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

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению и контролю параметров исследуемого комплексного двухполюсника.

Цель изобретения - повьппение точ- ности измерения параметров двухполюсников за счет снижения уровня помех путем подключения всех двухполюсников и генератора гармонического сигнала к общей шине.

На фиг. представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - векторная диаграмма, поясняющая работу устройства.

В устройстве генератор 1 гармрни- . ческого сигнала одним выводом подключен к образцовому двухполюснику 2 (R), однородному активной составляющей исследуемого двухполюсника, первые выводы исследуемого двухполюсника 3 и образцового двухполюсника 4 (Xj), однородного реактивной составляющей исследуемого двухполюсника подключены к первым выводам генератора 1 и образцового двзгхполюсника 2, однородного активной составляющей исследуемого двухполюсника,вторые вывод двухполюсников подключены соответственно к первым входам преобразователей тока 5.1-5.3, вторые входы которых подключены к второму выводу генератора, выход первого преобразователя тока 5.1 подключен к первому входу первого блока 6.1 вычитания (блоки вычитания 6.1-6.2) и через первый амплитудный преобразователь 7.1 (амплитудные преобразователи .7.1-7.5) к первому входу микроЭВМ 8, выход второго преобразователя тока 5.2 подключен к вторым входам блоков вычитания 6.1-6.2 и через второй амплитудный преобразователь 7.2 к второму вхоДу микроэвм, выход третьего преобразователя тока 5.3 подключен к первому входу второго Ьлока вычитания 6.2 и через третий амплитудный преобразова таль 7.3 к третьему входу микроЭВМ, выходы блоков вычитания соответственно через четвертый и пятый амплитудные преобразователи 7.4-7.5 подключены к четвертому и пятому входам микроэвм 8.

Рассмотрим работу устройства, например, при последовательной схеме замещения исследуемого двухполюсника Генератор 1 вьфабатьшает гармонический сигнал. Через двухполюсники 2.3 и 4 протекает соответственно ток

(I..

7,

I,)

(1)

(2) (3)

Взяв отношение соответственно токов 1 , Ij к току 1 получим следующее выражение:

R

t/io

ij/i

X.

(4) (5)

ts

После соответствующих преобразований уравнение (4) принимает следующий вид

R. Й„

Х R.

I.COS( - IJ

Ii§is ±i-)-.

I.

(6)

(7)

5

0

Аналогично преобразовав уравнения (5), получим следующее выражение для Xj,(когда С либо L не зависит от частоты):

хч iiSiH(

Х„ 1„ где

(8)

1.Vf .

офазовый сдвиг между токами I, и

фазовый сдвиг между токами 1з и Is. Как видно из уравнений (6),(7), (8), в них присутствуют как значения токов, так и фазовых сдвигов между ними. Зная значения токов 1 , 5 ij, Ij из векторной диаграммы (фиг.2)

берем разность

I.1з 7. З i

соответственно находим значения

и токов 1 и ij. Построим треугольник, из которого находим значения фазовых

(9)

(10)

5

(И)

Подставив уравнения (9) (10), (11) в уравнения (6), (7), (8), получим выражения для искомых параметров без учета фазовых соотношений

т «1 о

cos(arccos - 0 г ,

-arccos Ь i-Jl-::-b )/1о 4 г

(12)

X

R, l

sin(arccos

I, + la - I

±1

21 Д.

i Ix I.. - i -arccos ii-i )/l. . (13)

i(

i 7 0 Xi T. . . 1з+ la- Is -- I sin (arccos -arccos

a . 1з1. 1з + Is - J-7

is )/i, (u)

Как видно из выражений (12),(13), (14) в них присутствуют лишь амплитудные значения токов, снимаемых с измерительной цепи.

Использование только амплитудных соотношений между сигналами, снимаемыми с измерительной цепи, позволяет повысить точность измерения за счет исключения влияния фазовых соотношений между сигналами, снимаемыми с измерительной цепи.

Ток 1, протекающий через образцовый двухполюсник 2, с помощью преобразователя тока 5,1 поступает на первые входы блока вычитания 6,1 и амплитудного преобразователя 7,1. Ток 1,, протекающий через исследуе- мьй двухполюсник 3, с помощью преобразователя тока 5,2 поступает на вторые входы блоков вычитания и на вход амплитудного преобразователя 7,2, Ток 1} , протекающий через образцовый двухполюсник 4, с помощью преобразователя тока 5,3 поступает на первый вход блока вычитания 6,2 и вход амплитудного преобразователя 7,3.

Блок; вычитания 6,1 вырабатывает сигнал 1, равный разности 1, который поступает на вход амплитудного преобразователя 7,4, Блок вычитания 6,2 вырабатьшает сигнал 1, равный разнрсти Ij- ij, который поступает на вход амплитудного преобразователя 7,5,

А1 литудные преобразователи выра батывают действующие значения входных напряжений, которые поступают на соответствующие входы микроэвм 8,

В микроэвм входные сигналы преобразуются в код и в виде кода заносятся в соответствующие ячейки памяти, По программе, составленной в соответствии с уравнениями (12), (13), (14) микро ЭВМ 8 вычисляет значения В, и X, .

28022. 4

Формула изобретения Устройство для измерения параметров комплексных двухполюсников, содержащее клеммы для подключения ис5 следуемого двухполюсника, генератор гармонического сигнала, первым выводом подключенный к образцовому двухполюснику, однородному активной составляющей исследуемого двухполюсни10 ка, образцовьй двухполюсник, однородный реактивной составляющей исследуемого двухполюсника, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем снижения

15 уровня помех, в него введены три преобразователя тока, два блока вычитания, пять амплитудных преобразователей и микроэвм, причем первая клемма для подключения исследуемого двухпо20 люсника и первый вывод образцового двухполюсника, однородного реактивной составляющей исследуемого двухполюсника соединены с первь1м выводом генератора гармонического сигнала и с

25 общей шиной, второй вывод образцового двухполюсника, однородного активной составляющей исследуемого двухполюсника, вторая клемма для подключения исследуемого двухполюсника, и второй

,Q вывод образцового двухполюсника, однородного реактивной составляющей исследуемого двухполюсника, подключены . соответственно к первым входам преобразователей тока, вторые входы которых соединены с вторым выводом генератора гармонического сигнала, выход первого преобразователя тока подклю- |чен к первому входу первого блока вычитания и через первый амплитудньй преобразователь к. первому входу мик роЭВМ, выход второго преобразователя тока подключен к первому входу второго блока вычитания, к второму входу первого блока вычитания и через второй амплитудный преобразователь

, к второму входу микроэвм, выход третьего преобразователя тока подключен к второму входу второго блока вычитания и через третий амплитудный преобразователь к третьему вхо50 ду микроэвм, выходы блоков вычитания соответственно через четвертый и пятый амплитудные преобразователи подключены к четвертому и пятому входам микроэвм.

35

4

Фиг.2

Изобретение относится к области измерительной техники. В частности, к области измерения и контроля па- рд;четров исследуемого комплексного двухполюсника. Цель изобретения повышение точности измерения параметров двухполюсников - достигается за счет снижения уровня помех путем подключения всех двухполюсников и генератора гармонического сигнала к общей шине. Устройство содержит генератор 1 гармонического сигнала, образцовые 2 и 4 и исследуемый 3 двухполюсники, преобразователи тока 5.1-5.3, блоки вычитания 6.1-6.2, амплитудные преобразователи 7.1-7.5 микроэвм 8. Амплитудные преобразователи вырабатывают действующее значение входных напряжений, которые поступают на соответствующие входы мик- роЭВЫ 8, где они преобразуются в код, который заносится в соответствующую ячейку памяти. Программа рабрты ЭВМ составляется в соответствии с математическими выражениями (уравнениями) , приведенными в описании изобретения. 2 ил. сл о IfO сх ND to