Устройство для измерения параметров комплексных величин Советский патент 1986 года по МПК G01R17/02 

|иьизоды сопротивления 7 и образцовой мсрь 6 соединены с общей шиной. Управляющий выход 11 генератора 1 соединен с управляющим входом А1Д1 5 и микропроцессором, который подключен также к выходу 12 кода сдвига фаз генератора 1. В исходном состо- ЯНИ1Г двухфазный генератор выдает

Изобретение относится к электроизмерительной технике, точнее к измерению параметров комплексного сопротивления, и может быть использовано при построении систем для исследовани/1 физических характеристик пассивных элементов на переменном токе и в высокоточных быстродействующих измерителях L|R,C.

Целью изобретения является повышение быстродействия, точности измерений параметров комплексных величин, а также расширение функциональных возможностей за счет уменьшения количества периодов для выда-чи результата измерения, использования дифференциального метода в измерительной схеме, а также увеличения количества информативных сигналов.

На фиг.1 представлена структурна схема устройства для измерения параметров комплексных величинJ на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство для измерения параметров комплексных величин содержит двухфазный генератор 1, вычитающий усилитель 2, нуль-детектор 3, первый аналого-цифровой преобразователь (.АЩ1) 4, второй -АЦП 5, образцовую меру 6 с сопротивлением Rg комплексное измеряемое сопротивлени 7(,).,

Информационные выходы каждого АЦП соединены с микропроцессором (М); кроме того, выход АЦЦ 5 соединен с входом 8 управления уровнем двухфазного генератора I, сигнальный вход АЦП А соединен с выходом вычитающего усилителя 2, а сигнальный вход АЦП 5 - с первым

1205032

диа гармонических совершенно иден- тичн|,1Х сигнала, которые поступают пя измерительную схему, состоящую из сопротивления 1 образцовой меры 6 и комплексного измеряемого сопротивления с. . Работа устройства поясняется в описании изобретения временньии диаграммами. 2 ил..

входом нуль-детектора 3, первым выводом комплексного измеряемого сопротивления 7, вторым входом вычи тающего усилителя 2 и первым сиг- нальным вьжодом 9 генератора 1.

Первый вход вычитающего усилителя соединен с первым вьшодом образцовой меры 6 и вторым сигнальным выходом 10 генератора . Вторые вьшоды комплексного измеряемого сопротивления 7, образцовой меры 6 соединены с обш;ей шиной. Управляющий выход 1 генератора 1 соединен -с управляющим входом АЩ 5 и Щ, подключенным также к выходу 12 кода сдвига фаз генератора 1. Второй вход нуль-детектора соединен с общей шиной, а выход - с первым управляющим входом 13 генератора . Управляющий вход АЦП 4 и второй управляющий вход 14 генератора i соединены с МП.

Устройство для измерения парамет ров комплексных величин работает следу1ощим образом.

В исходном состоянии двухфазный генератор выдает два гармонических совершенно ид,ентичных сигнала, которые поступают на измерительную схему, состоящую из сопротивлений Rg и 2,( , Сигнал с выхода 10 поступает на образцовое сопротивление, а с выхода 9 - на измеряемое.

Цри поступлении на второй управляющий вход 14 генератора 1 сигнала пуска от МЛ начинается цикл измерения j. фиг.2а,Т. 1) . Гармонический сигнал, искаженный комплексным

измеряемым сопротивлением, поступа- .

ет на нуль-детектор. При переходе

искаженного сигнала через нуль

нуль-детектор выдает сигнал, который фиксирует в цифровом генераторе фазовый сдвиг между образцовым- и искаженным сигналами (фиг.2а, Т.2), Кодовая комбинация с выхода 12 кода сдвига фаз поступает для последующей обработки и выдачи конечного результата в МП.

С этого момента генератор начинает выдавать гармонический сигнал с выхода 10 с таким сдвигом фаз относительно сигнала с выхода 9,.-что на оба входа вычитающего усилителя поступают синфазные сигналы (т.2 - это момент выравнивания фаз напряжений на R и Z,).

Затем в. момент т , - генератор

4- - ,- 2

о с

управляющим выходом I1 разрешает работу АЦП 5, измеряющего амплитудное значение искаженного сигнала. На МП и генератор 1 поступает код амплитуды измеряемого сигнала с точностью до единицы младшего разряда АЦП 5. Генератор 1 изменяет уровень сигнала по выходу 10 таким образом, что на входы вычитающего

О о

усилителя напряжения U и U приходят не только по фазе, но и грубо ура внены по амплитуде (уровень О, « фиг.2а, Т.З).

Если принять амплитудное значени образцового сигнала по выходу 10 за А, то амплитуда искаженного сигнала определится, как А,где I - ol / I Jxl Таким образом определяется отношение напряжений на К„ и Z и коэффициент заносится в МП выхода АЦП 5.

Дальнейшая работа измерителя происходит согласно дифференциальному методу, которьм заключается в том, что близком равенстве сигналов Ц и 11„ определяют мгновенные знаО ЛО

чения их разности л D , а по известо

ным мгновенным значениям И и разно сти UО определяют мгновенные значения (J в ряде точек периода гармо нического сигнала.

Сигналы вычитаются на вычитающем усилителе 2, и усиленная разность двух сигналов поступает на АЦП 4, который посылает коды измеренного сигнала в память МП.

По известным значениям R , фазового сдвига ijLf , величины разностно- го сигнала лО и коэффициента можно определить основные параметры измеряемой комплексной величины.

2050324

Кроме того, имея мгновенные значения разностного сигнала в памяти Ш, в

отличие-от интегральных значений измерительной схемы пpotoтипa, можно

определить не только параметры комплексного сопротивления, но и характеристики измеряемого напряжения (мгновенное, средневыпрямленное, среднеквадратичное значения напряжения и др.) , дающие более подробные сведения об исследуемой комплексной цепи.

Формула изобре

10

тения

15

20

25

30

35

.

45

50

5540

Устройство для измерения параметров комплексных величин, содержащее образцовую меру и зажимы для подкл о- чения комплексного измеряемого сопротивления, двухфазный генератор и аналого-цифровой преобразователь, информационный выход которого соеди- нен с первым входом микропроцессора, отличающееся тем, что, с целью повьпиения быстродействия ,и точности измерений, а также расширения функциональных возможностей, в него введены вычитающий усилитель, нуль-детектор и второй аналого- цифровой преобразователь, информационный выход которого соединен с вторЬЕ входом микропроцессора и входом управления уровнем напряжения двухфазного генератора, первый сигнальный выход которого соединен с первым выводом образцовой меры и первым входом вычитающего училителя, а второй сигнальный выход соединен с первым зажимом для подключения комплексного измеряемого сопротивления, вторым входом вычитающего усилителя, входом второго аналого-цифрового преобразователя и первым входом нуль-детектора, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход - с первым управляющим входом двухфазного генератора, второй управляющий вход которого соединен с первым выходом микропроцессора, а управляющий выход двухфазного генератора соединен с управляющим входом второго аналого-цифрового преобразователя и с третьим входом микропроцессора, с четвертым входом которого соединен выход кода сдвига фаз двухфазного генератора, выход вычитающего усили- теля соединен с входом первого аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен

с вторым выходом микропроцессора.

912050326

второй вьшод образцовой меры и вто- ного измеряемого сопротивления со- рой зажим для подключения комплекс- единены с общей шиной.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, касается измерения параметров комплексного сопротивления. Устройство может быть использовано при построении систем для исследования физических характеристик пассивных элементов на переменном токе и высокоточных быстродействующих измерителях. Целью изобретения является повышение быстродействия, точности измерения параметров комплексных величин, а также расширение функциональных возможностей. Введение вычитающего ; усилителя 2, нуль-детектора 3 и аналого-цифрового преобразователя (Aini) 5 позволяет уменьшить количество периодов для выдачи резуль- татов измерений за счет использова- ния дифференциального метода в из- мерительной схеме, а также увеличения количества информативных .сигналов. Устройство содержит двухфазный генератор 1, вычитающий усилитель 2, нуль-детектор 3 первый и второй АЦП 4 и 5, образцовую меру 6 с омическим сопротивлением,- комплексное измеряемое сопротивле- ние 7. Информационные выходы каждого АЦП соединены с микропроцессором. Выход АЦП 5 соединен с входом 8 управления уровнем двухфазного генератора I, сигнальный вход АЦП 4 соединен с выходом вычитающего усилителя 2, а АЦП 5 - с первым входом нуль-детектора 3, первым выводом измеряемого сопротивления 7, вторым входом вычитающего усилителя 2 и первым сигнальным выходом генератора 1.Первый вход усилителя 2 соединен с одним вьшодом образ- .цовой меры 6 и вторым сигнальным выходом IО генератора I. Вторые (Л DmW Н кт :: 1/мп ит ч ни