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

( 2

и к7

и

X

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области измерения и контроля параметров исследуемого комплексного двухполюсника.5

Целью изобретения является повышение точности измерения параметров двухполюсников за счет снижения уровня помех путем подключения всех двухполюсников и генератора гармони- Ю ческого сигнала к общей шине.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - векторная диаграмма, поясняющая его работу.

В устройстве генератор 1 гармонического сигнала одним выводом подключен к образцовому двухполюсни- .U

ку 2 (Re) однородному; активной сое- i R + jX тавляющей исследуемого двухполюсника, 20 первые выводы исследуемого двухполюсника 3 и образцового двухполюсника 4(Хо), однородного реактивной составляющей исследуемого двухполюсника, подключены к первым вьшодам генератора 1 и образцового двухполюсника 2, однородного активной составляющей исследуемого двухполюсника, вторые выводы двухполюсников подключены соответственно к первым входам преоб- 30 разователей 5.1 - 5.3 тока, вторые входы которых подключены к второму вьшоду генератора 1, выход первого преобразователя 5.1 тока подключен к

первым входам первого 6.1 из двух бло-35 части, получим ков 6.1 и 6.2 вычитания и блока 7 фазовременных преобразователей, выход второго преобразователя 5.2 тока подключен к первому входу второго блока 6.2 вычитания и к второму вхо- до ду блока 7 фазовременных преобразователей, выход третьего преобразователя 5.3 тока подсоединен к вторым входам блоков вычитания и к третьеподключены соответственно к четвертому и пятому входам блока фазовременных преобразователей, шесть выходов фазовременных преобразователей подключены к шести соответствующим входам микро-ЭВМ 8.

Рассмотрим работу устройства, например при последовательной схеме замещения исследуемого двухполюсника.

Генератор 1 вырабатывает гармот нический сигнал. Через двухполюсники 2,3 и 4 протекает соответственно ток (i,, i, и i э)

(1)

(2)

(3)

Взяв отношение соответственно 25 токов I, и I, к току I, , получим выражения

I,/t

RX -f- i

R

X,

i /i

(4) (5)

Выразив в правой и левой части уравнения (4) мнимую и вещественную

L.9°5ffj i i Ji §i2 i- §- lJ-Jk.

I j CosCf

+ j 1. Sincp2

R,

(6)

Умножим числитель и знаменатель левой части уравнения (6) на выра- му входу блока фазовременных преобра- 4.5 жение, сопряженное со знаменателем, зователей, выходы блоков вычитания уравнение

5i + Хх l,l2Coscf,Cosq j + l4 Sin4 , . RO - RO if(cSs X+ sin CfJ

. l It Sin5P,Cqs2 - I I« Costp,

- I (Cos if - ) (7)

Приравнивания соответственно мни- ; мые и вещественные части уравнения (7)

l4lii CosCpiCos- 1+ I,l4 SinP, Sinffz RO ll()

( 2

и к7

.U

подключены соответственно к четвертому и пятому входам блока фазовременных преобразователей, шесть выходов фазовременных преобразователей подключены к шести соответствующим входам микро-ЭВМ 8.

Рассмотрим работу устройства, например при последовательной схеме замещения исследуемого двухполюсника.

Генератор 1 вырабатывает гармот нический сигнал. Через двухполюсники 2,3 и 4 протекает соответственно ток (i,, i, и i э)

(1)

(2)

и

X

R + jX

(3)

i R + jX

Взяв отношение соответственно токов I, и I, к току I, , полу i R + j

чим выражения

+ jX

RX -f- i

R

X,

(4) (5)

i R + jX

части, получим

Выразив в правой и левой части уравнения (4) мнимую и вещественную

ти, получим

L.9°5ffj i i Ji §i2 i- §- lJ-Jk.

ти, получим

I j CosCf

+ j 1. Sincp2

R,

(6)

(8)

Хх R

1,1 Sint eosff. CosQ, Sin fz

оll( Sin

После соответствующих преобразоаний уравнения (8) и (9) примут

f. )

ис следуемый дв мощью преобраз пает на вторые вычитания и бл преобразовател через образцов помощью преобр поступает на п вычитания и тр зовременных пр 6.1 вычитания 1, равный раз поступает на 7 фазовременных

1 - IiCos(P,-ff2).

(10)

R.

Xjf Ij Sini5fj.)

R,

(11)

Аналогично преобразовав уравнение (5),,получим выражение Х (когда С либо L не зависят от частоты) t5

Xjr

(12)

Как видно из уравнений (10),(11), (12), в них присутствуют как значени токов, так и фазовых сдвигов между ними. Зная значения токов I,, i., I, , -из векторной диаграммы (фиг, 2) берем разность -, - I и 1, соответственно находим значения токов 1 и ig. Построим треугольник, из которого, используя теорему синуг сов, находим амплитудные значения токов через фазовые сдвиги.

Ig и

Sincfj SinTp,

.Sinffjo Sinc;

(13) (14)

Подставив уравнения (13) и (14) в уравнения (11) и (12) получим Выражения для искомых параметров без до учета амплитудных соотношений

5i Sin5jLCosj Q2 3jPz i.

Rn

Sincf2

(15)

i §i2J;t §i(2lo -4 2o) iCo slri .j

f20

(16)

Как видно из выражений (15) и (16), в них присутствзтот лишь значения фазовых сдвигов между сигналами, снимаемыми с измерительной цепи.

Ток 1( , протекающий через образцовый двухполюсник 2, с помощью преобразователя 5.1 тока поступает на первые входы блока 6.1 вычитания (И блока 7 фазовременных преобразователей. Ток Ig, протекающий через

f. )

(9)

10

t5

,Q

5

30

5

о

5

o

5

ис следуемый двухполюсник 3, с помощью преобразователя 5.2 тока поступает на вторые входы блоков 6.1 и 6.2 вычитания и блока 7 фазовременных преобразователей. Ток Ij, протекающий через образцовый двухполюсник 4, с помощью преобразователя 5.3 тока поступает на первый вход блока 6,2 вычитания и третий вход блока 7 фазовременных преобразователей. Блок 6.1 вычитания вырабатывает сигнал 1, равный разности I, ij который поступает на четвертый вход блока 7 фазовременных преобразователей.

Блок 6.2 вычитания вырабатывает сигнал i, равный разности 1. - Ij , который поступает на пятый вход блогт ка 7 фазовременных преобразователей.

Блок 7 фазовременных преобразователей вырабатывает сигналы, пропорциональные фазовым сдвигам между входными сигналами, которые поступают на соответствующие входы микро-ЭВМ 8.

В микро-ЭВМ входные сигналы преобразуются в -код и в виде кода заносятся в соответствующие ячейки памяти ,

По программе, составленной в соответствии с уравнениями (15) и (16), микро-ЭВМ 8 вычисляет значе- - ния R X X,

Использование только фазовых соотношений между сигналами, снимаемыми с измерительной цепи, позволяет повысить точность измерения в области низких частот ;:за счет исключения влияния амплитудной погрешности.

Использование устройства позволяет повысить точность измерения, что создает возможность для разработки на их основе новых высокоточных устройств для измерения параметров комплексных двухполюсников.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров комплексных двухполюсников, содержащее кл еммы для подключения ис- следуембго двухполюсника, генератор гармонического сигнала, первым выводом подключенный к nepBoi-iy выводу образцового двухполюсника, однородному активной составляющей исследуе-

мого двухпол19сника, образцовый двухполюсник, однородный реактивной составляющей исследуемого двухполюсника, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет снижения уровня помех, в него введены три преобразователя тока, два блока вычитания, блок фазовременных преобразователей, микро-ЭВМ, причем первая клемма для подключения исследуемого двухполюсника и .первый вывод образцового двух полюсника, однородйого реактивной составляющей исследуемого двухполюсника, соединены с первым выводом генератора гармонического сигнала и с общей шиной, второй вывод образцового двухполюсника однородного активной составляющей исследуемого двухполюсника, вторая клемма для подключения исследуемого двухполюсника и второй вывод образцового двухполюсника, однородного реактивной составляющей исследуемого двухполюсника

подключены соответственно к первым входам преобразователей тока, вторые входы которых подключены к второму выводу генератора гармонического сигнал;а, выход первого преобразователя тока подключен к первым входам первого : блока вычитания и блока фазовременных преобразователей, выход второго преобразователя тока подключен к первому входу второго блока вычитания, к второму входу блока фазовременных преобразователей и к второму входу первого блока вычита ния, выход третьего преобразователя тока подключен к второму входу второго блока вычитания и к третьему входу блока фазовременных преобразователей, выходы блоков вычитания подключены соответственно к четвертому и пятом г входам блока фазовременных преобразователей, шесть выходов блока фазовременных преобразователей подключены к шести соответствующим входам микро-ЭВМ.

Изобретение относится к области измерения и контроля параметров исследуемого комплексного двухполюсника. Цель изобретения - повьшение точности измерения параметров двухполюсников, достигается путем снижения уровня помех в результате подключения всех двухполюсников И генератора 1 гармонического сигнала к общей шине, а также введением преобразователей тока 5,1 - 5.3, блоков вычитания 6.1 и 6.2, блока фазовременных преобразований 7 и микро-ЭВМ 8. Кроме того, устройство содержит образцовые двухполюсники 2.и 4, однородные активной и реактивной составляющим исследуемого двухполюсника 3 соответственно. Б микро-ЭВМ входные сигг: налы преобразуются в код, который заносится в соответствующие ячейки памяти. Использование только фазовых соотношений между сигналами, снимаемыми с измерительной цепи, повышает точность измерения в области низких частот за счет исключения влияния амплитудной погрешности. 2 ил. (Л

ор А.Гулько

.-.™. .«,««., ™ „

2561/50

Составитель В.Семенчук Техред Л.Олейник

Корректор

Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская: наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Корректор Г.Решетник