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

Изобретение относится к измереншо электрических переменных величин-, в частности к измерительным мостам переменного тока, и может быть использовано в информационно-измерительной технике, автоматике и промьшшенной электронике, например его можно использовать для измерения пяти параметров двухполюсника, содержащего .емкостные активные и индуктив ные элементы. Известен мостовой измеритель пара метров трехэлементных пассивных двух полюсников, которьй содержит генератор сложных импульсов, питающий мост, резисторы в каждом плече моста в несмежных плечах катушки индуктивности и конденсаторы Cll. Недостатком такого моста является отсутствие возможности измерения более чем трех параметров. Известен электрический мост, кото рый содержит питающий генератор импульсов в виде прямоугольной трапеции, конденсатор в плече отношения, объект измерения, состоящий из после довательно соединенных активного сопротивления, емкости и индуктивности плечо сравнения, в котором конденсатор и катушка индуктивности включены параллельно относительно резистора, резистор в плече отношения, индикато равновесия . Недостатком данного моста являетс отсутствие возможности измерения более чем трех параметров. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является элек рический мост, содержащий генератор сложн№ импульсов, питающий мост, электрический мост с конденсаторами в плечах отношения разных ветвей, объектом измерения и сравнений Сз. Недостатком известного устройства является отсутствие возможности измерения более чем трех параметров пассивных двухполюсников. Цель изобретения - расширение функциональньпс возможностей мостового измерителя параметров многоэлементных пассивных двухполюсников. Поставленная цель достигается тем что в мостовой измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников, содержащий генератор импульсов сложной формы, подключенный к ди агонали питания четырехплечего элект рического моста, смежные плечи которого образованы конденсаторами, общие выводы которых соединены с первой вершиной диагонали питания, третье плечо образовано уравновешивающим многоэлементным пассивным двухполюсником, состоящим из последовательно соединенных конденсатора, резистора и катушки индуктивности, четвертое плечо образовано клемма.ми для подключения объекта измерения, нуль-индикатор, подключенный к измерительной диагонали четырехплечего электрического моста и третьим входом к третьему выходу генератора импульсов сложной формы, в уравновешивающее плечо четьфехплечего электрического моста введены параллельно соединенные резистор и конденсатор, подключенные параллельно к катушке индуктивности. Кроме того, генератор импульсов сложной формы содержит один формирователь импульсов прямоугольной формы и три формирователя с изменением напряжения в импульсе по линейному закону, по квадратичному и по кубичному, коммутатор, соответствующие входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, а выход соединен с первым выходом генератора, блок синхронизации, четыре выхода которого соединены с соответствующими входами формирователей импульсов, пятый - с одним из входов коммутатора, шестой - с вторым выходом, седьмой - с третьим выходом генератора импульсов сложной формы. На чертеже представлеНа функциональная схема мостового измерителя параметров многоэлементных пассивных двухполюсников. Мостовой измеритель содержит генератор 1 импульсов сложной формы, выход которого подключен к входу электрическс5го моста, содержащего в смежных плечах отношения первой и второй конденсаторы 2 и 3, а в двух других - измеряемый и уравновешивающий многоэлементные пассивные двухпс люсники. В плече сравнения уравновещивающего многоэлементного пассивного двухполюсника включены последовательно конденсатор 4, резистор 5 и катушка 6 индуктивности, параллельно которой включены параллельно Соединенные резистор 7 и конденсатор 8. Объект измерения во второй ветви состоит из последовательно соединенных конденсатора 9, резистора to и катушки индуктивности 11 , параллельно которой включены, параллельно соединенные резистор 12 и кон денсатор 13. К выходу моста подключе нуль-индикатор 14. Генератор 1 состоит из блоков и формирователей импульсов, ще обозначены коммутатор 15, формировав тепъ 16 импульсов прямоугольной формы, формирователь 17 с изменением напряжения в импульсе по линейному закону, формирователь 18 с изменением напряжения в импульсе по квадратичному закону, формирователь 19 с изменением напряжения в импульсе по кубичному закону, блок синхронизации 20, выходы этих фop шpoвaтeлeй соединены с входами коммутатора 15, выход которого является вькодом гене ратора 1, а входы формирователей, один вход коммутатора и вход нульиндикатора соединены -с выходами блок синхронизации 20. Устройство работает следующим образом. В. исходном состоянии напряжение на входе и выходе моста равно нулю. Под воздействием управляющих импульсов с блока синхронизации 20 коммутатор 15 вначале подключает к мосту формирователь 16 импульсов прямоугол ной формы. При воздействии очередного прямоугольного импульса в установившемся режиме в ветвях устанавливаются нулевые токи и напряжение неравновесия зависит только от емкостей .конденсаторов 2,3,4 и 9. Однократной регулировкой значений емкости уравновешивеющего конденсатора 4 приводим плос кую вершину сигнала на выходе моста к нулю, т.е. выполняем первое услови равновесия: , где С, Сд, С, Сд - емкости конденсаторов 2 3,4 и 9 соответственно. Равновесие отмечаем по нуль-индикатеру 14, в качестве которого служит осциллограф. После первого уравновешивания коммутатор 15 подключает к мосту фор мирователь 17 с изменением напряжени в импульсе по линейному закону, При воздействии очередного импульса, после окончания переходного процесса, в ветвях устанавливаются неизменяюпр еся токи и напряжение неравновесия зависит от емкостей указанных конденсаторов и сопротивления резисторов 5 и 10. Имея ввиду, что первое условие равновесия вьтолнено, приводим к нулю однократной регулировкой сопротивления резистора 5 плоскую вершину сигнала неравновесия и выполняем второе условиеравновесия: СгР5-СзК., где R. . R - сопротивления резисторов 5 и 10 соответственно. 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. При воздействии квадратичного импульса, после окончания переходного процесса, на катушке индуктивности 6 устанавливается неизменяющееся напряжение, зависящее лишь от индуктивности катушки индуктивности 6. Однократной регулировкой значений, индуктивности катушки индуктивности 6 приводим к нулю плоскую вершину сигнала неравновесия и выполняем третье условие равновесия: Ц. 0, - индуктивность катушек индуктивности 6 и 11 соответственно. Наконец коммутатор 15 через блок синхронизации 20 подключает формирователь 19 с изменением напряжения в импульсе ПС кубичному закону. При воздействии кубичного импульса после окончания переходного процесса напряжение неравновесия зависит от значений сопротивления резистора 7. Однократной регулировкой значений сопротивления резистора 7 приводим плоскую вершину сигнала неравновесия к нулю и выполняем четвертое условие равновесия: CjR.- С, , R. - сопротивление резисторов 7 и 12 соответственно. Во время переходного процесса напряжение неравновесия, которое имеет орму экспоненциальных всплесков, зависит от всех уравновешивающих араметров. Однократной регулировкой оследнего уравновешивающего парамета - емкости конденсатора 8, приводим

всплески к нулю и выполняем последнее пятое условие равновесия:

- CaiCg 0,

где С , Сд - емкость конденсаторов 13 и 8 соответственно .

Искомые величины определяют из приведенных выше формул условий равновесий.

Таким образом, предложенное устройство позволяет измерять пять параметров двухполюсника, что расширяет его функциональные возможности и сферу применения, при этом решается задача контроля и измерения параметров , содержащих в схеме замещения пять элементов, из которых три явля- ются реактивными. Уравновешивание моста раздельное, и уровень сложности обработки сигналов неравновесия при измерении пяти элементов аналогичен уровню обработки сигнала, как

и в случае только одного параметра, вследствие того, что информация , об измеряемых параметрах заключается в плоской вершине сигнала неравновесия, что перспективно для автоматических измерений.

1. МОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ МНОГОЭЛЕМЕНТПЫХ ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий генератор импульсов сложной формы, подключенный к диагонали питания четьфехплечего электрического моста, смежные плечи которого образованы конденсаторами, общие выводы которых соединены с первой вершиной диагонали питания, третье плечо образовано уравновешивающим многоэлементным пассивным двухполюсником, состоящим из последовательно соединенных конденсатора, резистора и катущки индуктивности, четвертое плечо образовано клеммами для подключения объекта измерения, нулкг индикатор, подключенный к измерительной диагонали четырехплечего электрического моста и третьим входом к третьему выходу генератора импульсов сложной формы, отличающийс я тем, что, с целью раапирения функциональных возможностей, в уравновешивающее плечо четырехплечего электрического моста введены параллельно соединенные резистор и конденсатор, подключенные параллельно каTjraiKe индуктивности. 2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что генератор, { импульсов сложной формы содержит (л один формирователь импульсов прямоугольной формы и .три формирователя с изменением напряжения в импульсе по линейному закону, по квадратичному и по кубичному, коммутатор, соответствующие входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, а выход соединен с первым выходом ел генератора, блок синхронизации, четыо ре выхода которого соединены с соотСП ветств пощими входами .Формирователей ел импульсов, пятый - с .одним из входов | коммутатора, шестой - с вторым выходом, седьмой - с третьим выходом гег нератора импульсов сложной формы.