Цифровой измеритель параметров комплексных сопротивлений Советский патент 1987 года по МПК G01R27/02 

113

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении измерителей RLC.

Цель изобретения - повьлпение точ- ности измерения за счет дополнительных коррекций погрешностей.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

.

Устройство содержит генератор 1

синусоидального напряжения, выход которого соединен с входом усилителя 2 мощности, исследуемое комплексное сопротивление 3 (Z), образцо- вый резистор 4 (R), операционный усилитель 5, переключатели 6-8 рода работ, ключ 9, перемножитель 10, генератор 11 импульсов с автоподстройкой частоты, источник 12 напряжения смещения, источник 13 опорного напряжения, преобразователь 14 напряжения . во временной интервал, элемент 2И 15 триггеры 16 и 17, элемент 2И 18, счетчик 19, элемент 20 сравнения, ре версивный счетчик 21, отсчетный блок 22, элемент 2И 23, элементы 24 и 25 задержки, фазовращатель 26, фазоин- вертор 27 и триггер 28. При этом выход усилителя 2 мощности соединен с входом генератора 11 импульсов с автоподстройкой частоты, неподвижными контактами переключателей 6-8 рода работы и входом фазовращателя 26, второй неподвижный контакт переклю- чателя 7 соединен с неподвижным контактом переключателя 8, выходом операционного усилителя 5 и входом перемножителя 10, подвижный контакт переключателя 7 через исследуемое сопро- тивление 3 соединен с образцовым резистором 4 и входом операционного усилителя 5, Выход образцового резистора 4 соединен с подвижным контактом переключателя 8, выход фазовра- щателя 26 соединен с вторым неподвижным контактом переключателя 6, подвижный контакт которого соединен с входом фазоинвертора 27 и первым входом ключа 9, второй вход которого соединен с выходом фазоинвертора 27, а выход ключа 9 соединен с входом пё- ремножителя 10, выход которого через источник 12 напряжения смещения соединен с первым входом преобразовате- ля 14 напряжения во временной интервал, второй вход которого соединен с выходом источника 13 опорного напряжения, третий вход соединен с выходом

12 ,

генератора 11 импульсов и первым входом элемента 2И 15, Первый вхрд преобразователя 14 напряжения во временной интервал соединен с вторым входом элемента 2И 15 и счетным входом триггера 16, выход которого соединен с управляющим входом ключа 9, второй выход преобразователя 14 соединен с входом установки триггера 17 и входом сброса отсчетного блока 22, третий выход преобразователя 14 соединен с входом элемента 2И 23, второй вход которого соединен с выходом триггера 17 и входом элемента 2И 18. Выход элемента 2И 23 через элемент 24 задержки соединен управляющим входом элемента 20 перезаписи и входом элемента 25 задержки, выход которого соединен с первым входом триггера 28 и управляющим входом счетчика 19, вход которого соединен с выходом элемента 2И 15 и входом элемента 2И 18, выход которого соединен со счетным входом реверсивного счетчика 21, ус- тановленный вход которого по информации шинам через элемент 20 переза-т писи соединен с выходом счетчика 19, счетный вход которого соединен с выходом элемента 2И 15 и входом элемента 2 И 18,выход реверсивного счетчика 21 соединен с входом отсчетного блока 22

Измеритель работает следующим образом.

В нижнем положении переключателя 6 измеряются реактивные составлякнцие, а в верхнем - активные составлякмцие последовательных RL- и параллельных RC-схем замещения. В верхних положениях переключателей 7 и 8 измеряются емкости параллельных RC-схем замещения , а в нижних - индуктивности последовательных RL-схем замещения (переключатель 6 - в нижнем положении) . .

Рассмотрим работу измерителя на примере измерения емкости параллельной RC-схемы замещения. После включения ключ 9 устанавливается триггером 16 в верхнее положение. При этом переключатель 6 находится в нижнем положении, а переключатели 7 и 8 - в верхнем положении. Напряжение невыходе операционного усилителя 5 имеет ввд.

Up(t)(ut-4 x)Ro

чаг « + и,„оу.

а на выходе перемножителя 10

Uh,(t)u .Ro

SLn(ot-Q)coSut +

+UcM°yU si t c« -W, .sin(-C,,H

Шг

+sin(2(ot-qi) +U(.oyU sinut+U n.

Ha ,вход преобразователя 14 посту- Триггер 28 поменяет режим счета счет- пает напряжениечика 21, если N, N, так, чтобы в

, m R г15 Фч ировался прямой код результа.. ,, .1 - I sinCf,+sin(2t)t- тон измерений.

-(---) окончании первого такта второго

цикла вновь срабатывает триггер 16,

переводя ключ 9 в первоначальное положение.

Начинается третий цикл работы измерителя. В конце первого такта третьего цикла интегратор преобразовате-4),n,

20

где и - .напряжение смещения источника 12, введенного для смешения измеряемых напряля 14 заряжен до уровня U , а имля 14 заряжен до уровня U , а имнирования цифровых узлов. На выходе ячейки 2И 15 сформируется число-импульсный код

N.

пТи

1

жений в положительной облас-25 пульсами начала первого такта резуль- ти для корректности функцио- таты измерений переписываются из реверсивного счетчика 21 в отсчетный блок 22, код N параллельно вносится из счетчика 19 в счетчик 21, после у. чего счетчик 19 сбрасывает сигналы на выход элементов 24 и 25. Поскольку триггер 17 установлен в единичное состояние еще в первом цикле, код, вновь полученный в третьем цикле, поступает и на счетчик 19 и на реверсив- ньм счетчик 21. В результате после третьего цикла в счетчике 21 зафиксирован код разности ,.

лр::

1 Qc, +RI

Г SLntf,+

. I font (Ucм-Uc n) 1

-- и„ J

и„

(соторый фиксируется в счетчике 19.

В преобразователе 14 производится двухтактное интегрирование и преобразование входных сигналов.

В результате двухтактного интегрирования получаем число-импульсный код

1 sin(f,+ f

35

40

Формула изобретения

N f о а 0 2U,

Цифровой измеритель параметров комплексных сопротивлений, содержащий генератор синусоидального напряжения, усилитель мощности, операционный уси- 45 литель, опорный резистор, фазовращатель и переключатель роДа работы, причем выход генератора связан с входом фазовращателя, первыми неподвижными контактами первого, второго и третьего направлений переключателя рода работы, второй неподвижный контакт первого направления соединен с выходом фазовращателя, второй не...подвижныйконтакт второго направления,

СИ в счетчике 19.

.ее подключенК ВЫХОДУ операционного уси- В результате вычитания в счетчике 3- г

f nT(,n) и см еру Л

и„ и„ J

В конце первого такта второго цикла измерения код заносится в ревер- 50 сивный счетчик 21, а во втором такте второго цикла в счетчике 21 вычиты- N, , причем фиксируетвается Nj из

лителя и второму неподвижному контакту третьего направления, подвижный контакт которого через опорный резистор связан с инвертирующим входом

21 содержится число

N,-N, -f,

пТШ RO 2U.

20

ля 14 заряжен до уровня U , а импульсами начала первого такта резуль таты измерений переписываются из реверсивного счетчика 21 в отсчетный блок 22, код N параллельно вносится из счетчика 19 в счетчик 21, после чего счетчик 19 сбрасывает сигналы на выход элементов 24 и 25. Поскольку триггер 17 установлен в единичное состояние еще в первом цикле, код, вновь полученный в третьем цикле, по тупает и на счетчик 19 и на реверсив ньм счетчик 21. В результате после третьего цикла в счетчике 21 зафиксирован код разности ,.

25 у.

35

0

Формула изобретения

Цифровой измеритель параметров комплексных сопротивлений, содержащий генератор синусоидального напряжения, усилитель мощности, операционный уси- 5 литель, опорный резистор, фазовращатель и переключатель роДа работы, причем выход генератора связан с входом фазовращателя, первыми неподвижными контактами первого, второго и третьего направлений переключателя рода работы, второй неподвижный контакт первого направления соединен с выходом фазовращателя, второй неподключенК ВЫХОДУ операционного уси- г

лителя и второму неподвижному контакту третьего направления, подвижный контакт которого через опорный резистор связан с инвертирующим входом

onepaiyjoHHoro усилителя и вторым зажимом исследуемого комплексного сопротивления, первый зажим которогд подключен к подвижному контакту второго направления,а неинвертирующий вход one- рационного усилителя связан с корпусом, отличающийся тем,что,с целью по- вьшения точности из мерений, в него полнительно введены фазоинвертор, ключ, умножитель, генератор импуль- сов с автоподстройкой частоты,- источник напряжения смещения, источник опорного напряжения, интегрирующий преобразователь напряжения в интервал времени, три триггера, три элемента 2И, два элемента задержки, счетчик, элемент перезаписи, реверсивный счетчик и отсчетный блок, причем к первому нeпoдвpiжнoмy контакту ключа подключены вход фазоинвертора и подвижный контакт первого коммути- рукнцего направления переключателя рода работы, а к второму неподвижному контакту ключа подключен выход фазо- инвертора, при этом подвижньш контакт ключа связан с первым входом перемножителя, вторым входом соединенного с выходом операционного усилителя, причем выход перемрожителя через источник напряжения смещения соединен с первым входом преобразователя напряжения в интервал времени, второй вход которого связан с выходом источника опорного напряжения, третий вход соединен с выходом генератора импульсов, первый выход подключен к . входу установки первого триггера и

Редактор Н. Тупица

Составитель В. Смирнов Техред Л.Сердюкова

Заказ 1214/45 Тираж 731Подписное

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

5

0 0 5

5

управляющему входу отсчетного устройства, второй выход соединен с первым входом третьего элемента 2И, а третий выход связан с первым входом первого элемента 2И и синхронным входом второго триггера, выход которого подключен к входу управления ключа, причем второй вход первого элемента 2И подключен к выходу генератора импульсов, второй вход третьего элемента 2И связан с выходом первого триггера и первым входом второго элемента 2И, второй вход которого подключен к выходу первого элемента 2И и счетному входу счетчика, управляющий вход которого через два элемента задержки связан с выходом третьего элемента 2И, при этом выход первого элемента задержки соединен с управляющим входом элемента перезаписи, входная информационная шина которого соединена с выходом счетчика, а выходная информационная шина связана с входом установи реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом BTopioro элемента 2И, вход управления подключен к выходу третьего триггера, входом установки связанного с выходом переполнения реверсивного счетчика, а входом сброса соединенного с выходом второго элемента задержки, причем информационный выход реверсивного счетчика соединен с входной шиной- отсчетного блока, а управляющий вход генератора импульсов подключен к выходу усилителя мощности.

Корректор А. Ильин

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при построении измерителей RC. Цель изобретения - по- вышение точности измерения достигается путем дополнительной коррекции погрешностей. Для этого в устройство введены фазоинвертор 27, ключ 9, умножитель 10, генератор 11 импульсов с автоматической подстройкой частоты, источник 12 напряжения смещения, источник 13 опорного напряжения, интегрирующий преобразователь 14, триггеры 16 и 17, элементы 2И 15, 18 и 23, элементы 24 и 25 задержки, счетчик 19, элемент 20 перезаписи, реверсивный счетчик 21 и отсчетный блок 29. Устройство также содержит генератор 1 синусоидального напряжения, усилитель 2 мощности, исследуемое комплексное сопротивление 3, образцовый резистор 4, операционный усилитель 5, переключатели 6, 7 и 8 режимов работы и фазовращатель 26. 1 ил. « сл со о ьо o