Устройство для измерения параметров пассивных комплексных двухэлементных двухполюсников Советский патент 1986 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к электрозмерительной технике и предназнаено для измерения параметров компексных двухполюсников.

Цель изобретения - повышение точости измерения параметров комплекс- ьтк двухэлементных двухнолюсников. Введение в устройство двух блоков разности, усилителя, блока иникации и дополнительной ветви, сосавленной из последовательно соединенных однородных образцовых двухполюсников , а также наличие связей между вновь введенными блоками и узлами и существующими позволяет повысить точность измерения параметров комплексных двухполюсников за счет устранения необходимости в снятии напряжений с исследуемого и образцового двухполюсников.

На фиг,1 изображена структурная схема устройства для измерения параметров пассивных комплексных двухэлементных двухполюсников; на и 3 измерительная цепь и векторная диагра.мма токов и напряжений соответственно при последовательной схеме замещения исследуемого двухполюсника, имеющего емкостной характер; на фиг.4 к 5 - то же, при параллельной схеме замещения исследуемого двз хполюсни- ка5 имеющего емкостной характер.

Устройство содержит генератор I синусоидального напряжения, мостовую, измерительную цепь 2, состоящую из образцового двухполюсника 3, исследуемого двухполюсника 4 и образцовых двухполюсников 5 и 6э образующих нижнюю ветвь моста, первьШ 7 и второй 8 блоки согласования, первый 9 и второй 0 блоки разности, усилитель Па первый 12 и второй 13 фазо- чувствительные выпрямители, фазовращатель 14, амплитудный преобразователь ISj первый 16 и второй 17 блоки деления5 блок 18 индикации.

Генератор I синусоидального напряжения подключен параллельно основной ветви мостовой измерительной цепи 2, первый вход первого 7 блока согласования соединен с первым выводом образцового исследуемого двухполюсника 3 при последовательной (параллельной) схеме замещения исследуемого двухполюсника, а второй вход первого 7 блока согласования и первый вход второго 8 блока согласования соединены с

общей шиной, информационные -входы фаФ

, 4

, 167392

зочувствительных выпрямител€ й 12 и 13 соединены параллельно, а опорньш вход первот о фазочувствительного выпрямителя 12 соединен с первыми вхо5 дами первого 16 и второго 17 блоков деления и через фазовращатель 14 к опорному входу второго 13 фазочувствительного выпрямителя, выход которого соединен с вторым входом второго

О блока 17 деления, второй вывод образцового двухполюсника 3 соединен через второй блок 8 согласования с первым входом первого блока 9 разности, второй вход которого соединен с

15 выходом первого 7 блока согласования и входом усилителя I1,.выход которого соединен с информационными входами фазочувствительных выпрямителей 12 и 13, а выход первого блока

20 9 разности соединен с входом фазо- вращателя 14 и входом амплитудного преобразователя 15, выход которого и выход первого 12 фазочувствительного выпрямителя соединены с пер25 вым и вторым входами второго блока 10 разности соответственно, выход которого соединен с вторым входом первого блока 16 деления, выходы первого 16 и второго 17 б.по30 ков деления соединены с первым и вторым входами блока 18 индикации соответственно.

Нзмерительные мостовые цепи составлены из последовательно сое55 диненных образцового двухполюсника 3 (R(5)j исследуемого двухэле- двухполюсника 4; состояшего из активного (Р..,) и реактивного

/1

X,,j элементов , образующих верхнюю

40 ветвь моста и двух последовательно сое диненных однородных обра.зцовых двузсполюсников 5 (К)и6 (Rj,) , об- раз тощих нижнюю ветвь моста.

Ма векторных диаграммах фиг.3

45 и 5 приняты следующие обозначения:

.аЬ

аЪ

вектор напряжения питания мостовой цепи;

ad - - вектор падения напряжения, к

снимаемого с ооразцовог о двухполюсника 5; cd - вектор напрггжения неба- ланса мостовой цепи; ас - вектор падения напряже- ния на образцовом (исследуемом) двухполюснике при последовательной (параллельной) схеме замещения

исследуемого двухполюсника;

f:b - вектор падения гапряжения на исследуемом образцо- вом) двухполюснике при последовательной (параллельной) схеме замещения исследуемого двухполюсника; Т - ток в верхней ветви моста- I - ток через резистивный элемент исследуемого двухполюсника при его параллельной схеме замещения; I - ток через емкостный элемент исследуемого двухполюсника 4 при параллельной схеме замещения; У - фазовый сдвиг вектора а относительно вектора (f - фазовый сдвиг вектора cd относительно вектора ad k - коэффициент деления нижней ветви моста. Использование амплитудно-фазовых соотношений между сигналами, снимаемыми с мостовой измерительной цепи, позволяет существенно уменьшить методическую погрешность от конечного значения импедансов блоков согласования, так как в результат измерения не входят напряжения, снимаемые с образцового и исследуемого двухполюсников. Шунтирование блоками согласования измерительной диагонали моста для снятия напряжения небаланса cd и части напряжения питания (ad) проявляется по сравнению с известным устройством незначительно. Это объясняется тем, что когда в неуравновешенном мосте, при условии R, R2, модули R и Zj од- НОГО порядка (R как образцовый элемент служит для выбора предела измерения в мостах переменного тока), очевидно можно записать приблизительно следующее равенство R,Z,(1)

Это означает, что напряжение не- эаланса , т.е.

ZcJ -О

Условие (1) будет тем точнее выполняться, чем ближе Z будет к R,,, т.е. отсюда следует, что шунтирование со стороны блока согласования измерительной диагонали моста прояв- яется в меньшей степени, нежели в случае шунтирования исследуемого ли- , бо образцовог о двухполюсников.

Кроме того, плечи нижней ветви могут быть выбранными низкоомными (ргл- ггример, трансформатор питания), а следовательно, при снятии напряже- ния ad эффект шунтирования будет также несущественен.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение cd, снимаемое с, изме10

рительнои диагонали мостовой измерительной цепи 2 через блок 8 согласования, подается на один из входов блока 9 разности, на другой вход которого подается через блок 7 согла- 15 сования напряжение ,ad, снимаемое с образцового двухполюсника 5; разностный сигнал, пропорциональный напряжению ac ad-cd на образцовом (исследуемом двухполюснике 3, при после- 20 довательной (параллельной схеме замещения исследуемого двухполюсника А с выхода блока 9 разности одновременно подается на опорный вход фазо- чувствительного выпрямителя 12 через 25 фазовращатель 14, повернутый на, на опорный вход фазочувствительного выпрямителя 13, через амплитудный преобразователь 15 на один из входов блока 10 разностиJна первые входы 0 первого 16 и второго 17 блоков деления, на информационные входы фазо- чувствительных выпрямителей и 13 подается напряжение питания аЬ , сформированное путем увеличения по 5 амплитуде на усилителе 11 в К раз напряжения ad, снимаемого с образцового двухполюсника 5. Сигнал в виде постоянного уровня с выхода фазочувствительного вьшрямителя 12 0 пропорциональный ad-k.cos IP, поступает на второй вход блока 10 разности, на котором из него вычитается амплитудное значение напряжения /ас/ /ad-c i/ результат с выхода блока 10 разнос- 5 ти поступает на второй вход блока 16 деления, с выхода которого на первый вход блока S индикации по- дает.ся сигнал, пропорциональный

aJ.k-laJ-c JI jj величине кото- 0 la -c Jl

рого судят об одном из параметров

исследуемого двухполюсника. Сигнал с выхода фазочувствительного выпрямителя 13, пропорциональный ad (ч sin(, поступает на второй вход блока 17 деления с выхода которого на второй вход блока 18 индикации подается сигнал, пропорциоad k б1пф

нальный„ ) по велй

lad -odl

чкне которого судят о втором параметре исследуемого двухполюсника.

Формула изобретени

Устройство для измерения параметров пассивных комплексных двухэлементных двухполюсников, содержащее генератор синусоидального напряжения, подключенный параллельно основной ветви, содержащей последовательно соединенные образцовый двухполюсник и зажимы для подключения исследуемого двухполюсника,, два блока согласования, первый вход первого из них .соединен с первым выводом образцового (исследуемого) двухпо- при последовательной (параллельной) схеме замещения исследуемого двухполюсника, а второй вход первого блока согласования и первый вход второго блока согласования соединены с общей шиной, два фазочувствительных вьтрямителя, информационные входы которых соединены параллельно, а опорный вход первго из них подключен к первым входам первого и второго блоков деления и через фазовращатель к опорному входу второго фазочувствительного вы- прямИтеля которого соединен с вторым входом второго блока деления , отличающееся

2167396

тем,, что, с целью ПОШЛШРНИЯ -т -мог- ти измерения, в него введены два блока разности, усилитель, блок индикации, амплитудный преобразова- 5 тель, дополнительная ветвь, состоящая из последовательно соединенных однородных образцовых двухполюсников, первые выводы которых соединены с первой вершиной измерительно ной диагонали, соединенной с общей щиной, а вторые выводы подключены соответственно к вьшодям генератора синусоидального напряжения, второй вывод образцового двухполюсника и 15 первый зажим для подключения исследуемого двухполюсника основной ветви через второй блок согласования подключены к первому входу первого блока разности, второй вход которого го подсоединен к выходу первого блока согласования и входу усилителя, выход которого соединен с информационными входами фазочувствительных вьслрямителей, а выход первого блока 25 разности подсоединен к входу фазовращателя и к входу амплитудного преобразователя, выходы амплитудного преобразователя и первого фазочувствительного выпрямителя подключены к 30 первому и второму входам второго блока разности соответственно, выход которого соединен с вторым входом первого блока деленияj выходы первого и зторого блоков деления подсоеди- 35 йены X первому и второму входам блока индикации соответственно.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и позволяет повысить точность измерения параметров двухполюсников. Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, мостовую измерительную цепь 2, включающую образцовые двухполюсники 3, 5 и 6 и исследуемый двухполюсник 4, образующие ниж- нюю ветвь моста. Кроме того, устройство содержит блоки 7, 8 согласования, блоки 9, 10 разности, усилитель 1 I , фазочувствительные выпрямители 12, 13, фазовращатель 14, амплитудный преобразователь 15, блоки 16, 17 деления и блок 18 индикации. Введение в устройство двух блоков 9, 10 разности, усилителя 1 1 , блока ге индикации и дополнительной ветви, составленной из однородных образцовых двухполюсников, позволяет устранить необходимость в снятии напряжений с исследуемого и образцового двухполюсников. 5 ил. с (Л с Фиг.1

фиг 5