Способ измерения параметров комплексного двухэлементного нерезонансного двухполюсника и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК G01R17/10 

ным образцовым двухполюсникам (Д) 2 и 3, переключатели 4-1, 4-2, сопротивление нагрузки блоков 8-1, 8-2 согласования, блок 9 разности, фа- зовременные преобразователи 10-1, 10-2, аналого-цифровые преобразователи 11-1,.11-2, блоки 12-1, 12-2 сопряжения, микроэвм 13, шину 14 зйдания программ и исследуемый 5 и образцовый 6 двухполюсники. Сформированные первый и второй сигналы пропорциональны фазовым сдвигам напряжений небалансов относительно наИзобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам для измерения параметров двухполюсников.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет ис- ключения нестабильности и нелинейности функций преобразования блоков устройства.

На фиг. 1 представлено устройство для измерения параметров комплексно- го двухполюсника; на фиг. 2 - векторная диаграмма напряжений для измерительной цепи в случае емкостной последовательной схемы замещения двухполюсника с учетом комплексной наг)узки; на фиг. 3 - измерительная цепь моста.

Устройство для измерения параметров комплексного двухполюсника содержит генератор 1 гармонического сигнала 1, подключенный параллельно ветви, составляемой из последовательно соединенных однородных образцовых двухполюсников 2 и 3, переключатели 4-1, 4-2, последовательно соединенные исследуемый 5 и образцовый 6 двухполюсники, сопротивление нагрузки 7 блоков согласования (фиг. 3) блоки 8-1, 8-2 согласования подключенные к измерительной диагонали моста, блок 9 разности, фазовременные преобразователи 10-1, 10-2, аналого- цифровые преобразователи 11-1,11-2 блоки 12-1, 12-2 сопряжения, микроЭВ 13, шину 14 задания программы.

пряжения питания до и после коммутации Д. Третий и четвертый сигналы пропорциональны разности падения напряжения на образцовом Д и напряжения небаланса до и после коммутации Д, Пятый и шестой сигналы пропорциональны фазовым сдвигам напряжений небапансов до и после коммутации Д, В описании Представлены формулы расчета параметров Д, выполненного по последовательной и параллельной схемам замещения . 1 с, п. ф - лы, 3 ил.

Как известно, уравнение отсчета параметров двухполюсников с последовательной схемой замещения исследуемого двухполюсника в прототипе имеем вид

А, fiiiiioiJ: : : : ;

к ( p -t + f )+2К cosCf,- V

- cool - cJ

10

(1)

t ilzK)sin(4,

K ( . + M+2K cos(4,,-,-)

iJcod U

( 7

(2)

Как видно из уравнений (1) и (2), для определения параметров исследуемого двухполюсника необходимо формировать не только фазовые сдви20 ги между напряжениями, но и действующие значения напряжений небалансов, до и после коммутации двухполюсников Нестабильность действующих значений напряжений, обусловленная, например,

25 нелинейностью функций преобразования блоков и узлов устройства в тракте преобразования, приведет к возникновению дополнительной погрешности, к снижению точности, измерения. С целью

30 устранения указанной погрешности выразим действующие значения сигналов через фазовые сдвиги межДу напряжениями, снимаемыми с элементов измерительной цепи (фиг. 3).

,. Из векторных диаграмм (фиг. 2) следует

;(4)

3

Уо1Ъ

si.nv sin lSO-( )

UJt

siny,j sin 180(180-4,+H )

Из уравнений (3) и (4) можно выр зить амплитудные соотношения через фазовые

L - /.л и,„и ( УССС) sin сб, Utj sinTf,+H )-sinr

С учетом выражений (5) и (6) уравнения (1) и (2) можно переписат в виде

(7) (8)

а по параллельной схеме замещения по формуле

L - § .(д)

Л.

у в;(10)

ot-o С

где I

+ si УгМ SihY Е1П(,Г sihi + -jsiM Tj J

(K)cos(4, -

rsin(tf yjSTil V г

I SiH Ч /Sin )Sim4 +4 )Sin J

+ 2Kcos(.);

с И-K),);

Кик видно из уравнений (9) и (10) в них не входят действующие значе- НИН сигналов, снимаемых с элементов измерительной цепи, что позволит уменьшить погрешность измерения так, как фазовые сдвиги можно формировать с высокой точностью, используя для этого минимум аналоговых блоков и узлов.

Измерения предложенным устрой ством проводят следующим образом.

В первом такте измерения при подключении генератора 1 гармонического сигнала к измерительной цепи контакты переключателей 4-1 и 4-2 находятся в исходном положении 1.

50963

С измерительной диагонали напряжение небаланса U. подается одновременно на один из входов блока 9 разности и через блок 8-1 согласова5 ния - на первые входы фазовременных преобразователей 10-1 и 10-2. Напряжение , синфазное с напряжением и снимаемое с образцового двухполюсника 3, поступает на вто10 рой вход блока 9 разности и через блок 8-2 согласования - на второй вход фазовременного преобразователя 10-2.

Сигнал с выхода блока 9 разности,

15 пропорциональный , подается на второй вход фазовременного преобразователя 10-1. С выходов фазовременных преобразователей 10-1 и 10-2 сигналы в виде временных интервалов,

20 пропорциональных фазовым сдвигам

1 и Ч соответственно, поступают на входы аналого-цифровых преобразователей 11-1 и 11-2 соответственно.

25 На выходах аналого-цифровых преобразователей 11-1 и 11-2 сигналы в виде кодов, пропорциональных Н и Ч , через блоки 12-1, 12-2 сопря-- жения подаются на первый и второй

30 входы микроэвм 13 соответственно, где заносятся в ячейки памяти.

После занесения информации о фазовых сдвигах Y, в соответствующие ячейки памяти микроЭВМ 13 выдает ко манду на переброс контактов переключателей 4-1, 4-2 в положение II. Временные интервалы, пропорциональные фазовым сдвигам Y , Ч , формируемые в тракте преобразования, подвергаются преобразованиям, аналогичным описанным, и в виде кодов заносятся в последующие ячейки памяти микроЭВМ 13. В соответствии с программой, вводимой через шину 14 задания программ

и составленной по уравнениям (7)- (10), микроэвм 13 осуществляет расчет параметров комплексных двухполюсников по приведенным алгоритмам с выдачей результата измерения на ин50 дикацию (цифропечать).

Таким образом, предложенные способ и устройство для измерения параметров комплексных двухполюсников по сравнению с прототипом обеспечивают

55 более высокую точность измерения, что позволяет использовать их в системах автоматизированного управления контролем технологических процессов.

40

Формула изобретения

I. Способ измерения параметров комплексного двухэлементного нерезонан- сного двухполюсника, при котором измеряют величины действующих значений выходных напряжений небалансов до и после взаимной коммутации образцового и исследуемого двухполюсников расположенных в верхней ветви неуравновешенного моста, формируют первый и второй сигналы, пропорциональные фазовым сдвигам напряжений небалансов относительно напряжения питания до и после коммутации двухполюсников соответственно, измеряемые параметры вычисляют по формулам, от л и- чающийся тем, что,с целью повышения точности измерения, формируют третий сигнал, пропорциональный разности падения напряжений на образцовом двухполюснике, расположенном в нижней ветви моста, и напряжением небаланса до коммутации двухполюсников формируют четвертый сигнал, пропорциональный разности падений напряжений на образцовом двухполюснике, распо ложенном в нижней ветви моста, и напряжением небаланса после коммутации двухполюсников, формируют пятьй и шестой сигналы, пропорциональные фазовым сдвигам напряжений небалансов до и после коммутации двухполюсников относительно третьего и четвертого сигналов соответственно, а измеряемые параметры двухполюсника, выполненного по последовательной схеме замещения , вычисляют по формуле

А . С

- g V ( -о в

а по параллельной схеме замещения по формуле

.хVI - -V S

V - 0.0

где

i fi L: liilLVSllf

SiMV, SinHj-y) eiftC,, JSintj j

4 {i.K )(/,-Vjj; rginCy iyjcVHy I .-yj 1/

I , Sill{4 -Vj) S n r % ft1r1 Y J

2Kees(V .); c.H-OsVhC/ -f,);

fo fs 20 25 зо

5

5

0

5

(i, , У - параметры измерительной

цепи в обобщенных обозначениях,имеющие размерность сопротивлений при последовательной схеме замещения и размерность проводимостей при параллельной схеме замещения исследуемого двух- пблюсника;

К - коэффициент отношения величин сопротивлений ( проводимостей) однородных образцовых двухполюсников, расположенных в ветви моста, не содержащей исследуемого двухполюсника, f , 4,2 - фазовые сдвиги напряжений

небалансов относительно напряжения питания моста до и после коммутации двухполюсников соответственно; , % - фазовые сдвиги напряжений

небалансов относительно напряжений, пропорциональных разности напряжений небалансов, и напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника, расположенного в нижней ветви моста до и после коммутации соответственно .

2. Устройство для измерения параметров комплексного двухэ.лементного нерезонансного двухполюсника, содержащее генератор гармонического сигнала, выводы которого подключены к первым выводам ветви моста, составленной из двух последовательно соединенных однородных образцовых двухполюсников, и через размыкающие контакты первого и второго переключателей - соответственно к первой клемме для подключения исследуемого двухполюсника а первому выводу третьего образцового двухполюсника, второй вывод которого и вторая клемма для подключения исследуемого двухполюсника соединены с первым входом первого блока согласования, второй вход которого и вторые выводы первых двух образцовых двухполюсников соединены с общей щи- ной, замыкающий контакт первого переключателя соединен с размыкающим контактом второго переключателя, а замыкающий контакт второго переключателя соединен с размыкающим контактом первого переключателя, выход

первого блока рассогласования соединен с первым входом фазовременного преобразователя, выход которого через последовательно соединенные первый аналого-цифровой преобразователь, и первый блок сопряжения подключен к первому входу микроЭВМ, второй вход которой через второй блок сопряжения соединен с вьпсодом второго аналого-цифрового преобразователя,управляемый вход микроэвм подсоединен к шине задания программ, а управляющий выход микроэвм соединен с управляемыми входами первого, и второго переключателей, отличающееся тем, что в него введены блок

разности, второй блок согласования, второй фазовременной преобразователь, первый вход которого соединен с выходом первого блока согласования, второй вход - с выходом блока разности, первый вход которого соединен с первым входом первого блока согласования, второй вход блока разности соединен с первым выводом второго образцового двухполюсника и с первым входом второго блока согласования, второй вход которого и третий вход блока разности соединены с общей шиной, выход второго блока согласования соединен с вторым входом первого фазовременного преобразователя.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, к устройствам для измерения параметров двухполюсников. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство, реализующее способ, содержит генератор 1 гармонического сигнала, подключенный параллельно однород(Л

фиг.г

cpuff.3