Устройство для измерения @ -параметров Советский патент 1987 года по МПК G01R27/26 

t13

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано во времяимпульсных измерителях RLC при конструировании приборов с RLC-измерительными преобразователями неэлектрических величин.

Цель изобретения - повышение точности измерения в условиях длительной автономной работы устройства путем исключения влияния на результат измерения случайной и временной нестабильности параметров элементов устройства.

На чертеже показана схема устройства для измерения RLC-параметров,

Устройство содержит преобразователь 1 параметров в цифровой код, имеющий первый 2, второй 3 и третий 4 входы подачи эталонных напряжений, измерительный вход 5 и состоящий из ключей 6 и 7, резистора 8, двух пороговых элементов 9 и 10, генератора 11 импульсов и ключа 12, счетчик 13, первый счетчик 14 циклов, ключи 15 и 16, эталонный конденсатор 17, клеммы для подключения исследуемого конденсатора 18, дешифратор 19, второй счетчик 20 циклов и цифроаналоговый преобразователь 21.

Преобразователь 1 параме гров в цифровой код подключен измерительным входом 5 к выходам ключей 15 и 16, входы которых подключены соответственно к первым выводам эталонного 17 и измеряемого 18 конденсаторов, вторые выводы которых подключены к общей шине. Первый вход 2 подачи эталонного напряжения преобразователя 1 параметров в цифровой код подключен к входу ключа 6, выход которого подключен к выходу ключа 7 и к первому вьгооду резистора 8, второй выход которого подключен к первым входам пороговых элементов 9 и 10 и к измерительному входу 5, выходы пороговых элементов 9 и. 10 подключены к обоим управляющим входам ключей 6 и 7, выход порогового элемента IО подключен к счетному входу первого счетчика 14 циклов, выход которого подключен к первому управляющему входу ключа 12, к третьему управляющему входу ключа 6 и к счетному входу второго счетчика 20 циклов, К входу ключа 12 подключен генератор 11 импульсов, а на второй управляющий вход ключа 12 заведен сигнал Пуск, также поданный

5

7512

на четвертый управляющий вход ключа 6. Выход ключа 12 соединен со счетным входом -счетчика 13, выходы которого соединены с входами дешифратора 19, выход которого соединен с рходом разрещения счета второго счетчика циклов 20, выходы которого подключены к информационным входам цифроаналогового преобразователя 21,

выход которого подключен через вход 3 подачи эталонного напряжения преобразователя 1 параметров в цифровой код на второй вход порогового элемента 9, Выход дешифратора 19 подключен к управляющим входам ключей 15 и 16, при этом вход 4 преобразователя 1 соединен с вторьм входом порогового элемента 10. Вход ключа 7 подключен к общей шине,

Устройство для измерения RLC-параметров работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчики 13, 14 и 20 и дешифратор 19 обнуле5 ны, ключи 6, 12 и 16 закрыты, ключи 7 и 15 открыты. При поступлении сигнала Пуск открьшаются ключи 6 и 12, закрьшается ключ 7, начинается заряд эталонного конденсатора 17 от

g ПОСТОЯННОГО напряжения U через ключ

6и резистор 8.

Счетчик 13 подсчитывает импульсы генератора 11, прошедшие через ключ 12, При достижении на конденсаторе. . Л 7 значения напряжения U , поступающего на вход сравнения порогового элемента 9 с выхода цифроаналогового преобразователя 21, срабатьшает пороговый элемент 9, которого включа0 ет ключ 7 и выключает, ключ 6, при этом начинается разряд эталонного конденсатора 17 через резистор 8 и ключ 7 на общую щину до значения эталонного напряжения U,, поступающего

5 через вход 4 преобразователя парамет- 1ЮВ 1 в цифровой код на вход сравнения порогового элемента 10. При достижении напряжением на конденсаторе 17 значения U, срабатьтает пороговый

Q элемент 10, переключающий ключи 6 и

7на заряд конденсатора 17,

Циклы заряда-разряда конденсатора 17 продолжаются, и количество циклов подсчитьтается в счетчике 14 до 5 появления на его выходе импульса,который -добавляет единицу в счетчик 20 и сбрасьшает в О ключ 12 и счетчик 13. Значение кода в счетчике 20 увеличивается на единицу, и, соот3.13

ветственно, напряжение на выходе циф- роаналогового преобразователя 21 возрастает.

Если количество импульсов п, прошедших с генератора 11 через ключ 12 на счетчик 13 за время периода пересчета счетчика циклов 14 до появления на его выходе импульса, не достигло некоторого значения А, т.е. п,, то дешифратор 19 сохраняет нулевое состояние, при этом к измерительному входу 5 преобразователя 1 параметров в цифровой код через ключ 15 остается подключенным эталонный конденсатор 17.

По следующему сигналу Пуск устройство производит очередной цикл замера эталонного конденсатора 17 при возросшем значении эталонного

напряжения Uj, поступающего на вход порогового элемента 9, При этом в счетчик 13 записывается боль 11ий,чем в предыдущем цикле, код п п,. Воб- щем случае код, записанный в счетчике 6, к концу каждого цикла замера зависит от значения резистбра RQ, значений эталонньпс напряжений UQ , U

и

, частоты генератора и и коненсатора 17:

nj

foRoColn

у„ -

и,

иГГ

X (

-§--) . к.

(I)

где

„ R. Со и.,-к частота генератора 11; сопротивление резистора 8;

емкость конденсатора 17j напряжение на входе 2 преобразователя 1 пира- метров в цифровой код; коэффициент деления счетчика 14.

Окончание каждого цикла пересчета первого счетчика циклов 14 приводит к возрастанию кода в счетчике 20, что, в свою очередь, обусловливает повьппение порогового напряжения , поступающего с выхода цифроаналогово го преобразователя 21 на вход порого вого элемента 9, при этом значение записываемого кода в счетчике 13 возрастает в каждом цикле до тех пор, пока не достигнет величины А:

f.

«.c.Ln (j;-E|)() X

X к А.

Из уравнения

4 (2)

можно определить

гУ °-iUi ч

Uo -иГ;

(UiL.)

и, -J

(3)

При п; А дешифратор 19 переключается, запрещает своим выходным сигналом счет импульсов в счетчике 20, закрьшает ключ 15 и открывает ключ 16, который подключает измеряемый конденсатор 18 к преобразователю. 1 параметров в цифровой код.

В последующие циклы замеров напряжение и , сохраняется постоянным, Количество импульсов, проходящее на счетчик 13 и соответствующее измеряемой емкости Су, определяется по следующей формуле:

f R С Ln

о о X

Uo -U2i

) (-Н-).

X К.

(4)

20

25

которая с учетом (3) имеет вид

-

Сх . -р-- А.

(5)

0

35

0

Таким образом, результат п измерения емкости С конденсатора 18 оказывается независимым от временной нестабильности следующих величин: напряжения U, поданного на вход 2 преобразователя параметров в цифровой код, напряжений U, и U порогов срабатываний пороговых элементов 9 и 10, значения резистора R и частоты fQ генератора 11. Точность устройства и повторяемость результатов измерений значительно повышаются при длительной автономной работе при отсутствии настроечных операций. Наладка устройства сводится к подбору значения эталонного.конденсатора Cj, при измерении емкостей и сопротивлений либо значения эталонной индуктивности при измерении Индуктивностей.

О

Формула изобретения

Устройство для измерения RLC-n a- раметров, содержащее преобразователь параметров в цифровой код с измври- гс |Тельным входом и тремя входами подачи эталонных напряжений, к выходу которого подключен счетчик, первый счетчик циклов, входом и выходом соединенный с преобразователем парамет5 13107516

ров в цифровой код, клеммы для под-конденсатора соответственно, инфор- ключення исследуемого конденсатора,мационные выходы счетчика подключены отличающееся тем, что,к дешифратору, выход которого подклю- с целью повышения точности иэмере-чен к управляющим входам ключей и к ния, в него введены два ключа, эта- входу разрешения счета второго счет- лонный конденсатор, дешифратор, вто-чигса циклов, счетный вход которого рой счетчик циклов и цифроаналоговыйподключен к выходу первого счетчика преобразователь, причем выходы клю-циклов, а информационные выходы - к чей подключены к измерительному вхо-информационным входам цифроаналого- ду преобразователя параметров в циф-fO вого преобразователя, выход которо- ровой код, а входы каждого - к общейго подключен к второму входу подачи шине через эталонный конденсатор иэталонного напряжения преобразова- клеммы для подключения исследуемоготеля .параметров в цифровой код.

Изобретение может бать использовано во времяимпульсных измерителях RLC. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит преобразователь 1 параметров в цифровой код, имеющий ключи 6, 7 и 12, пороговые элементы 9 и 10 и генератор 11 импульсов. Кроме того, устройство содержит счетчик 13 и счетчик 14 циклов. Введение ключей 15 и 16, эталонного конденсатора 17, дешифратора 19, счетчика 20 циклов и цифроаналогового преобразователя 21 исключает влияние на результат измерения случайной и временной нестабильности параметров элементов устройства. 1 ил. с S (Л - ел