Устройство для измерения параметров комплексного двухполюсника Советский патент 1986 года по МПК G01R17/10 

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению и контролю параметров двухполюсников.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем измерения наряду с относительными приращениями параметров комплексного двухполюсника их абсолютных значений, а также повышение точности измерения путем исключения влияния на результат измерения дополнительной погрешности при формировании фазовых сдвигов между сигналами, снимаемыми с измерительной цепи.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - схема измерительной цепи; на фиг. 3 - векторная и круговая диаграммы для измерительной цепи, когда исследуемый двухполюсник, например, имеет последовательную схему замещения с емкостным характером и в качестве образцовых двухполюсников выбраны емкостный и резистивный двухполюсники соответственно.

Примем следующие обозначения:

V у )f 1 )f - Траектории перемещения потенциальных точек

i, М , сЗ с;

(Jgjj - вектор напряжения питания измерительной цепи

и - вектор падейия напряже оги

ния, снимаемого с второго образцового двухполюсника;

и,- вектор падения напряжения, снимаемого с первого образцового двухполюсника;

0. - вектор падения напряжения на исследуемом двухполюснике;

И Ц, - векторы напряжений не- jm ос

балансов;

q - фазовый сдвиг Uj относительно LI cin, Ij) - фазовый сдвиг отнсительно и сЬ.

Анализируя круговую диаграмму, изображенную на фиг.З, и проводя сответствующие преобразования, получим выражения для параметров комплексного двухполюсника с использовнием лишь амплитудных соотношений между сигналами, снимаемыми с измерительной цепи

2050332

1- ii I 1 |i I -1 ii lami + i md I -| ad I

SR,8p, , ,

где

(1)

Rg- активное сопротивление второго образцового двухполюсника j

активная составляющая измеряемого комплексного сопротивления исследуемого двухполюсника,

8, S,..iti|l l, (.,

20

где

Х. - реактивное сопротивление о

первого образцового двухполюсника;

Xj. - реактивная составляющая измеряемого комплексного сопротивления исследуемого двухполюсника;

/Ig-r P-ljml -lcbPУ 2|а-тГЫтГ 1сЬГ

(3)

35

где Xg соответствует X.j

,.|г,|. (iJbl -iJcMctrM

tlMinflEZi

lamp

, соответствует R.

Как видно из выражений (1), (2), (3) и (А), в них отсутствуют фазовые сдвиги, а это значит, что результат измерения не зависит от нестабильности (f и {|) , что значительно попытает точность измерения.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, зажимы

которого подключены к измерительной цепи 2, содержащей образцовый двухполюсник 3, исследуемый двухполюсник 4, образцовый двухполюсник 5, однородные образцовые двухполюсники

6.1 и 6.2 и согласующие блоки 7.1, 7.2,-7.3, 7,4, 7.5, выходы которых подключены соответственно к выходам амплитудных преобразователей 8.1,

3

8.2, 8,3, 8.4, 8.5, выходы которых подключены к соответствующим входам аналого-цифрового преобразователя 9, выходы которого подключ-ены к соответствующим входам микропроцессора 10, блок 11 индикации, соединенный входом с выходом микропроцессор

Устройство работает следующим образом.

Перед измерением по шине ввода программы производят ввод программы в микропроцессор 10, в соответствии с которой в дальнейшем происходит процесс измерения. Измерение начинается с предварительного выбора предела измерения по обоим измеряемым параметрам исследуемого двухполюсника.

Выбор пределов осуществляет микропроцессор 10 следующим образом.

Микропроцессор 10 сравнивает напряжения на исследуемом двухполюснике 4 и образцовых двухполюсниках 3 и 5 и путем подачи управляющих сигналов в шины управления образцовыми двухполюсниками производит вьфавнивание этих напряжений до соизмеримого уровня. Затем происходит и само измерение. Сигналы с измерительной цепи 2, через согласующие блоки 7.1, 7 . 2,j 7.3, 7.4, 7 .5 в. виде напряжений 1), , U d,j, , ат поступают на входы амплитудных преобразователей 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 8.5, на выходах которых появляются постоянные уровни напряжений, пропорциональные действующим значениям входных напряжений. Эти уровни напржений поступают на входы аналого- цифрового преобразователя 9, которьй производит преобразование входного аналогового сигнала в цифровой код. Цифровые коды поступают на входы микропроцессора 10. Микропроцессор .осуществляет вычисления в соответствии с вьфажениями (1), l;2), (3) и (4), заложенными в программе.. Результаты вычислений индицируются на блоке 11 индикации.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает по сравнению с известными более широкие функциональные возможности, заключаюш 1еся в одновременном измерении как абсолютных значений, так и относительных приращений параметров двухполюсника, а также высокую точность измерения за счет исключения дополнительной погрешности от формирования

050334

фазовых сдвигов между сигналами, снимаемыми с измерительной цепи, что позволяет использовать его в АСУ и системах контроля технологи- 5 ческих процессов, а также при разработке высокоточных микропроцессорных измерителей параметров датчиков.

Формула изобретенй я

0 Устройство для измерения пара метров комплексного двухполюсника, содержащее генератор синусоидально- . го напряжения, первый вывод которого соединен с первым входом первого

5 согласующего блока и с первой вершиной диагонали питания измерительной цепи, первая ветвь которой состоит из последовательно соединенных первого образцового двухполюсника,

2Q однородного одной составляющей комплексного сопротивления исследуемого двухполюсника, клемм для подключения исследуемого двухполюсника и второго образцового двухполюс25 ника, однородного другой составляющей комплексного сопротивления исследуемого двухполюсника, вторая ветвь измерительной цепи состоит из последовательно соединенных третьего и четвертого однородных образцовых двухполюсников, вторая вершина диагонали питания измерительной цепи соединена с вторым выводом ге-. нератора синусоидального напряжения и с первым входом второго согласую щего блока, второй вход которого

соединен с первым входом третьего согласующего блока, с вторым выводом второго образцового двухполюсника и с первой клеммой для подключения исследуемого двухполюсника, второй вывод первого образцового двухполюсника, второй вход первого, третий вход второго, второй вход третьего согласующих блоков соединены с общей

шиной, четвертый согласующий блок, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повьшгения точности измерения, в него введены пятый со50 гласующий блок, пять амплитудных преобразователей, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор, блок индикации, причем первый вход четвертого согласующего блока под55 ключен к третьему входу третьего

согласующего блока, к вторым вьшодам однороднь1х двухполюсников второй .ветви и к первому входу пятого со40

$

гласующего блока, второй вход которого подключен к второму выводу генератора синусоидального напряжения, вторая клемма для подключения исследуемого двухполюсника и второй вывод первого образцового двухполюсника соединены с общей шиной, выходы всех согласующих блоков соответственно через амплитудные преобразователи соединены с входами аналого- цифрового преобразователя, выходы которого подключены соответственно

050336

к входам микропроцессора, выход Которого соединен с вхоДом блока индикации, первый и второй управляющие выходы микпропроцессора подклю- 5 чены к соответствующим шинам управления образцовыми двухполюсниками первой ветви, управляемый вход микпропроцессора соединен с шиной ввода программы, второй вход четвертого 10 и третий вход пятого согласующих блоков соединены с общей шиной.

Фиг.: Ткраж 747 Подписное

Филиал ШШ Патент, г «Ужгород, ул. Проектная, 4

ВНИШШ Заказ 8581

й/ана §&ода npaspofiff /

л п

Изобретение относится к устройствам для измерения и контроля параметров двухполюсников. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Это достигается одновременным измерением как абсолютных значений, так и относительных приращений параметров двухполюсника. Высокая точность измерений обеспечивается путем исключения дополнительных погрешностей от формирования фазовых сдвигов между сиг:налами, снимаемыми с измерительной цепи. Устройство может найти применение в АСУ и системах контроля технологических процессов, а также при разработке высокоточных микропроцессорных измерителей параметров датчиков. Работа устройства поясняется .в описании изобретения по структурной схеме устройства, а также векторным и круговым диаграммам измерительной цепи. В устройстве используются аналого-цифровой преобразователь и микропроцессор. , 3 ил. (/)