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

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и промышпенной электронике и может быть использовано для контроля и измерения параметров двухполюсников, со держащих в схеме замещения активные сопротивления и емкости.

Известен мостовой измеритель параметров четьфехэлементных пассивных двухполюсников, который содержит генератор импульсов сложной формы, включённый в одну диагональ моста, причем два смежных плеча отношения его образованы резисторами, а два двугих плеча сравнейня - пассивкымя двухполюсниками, один из которых является измеряемым, а другой уравновешивающим Cl 1

Недостатком такого измерителя является отсутствие возможности для измерения более четырех параметров, что сужает его функциональные возможности.

Известен преобразователь цараметров четырехэлементных двухполюсНИКОВ iB напряжение, содержащийпоследовательно соединенные фop шpoватель опорного напряжения, исследуемый двухполюсник, параллельно включенные усилитель постоянного тока, и образцовый конденсатор, первый вычитакнций усилитель, дифференциатор,- третий элемент выборки, ключ, интегратор, третий вычитающий усилитель, первый элемент выборки, подключенный к выходу усилителя постоянного тока, последовательно соединенные второй элемент выборки и второй илчитакяций усилитель, и задатчик временных интервалов, включенный между формирователем опорного напряжения и третьим элементом выборки С23.

Однако данный преобразователь не позволяет измерять более четырех параметров, что сужает его функциональные возможности.

Наиболее близким по технической сущности к изобретение является эяектряческий мост, который содержит генератор импульсов трапецеидальной формы, подключенный к диагонали питания электрического моста, смежные плечи разных ветвей, образованные резист ами, многозлементный двухполюсник во втором плече первой ветви, содержащий резистор, параллельно которому включены последовательно соединенные конденсатор и резистор, который шунтирован конденсатором, во второй ветви имеются элементы уравновешивания электрического моста СЗ .

Недостатком известного устройств является невозможность измерения более четырех параметров двухполюсника, что сужает его функциональные возможности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в MOCTOBCrfi измеритель параметров п-элементньос пассивных двухполюсников, содержащий генератор импульсов сложной формы, включенный в диагональ питания электрического МОста два смежных плеча разных ветвей которого образованы резисторами, третье плечо образовано резистором, параллельно с которым включена цепочка из последовательно соеди ненных к йденсатора и резистора, к общим таюедам которых подсоединен один вывод второго конденсатора, четвертое плечо образовано клеммами для подюиочения объекта измерения, нуль-индикатору подключенный двумя входами к измерительной диагонали электрического моста, в третье плечо электрического моста введены при нечетном числе элементов п цепей из последовательно соединенных конденсатора и резистора, где , 7,9,..., причем конденсатор каждой последукйцей цепи подключен к общим выводам конденсатора и резистора предЬ1Дущей цепи, а все резисторы третьего плеча соединены вторь ш выводами с вершиной измерительной диагонали электрического моста, в случае четного нисла элеменп-Атов п-S- цепей из последовательно

соединенных конденсатора и резистора, где ,8,10,..., а параллельно резистору последней цепи включен конденсатор, третий выход гейератора импульсов сложной формы соединен с третьим входом нуль-индикатора.

Кроме того, генератор импульсов сложной формы содержит п-1 формирователей импульсов с изменением напряжения в импульсе по закону

KO , )1 t , kj-i , .., I

(где К, - постоянные коэффициенты; i- время), коммутатор.

3 ,

входы которого соединены с выходами формирователей, а его выход соединен с первым выходом генератора импульсов сложной формы, блок синхронизации, выходы которого соединены с соответствующими входами формирователей, а также с третьим выходом генератора импульсов сложной формы и с коммутатором.

На чертеже представлена функциональная схема мостового измерителя параметров п-элементных пассивных двухполюсников.

Мостовой измеритель параметров ft-элементных пассивных двухполюсников содержит плечо сравнения электрического моста, состоящее из резистора 1, параллельно которому включены последовательно соединенные конденсатор 2 и резистор.3. Параллельно резистору 3 включены последователько соединенные конденсатор 4 и резистор 5, параллельно которому включеи последовательНО соединенные конденсатор 6 и резистор 7. Объект измерения 8 имеет схему замещения, совпадачощую со схемой плеча сравнения, и состоит из резистора 9 конденсатора tO, резистора 11, конденсатора 12, резистора 13, конденсатора: 14, резистора 15. Паралдельно резистору 9 включены последовател1 но соединенные конденсатор 10 и резистор: t1. Параллельно резистору 11 включены последовательно соединенные конденсатор 12 и резистор 13, параллельно которому включены последовательно соединенные конденсатор 14 и резистор 15. В плечах отношения моста включены резисторы 16 и 17. К измерительной диагонали электрического моста подключен нуль-индикатор 18, а к диагонали питания - гене ратор 19 импульсов сложной формы, который содержит коммутатор 20, блок 21 синхронизации, выходами своими соединенный с нуль-индикато . ром 18, коммутатором 20 и Формирователями импульсов 22 (Koi)-2y(it) 24((2t) и т.д.,,конденсатор 25, подключенный параллельно резистору 7 при четном числе злементов п.

Устройство работает следующим образом.

в исходном состоянии напряжения на входе и выходе электрического моста равны нулю. Блок 21 синхронизации управляет работой всего уст05564

ройства. Под воздействием управляющих импульсов с него коммутатор 20 подключает вначале к электрическому мосту формирователь 22. При воздействии очередного прямоугольного импульса в установившемся режиме через конденсаторы 2 и 10 устанавливается нулевой ток и напряжение неравновесия зависит здесь от эле0 ментов 1,9,16 и 17. Однократной регулировкой значения сопротивления уравновешивающего резистора 1 приводят плоскую вершину импульсного сигнала на выходе электрического моста

5 к нулю и тем самым вьтолняют первое условие равновесия:

Ri«ir-«3i.o (1)

где R, Rg ,

16 сопротивление соот20ветствующих резисторов 1,9,16,17.

Равновесие моста здесь и в дальнейшем отмечают по нуль-индикатору 18, в качестве которого служит 25 осциллограф. Далее под действием импульсов с блока 21 синхронизации коммутатор 20 последовательно подключает к электрическому мосту формирователи импульсов линейно изменяющейся, квадратичной и т.д. формы. Каждый раз после окончания пере ходкого процесса импульсный сигнал неравновесия имеет плоскую вершину. Приводя ее к нулю однократной регулировкой уравновешивающего параметра, выполняем очередное условие равновесия:

г , .-,«1,о ,.(2)

0 где Сг., - емкость соответствующих конденсаторов 2 и 10;

3 ) - сопротивление соответствующих резисторов 3 5и 11. .

В каждой резистивно-емкостной цепи регулируется вначале значение емкости зфавновешивающего конденсатора, а затем значение сопротивления O ЗФавновешивающего резистора. Эти регулировки следует проводить вначале для первой резистивно-емкостной цепи, затем для второй цепи, третьей и т.д. При последнем уравновешивании приводятся к нулю экспоненциальные выбросы в измерительной диагонали электрического моста и используются импульсы с формирователя, который питает мост при предпоследнем уравновешивании. Отсчет значений искомых величин берется из условий равновесия (1), (2). Таким образом, данное устройство позволяет измерять параметры двухполюсников, содержащих однородные реактивные элементы, что расширяет его функциональные возможности и сферу применения.Уравновеигнваниеэпек трического моста раздельное,что перспективно для автоматических измерений Достаточно построить ограниченное число уравновешивакяцих ветвей, которые пригодны для уравновешивания и измерения значительного числа .г -элементных двухполюсников. В частности, построение объекта измерения в предлагаемом электрическом мосте может быть другим. Устройство в существенной степени решает проблему измерения параметров многоэлементных двухполюсников .

1. МОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ М-ЭЛЕМЕНТНЫХ ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий генератор импульсов сложной формы, включенный в диагональ питания электрического моста, два смежных плеча разных ветвей которого образованы резисторами, третье плечо образовано резистором, параллельно с которым включена цепочка из последовательно соединенных конденсатора и резистора, к общим вьюодам которых подсоединен один вывод второго конденсатора, четвертое плечо образовано клеммами для подключения объекта измерения, нульиндикатор, подключенный двумя входаNHJ к измерительной диагонали злектрического моста, отличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в третье плечо электрического моста введены при нечетном числе элементов п - цепей из последовательно соединенных конденсатора и резистора, где п 5,7,9,..., причем конденсатор каждой последующей цепи подключен к общим вьюодам конденсатора и резистора предыдущей цепи, а все резисторы третьего плеча соединены вторыми выводами с вершиной измерительной диагонали электрического моста, в случае четного числа элементов п п-4 -j- цепей из последовательно сое§ диненных конденсатора и резистора, где ,8,10,..t, а параллельно ре(Л зистору последней цепи включен конден сатор, третий выход генератора имCZ пульсов сложной формы соединен с третьим входом нуль-индикатора. 2, Измеритель по п. 1,отличающийся тем, что генератор импульсов сложной формы содержитп-1 ел формирователей импульсов с измененио ем напряжения в импульсе по закону СП п-г Ч-2 х, t , kjf 0 , ..., сд (где Ко К, и К, - постоянные козфа фициенты; i- время), коммутатор, входы которого соединены с выходами формирователей, а его выход соединен с первым выходом генератора импульсов сложной формы, блок синхронизации, выходы которого соединены с соответствующими входами формирователей, а также с третьим выходом генератора импульсов сложной формы и с коммутатором.