Устройство для измерения @ , @ , @ параметров Советский патент 1985 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испол зовано для измерения сопротивлений индуктивностей и емкостей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устрой ства за счет обеспечения, измерения не только активных сопротивлений, и реактивных, таких как индуктивность и емкость. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство для измерения R,L, параметров содержит операционный усилитель 1, в обратную связь кото рого включен блок 2 эталонного соп ротивления, Содержащий ключи 3-6, эталонный конденсатор 7, две парал лельные цепи из последовательно соединенных ключей 8-11, зажимы 12 и 13 для подключения измеряемог объекта (активного сопротивления 14, индуктивности 15, емкости 16), источник 17 постоянного напряжения блок 18 измерения напряжения, блок 19 управления, первый выход которого соединен с управляющими входа ключей 4 и 5 блока 2 эталонного сопротивления и с управляющими входами ключей 9 и 10, второй выход соединен с управляющими входами ключей 3. и 6 блока 2 эталонно сопротивленияи ключей 8 и Г, вхо ды блока 18 измерения напряжения соединены соответственно с выходом операционного усилителя 1 и с общей шиной, к которой; также подключены неинвертирующий вход оп рационного усилителя 1, первый выход источника 17 постоянного напря жения, второй выход которого подключен к объединенным входам ключей 8 и 10, выходы ключей 9 и 11. подключены к инвертирующему входу операционного усилителя 1. Блок 19 управления состоит из триггера 20, вход которого подключен к выходу задающего генератора 21, а выход соединен с входом диффгренцирующей RC-цепи 22, выход которой с одной стороны подключен к аноду первого диода 23, катод которого соединен с выходом 24 блока 19 управления, а с другой стороны RC - соединен с катодом второго диода 25, анод которого соединен через инвертор 26 с выходом блока 19 управления,, 9 Устройство работает следующим образом. С выходов 24 и 27 блока 19 импульсы длительностью t. управления и с периодом следования Т подают - ся на управляющие входы ключей: при поступлении импульса с выхода 24 замыкаются ключи 8 и 11 и ключи 3 и 6 блока 2, которые находятся во включенном состоянии время, равное длительности t импульса. При появлении импульса с выхода 27 блока 19 через период Т, замыкаются ключи 9, 10, 4 и 5, которые находятся во включенном состоянии время, равное длительности t. импульса. В качестве ключей могут быть использованы МОП-транзисторы. Рассмотрим принцип действия устройства для трех режимов. Режим 1. Измерение индуктивности. Измеряемая индуктивность 15 подключается к зажимам 12 и 13. При появлении первого импульса с выхода 24 блока 19 управления замыкаются ключи 8 и 1 1 и напряжение от источника 17 постоянного напряжения поступает через измеряемую индуктивность 15 на инвертирующий вход операционного усилителя 1. По окончании длительности импульса с выхода 24 блока 19 управления ключи 8 и 11 размыкаются, но в индуктивности 15 существует запас энергии магнитного поля. При появлении через период Т следующего (второго) импульса с выхода 27 блока 19 управления замыкаются ключи 9 и 10. В этот момент времени напряжение источника 17 постоянного напряжения через ключи 9 и 10 и измеряемую индуктивность 15 вновь поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 1.Таким образомj в каждьй из к-х моментов времени ша индуктивности 15 возникает ЭДС самоиндукции. ., V(W i{lcUitic-0 - 1--тГ- бИз выражения (1) видно, что величина L l5/Tg представляет собой,при условии постоянства длительности периода Т следования импульсов с выходов 24 и 27 блока 19 управления, эквивалентное сопротивление R L 15/Т . Таким образом, при коммутации величина индуктивности 15 эквивалентна частотно-незави-г симому сопротивлению R эквивалентно включению на инвертиру ющий вход операционного усилителя 1 резистора с величиной Аналогично в каждый к-й момент времени в эталонном конденсаторе 7 возникает ток .(ф.Д((К.01 (2) с TC откуда эквивалентное сопротивление замвщакяцее блок 2 эталонного сопротивления равно К,кв2 /С 7 , что также эквивалентно включению в цепи обратной связи операционного усилителя 1 частотно-независимого элемен та-реэистора Б: результате этого коэффициент передачи операцио ного усилителя 1 определяется как кв тогда напряжение на выходе операционного усилителя 1 равно TC/C откуда измеряемая индуктивность определяется как (4) I .-11. . 5 V, с, где Cf - эталонная емкость конденсатора 7.С выхода операционного уси лителя 1 напряжение V поступает на блок 18 измерения напряжения и регистрируется индикатором, шкала которого проградуирована согласно выражению для определения L ,. Режим II. Измерение емкости. При измерении емкости к зажимам 12 и 13 подключается измеряемая емкость 16. При этом эквивалентное замещающее активное сопротивление . 1с равно R а активное эквивалентное сопротивление, замещакндее блок 2 эталонного сопротив леийя равно, R Cf- эталонная емкость. В результате этого, на выходе операционного усилителя 1 напряжение . ЭК6, Ч/С.е; откуда измеряемая емкость определяется как Режим III. Измерение активного сопротивления. При измерении активного сопротивления к зажимам 12 и 13 подключается активное сопротивление 14. Очевидно, что переключение ключей 11, 9 и 10 не изменяет характера ак-t тивного сопротивления, в результате этого напряжение на выходе операционного усилителя 1 R.e.z р т,/с, -- T-ir--t откуда измеряемое активное сопротивление равно Е,, Те где эталонная емкость. Из формул для определения индуктивности, емкости и активного сопротивления видно, что номинал и диапазон измерения измеряемых величин зависит от входного и выходного напряжения номинала эталонного конденсатора 7 (С) и периода импульсов Т. Подбирая определенным образом необходимый период If. при соответствукнцем значении номинала эталонного конденсатора 7 (Cj) можно получить широкий диапазон изменения измеряемых ивдуктивностей, емкостей и активных сопротивлений. Величина входного напряжения, определяемая источником 17 постоянного напряженияj может быть выбрана произвольной.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ R,L,C ПАРАМЕТРОВ, содержащее источник постояннрго напряжения,- зажимы для подключения измеряемого объекта, операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, с первым выходом источника постоянного напряжения и с одним из входов измерителя, блок эталонного сопротивления, блок управления выходы которого соединены с управляющими входами ключей и с управляющими входами блока эталонного сопротивления, выход операционного усилителя соединен с другим входом измерителя, о т л и ч а 1о щ е е с я тем, что, с целью расширения функ1Д1ональных возможностей, второй выход источника постоянного напряжения соединен через две парал- лельные цепи из двух последовательно: соединенных ключей с инвертирующим входом операционного усилителя, в обратную связь которого включен блок эталонного сопротивления, зажимы для подключения измеряемого сопротивления соединены с выходами первых ключей двух параллельных цепей, первый выход блока управления соединен с первым и вторым управ:ляющими входами блока эталонного сопротивления и с управляющими входами первого ключа первой параллельной цепи и второго ключа второй параллельной цепи, а второй выход блока управления соединен с третьим и четвертым управляющими входами блока эталонного сопротивления и с управляющими входами второго ключа первой параллельной цепи и первого ключа второй параллельной цепи. 2. Устройство по П.1, о т л и -; т чающееся тем, что блок эталонного сопротивления содержит эталонный конденсатор и две параллельные цепи из двух последовательно соединенных ключей, выводы эталонного конденсатора подключены к выходам первых ключей параллельных, 00 цепей, входы которых соединены со ;о с входом блока эталонных сопротивлений, выходы вторых ключей параллельных цепей соединены с выходом со блока эталонного сопротивления, управляющие входы первого ключа первой параллельной цепи и второго ключа второй параллельной цепи сое - инены соответственно с первым и вторьм управляющими входами блока эталонного сопротивления, третий и четвертый управляющие входы которого соединены соответственно с управляющими входами второго ключа первой параллельной цепи и первого ключа второй параллельной цепи.