg Lj - искомые пять параме 21 Rj I 4 I ,Rg- сопротивления J)eзиc торов 2,3,4,6, и 8; Lj- .Lg - индуктивностй катушек 5 и 7 индуктивности. Таким образом, предложенное устройство позволяет измерять пять пар метров двухполюснику, что расширяет его функциональные возможности и сферу применения и при этом решается задача контроля и измерения параметров объектов, содержащих в схеме замещения пять элементов, из которых два элемента являются реактивными одинаковыми по характеру и представляют собой индуктивности. Уравновешивание моста раздельное, и уровень сложности обработки сигналов неравновесия при измерении пяти элементов аналогичен уровню обрабо ки сигнала как и в случае измерения только одного параметра вследствие того, что информация об измеряемых параметрах заключается в плоской вершине сигнала неравновесия, что перспективно для автоматических измерений. Объект измерения в предлагаемом устройстве может быть другим.

1. МОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержапщй электрический М9ст, два смежных плеча разных ветвей которого образованы резисторами, третье плечо - клеммами для подключения объекта измерения, четвертое плечо - уравновешивающим многоэлементным пассив- ным двухполюсником, состоящим из последовательно соединенных первого резистора и первой катушки индуктивности, к смежным выводам которых подключен один из выводов второго резистора, 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 моста соединены с ,общей шиной, нуль-индикатор, подключенный к измерительной диагонали электрического моста двумя входами, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения параметров пятиэлементных пассивных двухполюсников, в него введены вторая катушка индуктивности и третий резистор, соединенные между собой параллельно и включенные между вторым выводом второго резистора и вторым выводом первой катушки индуктивности,. выход генератора импульсов сложной формы соединен с третьим входом нуль-индикатора. 2. Мостовой измеритель по п. 1, S отличающийся тем, что (Л 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, ел о СП ел ел блок синхронизации, четыре выхода которого соответственно соединены с входами формирователей импульсов, пятый выход - с одним из входов коммутатора, выход которого соединен с первым, вькодом генератора импульсов сложной.Формы, шестой выход блока синхрониэации соединен с /третьим выходом генератора импульсов сложной формы, седьмой выход блока синхронизации соединен с вторым выходом генератора импульсов сложной формы.