Измеритель параметров комплексного сопротивления Советский патент 1986 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров сопротивления, например, его модуля и фазового угла.

Целью изобретения является повышение точности измерения параметров комплексного сопротивления, фазовый угол которого близок к фазовому углу образцового элемента, за счет (Нормирования, измерения и обработки разности фаз сигналов образцового элемента и комплексного сопротивления.

На чертеже приведена структурная схема измерителя параметров комплексного сопротивления.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального сигнала, образцовьш элемент 2, первый вычитающий блок 3, сумматор 4, второй и третий вычитающие блоки 5 и 6,. фазовращатель 7, первый и второй преобразователи 8 и 9 разности фаз в код, вычислительный блок 10, исследуемое комплексное сопротивление 11, подключенное к первой и второй входным клеммам 12 и 3

Выход генератора 1 соединен с первым входомпервого вычитающего блока 3, первым выводом образцового элемента 2 и опорным-входом первого преобразователя 8 разности фаз в код, второй вывод образцового элемента 2 соединен с вторыми входами первого и третьего вычитающих блоков 3 и 6, входом фазовращателя 7 и первой входной клеммой 12, выход первого вычитающего блока 3 соединен с первыми входами сумматора 4, второго и третьего вычитающих блоков.5 и 6, выход фазовращателя 7 соединен с вторыми входами сумматора 4 и второго вычитающего блока 5, выход которого соединен с опорным входом второго преобразователя 9 разности фаз в код, а его сигнальный вход соединен с выходом сумматора 4, а сигнальньш вход первого преобразователя 8 раз-. ности фаз в код соединен с выходом третьего вычитающего блока 6, выходы первого и второго преобразователей 8 и 9 разности фаз в код соединены с соответствующими входами вычислительного блока 10.

Устройство работает следующим образом.

При питании измерительной цепи от генератора 1 переменным напряжением с амплитудой V на образцовом элементе 2 и измеряемом комплексном сопротивлении I1 создаются падения напряжения U и L соответственно:

Р

и V ЗС-- V

(1)

- п

5 -ь Rg f+1 R1

17 ТГ

(2)

V -. -,.«--.- .y

П 5 Ц. pf+r

сопротивление образцового

Qрезистора,

Z,I

- измеряемое комплексное сопротивление с модулем Zj( и фазовьм углом 9

7

Р -- хсозЭ -I- JX sin б (3)

0

X (4)

20 R,

На выходе первого вычитающего блока 3 создается (относительно общей шине) напряжение U, а на выхо- .. де фазовращателя 7 - напряжение 0 сдвинутое на угол 90°, т.е. - jU,.

Напряжение U, на выходе сумматора 4, Uj на выходе второго вычитающего блока 5 и Uj на выходе третьего вычитающего блока 6 с учетом формул

(1)-(3) равны соответственно

V ---i-

и, и„ - JU,

п 1 + t

.n 9 - j xco&0

(5) 35 - 1+XCOS0 + jxsin9

1 + iP

U Uo+ JU, V -;-4-

(6)

1+XCOS0 + jxsin9 n iinf

v.

u Uo - U,

jxsin0

(7) 1+XCOS0 + jxsinO П

Эти напряжения, a также напряжение генератора 1 подаются на входы преобразователей 8 и 9 разностей фаз в цифровой код. При этом на выходе второго преобразователя 9 получается код, пропорциональный фазовому углу (f напряжения U относительно напряже1шя U, а на выходе первого преобразователя 8 - код, пропорциональный фазовому углу (fj напряжения и относительно напряжения и. Эти углы, как следует из формул (5)-(7), равныТ xcos6 xcos в t, -(arc tg ««t:g- -rxsin6 xsin6 M.-Carctg -3---- +arctg 7;--; Из выражений (8) и (9) определяют искомые параметры комплексного сопротивления J 7 -R diiis: i-i- s:± -i-5. (10 г.-Р„ tg . , х о . + 9 arctg где а signcg Q,, Вычисление параметров комплексно го сопротивления Z и 0 осуществля ют в вычислительном блоке 10 по выходным величинам (f и Cf, первого и второго преобразователей 8 и 9 ра кости фаз в код в соответствии с формулами (10) и (11). Также можно вычислить и другие параметры комплексного сопротивлени например емкость Сд конденсатора п последовательной схеме замещения и его тангенс угла диэлектрических по терь tg Б по формулам -SlL J. где Cd - круговая частота сигнала генератора I. Формула изобретени Измеритель параметров комплексно го сопротивления содержащий генера тор синусоидального сигнала, выход 764 которого подключен к первому выводу образцового элемента, второй вывод которого соединен с одной из входных клемм измерителя, другая входная клемма которого соединена с общей шиной, первый и второй преобразователи разности фаз в цифровой код, опорный вход первого преобразователя разности фаз в цифровой код соединен с выходом генератора синусоидального сигнала, и вычислительный блок, входы которого соединены с выходами первого и второго преобразователей разности фаз в цифровой код соответственно, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения параметров комплексного сопротивления, фазовый угол которого близок к фазовому углу образцового элемента, в него введены первый, второй и третий вычитающие блоки, сумматор и фазовращатель, причем выход генератора синусоидального сигнала соединен с первым входом первого вычитающего блока, а его выход соединен с первыми входами второго и третьего вычитающих блоков и сумматора, второй вывод образцового элемента соединен с вторыми входами первого и третьего вычитающих блоков и входом фазовращателя, выход которого соединен с вторыми входами сумматора и второго вычитающего блока, выход сумматора соединен с сигнальным входом первого преобразователя разности фаз в код, а с его опорным входом соединен выход второго вычитающего блока, выход третьего вычитающего блока соединен с сигнальным входом второго преобразователя разности фаз в код.

Изобретение относится к измерительной технике. Может быть использовано для измерения параметров сопротивления, например, его модуля и фазового угла. Цель изобретения повьшение точности измерения параметров кo mлeкcнoгo сопротивления, фазовый угол которого близок к фазовому углу образцового элемента, достигается путем формирования, измерения и обработки разности фаз сигналов образ- цового элемента и комплексного сопротивления. Дпя этого в устройство введены вычитающие блоки 3, 5 и 6, сумматор 4 и фазовращатель 7, На чертеже также показаны генератор 1 синусоидального сигнала, образцовый элемент 2, преобразователи 8 и 9 разности фаз в код, вычислительный блок 10, исследуемое комплексное сопротивление 11, входные клеммы 12 и 13. Устройство может вычислять и другие параметры, как например, емкость конденСО сатора по последовательной схеме замещения, тангенс угла диэлектрических потерь. Формулы вычисления приводятся в описании изобретения. I ил. ю ю ю Oi