Способ измерения параметров четырехэлементных двухполюсников мостом переменного тока Советский патент 1987 года по МПК G01R17/10 G01R27/02 

to

20

25

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров четырехэлементных двухполюсников по шести возможным CtiRC схемам замеще- ,5 ния, в которьгх один из элементов образует с остальной частью схемы замещения либо параллельное, либо последовательное соединение, т.е. может быть использовано при электрохимических, электроспектроскопических, кондуктометрических, полярографических и других исследованиях, при которьгх объект измерения имеет эквивалентную электрическзто схему в виде указанных четырехэлементных двухполюсников. Способ может быть использован также для измерения четырехэлементных LRGL двухполюсников, дуальных указанным CGRC двухполюсникам.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия измерения за счет быстросходящегося процесса уравновешивания по четырем параметрам при однозначности результатов измерения.

На фиг.1 изображена схема моста переменного тока, реализующего предлагаемый способ при измерении четы- рехэлементного CGRC двухполюсника, в схеме которого один из элементов образует с остальной частью параллельное соединение- на фиг.2 - схемы других четырехэлементных CGRC двухполюсников, в которых один из элементов образует параллельное соединение с остальной частью двухполюсника (схемы а , f) или последовательное соединение (схемы в, г , )j на фиг.З- частотный годограф тока, проходящего через объект измерения, а также векторные диаграммы на двух частотах тока плеча измерения (фиг.1) и его составляющих; на фиг.4 и 5 - векторные диаграммы тока плеча сравнения (фиг. 1) и его составляющих, поясняющие про- цес с уравновешивания по четырем параметрам; на фиг.6 - частотный годограф четырехэлементного двухполюсника по .схеме, изображенной на фиг,2в, а также векторные диаграммы комплексных сопротивлений участков схемы этого двухполюсника.,

проводимости, ключ 4, второй резистор 5 (К) переменного сопротивления; второй конденсатор 6 (С) переменной емкости, плечо 7 измерения, элементы 8 (С, ), 9 (G,,), 10 (R,,,) и 11 (С,) схемы замещения объекта измерения, соответственно первый конденсатор и первый резистор, второй резистор и второй конденсатор, фазочувствитель- ный нуль-индикатор 12 с малым входным сопротивлением, к измерительному входу 13 которого подходит ток разбаланса моста di t опорный вход 14 подается опорное напряжение 15 и.

30

„, сдвинутое при уравновешивании моста по четырем параметрам на 90 относительно напряжения питания U, зажимы 15-20, вершины 21 и 22 измерительной диагонали моста, 1 , ij, Ij- - токи, протекающие через конденсатор 2, резистор 3 и последовательное соединение резистора 5 и конденсатора 6 плеча 1 сравнения, Ig, tg, - токи, протекающие через конденсатор 8, резистор 9, последовательно соединенные резистор 10 и конденсатор 11 плеча 7 измерения.

На фиг.2 обозначены конденсатор 22 (Cyoj), параллельно включенный смешанному соединению резистора 23 (RXI,,) резистора 24 (G,), конден35

40

сатора 25 () резистор 26 (), параллельно включенный смешанному соединению конденсатора 27 (С ) Р зистора 28 (), конденсатора (), конденсатор 30 (С,), последовательно включенный со смешанным соединением резистора 31 ( конденсатора 32 (Схзг) резистора 33 (R,,,), конденсатор 34 ()) последовательно включенный со смешанным соединением резистора 35 (), конденсатора 36 (0(3), резистора 37 (R, ), резистор 38 (Rx3e) последовательно

45 включенный со смешанным соединением конденсатора 39 (), конденсатора 40,(), резистора 41 ()На фиг.З обозначены - частотный годограф тока I( j) плеча 7 .

50 измерения; , - частотный годограф тока , , протекающего по ветви плеча 7 измерения, А, , А, - положения конца вектора ii(u)) на его годографе на частотах Wi , LOj, , точ- На фиг.1 образначены плечо 1 срав- 55 lo ю проекции концов вектора

нения, первый конденсатор 2, емкость которого С является первым регулируемым параметром плеча сравнения, первый резистор 3 (G) переменной

1 I(ui,) и 1,(ш.у) на ось вещественных

чисел.

На фиг.4 обозначены бС, ОС,-, ОС - векторы, изображающие ток 1, по окон

0

5

проводимости, ключ 4, второй резистор 5 (К) переменного сопротивления; второй конденсатор 6 (С) переменной емкости, плечо 7 измерения, элементы 8 (С, ), 9 (G,,), 10 (R,,,) и 11 (С,) схемы замещения объекта измерения, соответственно первый конденсатор и первый резистор, второй резистор и второй конденсатор, фазочувствитель- ный нуль-индикатор 12 с малым входным сопротивлением, к измерительному входу 13 которого подходит ток разбаланса моста di t опорный вход 14 подается опорное напряжение 5 и.

0

„, сдвинутое при уравновешивании моста по четырем параметрам на 90 относительно напряжения питания U, зажимы 15-20, вершины 21 и 22 измерительной диагонали моста, 1 , ij, Ij- - токи, протекающие через конденсатор 2, резистор 3 и последовательное соединение резистора 5 и конденсатора 6 плеча 1 сравнения, Ig, tg, - токи, протекающие через конденсатор 8, резистор 9, последовательно соединенные резистор 10 и конденсатор 11 плеча 7 измерения.

На фиг.2 обозначены конденсатор 22 (Cyoj), параллельно включенный смешанному соединению резистора 23 (RXI,,) резистора 24 (G,), конденсатора 25 () резистор 26 (), параллельно включенный смешанному соединению конденсатора 27 (С ) Р зистора 28 (), конденсатора (), конденсатор 30 (С,), последовательно включенный со смешанным соединением резистора 31 ( конденсатора 32 (Схзг) резистора 33 (R,,,), конденсатор 34 ()) последовательно включенный со смешанным соединением резистора 35 (), конденсатора 36 (0(3), резистора 37 (R, ), резистор 38 (Rx3e) последовательно

измерения; , - частотный годограф тока , , протекающего по ветви плеча 7 измерения, А, , А, - положения конца вектора ii(u)) на его годографе на частотах Wi , LOj, , точ- lo ю проекции концов вектора

1 I(ui,) и 1,(ш.у) на ось вещественных

чисел.

На фиг.4 обозначены бС, ОС,-, ОС - векторы, изображающие ток 1, по окончании соответственно 1-й, i-й и последней операции процесса уравновешивания по четырем параметрам, СВ , СВ20 - векторы, изображающие токи Iq-Cw-,),- о окончании последне операции, ОА - вектор, изображающи ток 1(w) по окончании i-й операции ОА - вектор, изображающий (uij по окончании.первой операции ОА

21 OAjo векторы, изображающие ток

1 (u)j) по окончании i-й операции и операции.

-1 последней

с,в,,в,

1с М

С.В.В,,,СБ,Б,,

- частотные годографы тока по завершении i-й, последней и первой операций уравновещивания,

вектора ,) по окончании i-й

а 10 16 - проекции концов

i,( W,) и операции.

На фиг.5 обозначения те же, что и на фиг.4.

Сущность способа заключается в следующем.

В мосте с уравновешиванием токов в котором первым регулируемым параметром плеча сравнения является емкость С первого конденсатора, который образует в схеме плеча сравнения параллельное соединение с первым

также с ветвью из соединенных второго и второго резистора R, указанные связанные регулировки второго, третьего и четвертого параметров плеча сравнения, т.е. сопротивления R, емкости С„ , провоследу

резистором G , а последовательно конденсатора С,

Vj. J I п Vj 9

димости G, осуществляется по ющим зависимостям:

R 2iQ4k2 - 1)/dG(1 + Q2)(k2 + QU

(1)

Сг,- l/u),R,, (2)

G,,. G; .d + Qp , (3) где i - номер операции процесса уравновешивания по четырем параметрам;

первая заданная частота; u)j / U),, причем k 7 1; вторая заданная частота; - добротность цепи из последовательно соединенных второго конденсатора

45

Wi k

WjQi

50

Указанную первую операцию проводят при максимальном значении первого параметра G и значениях остальных параметров плеча сравнения, определяемых по формулам (1)-(3) при значении добротности, равной k, так как при С. имеем Q- k (см. формулу (5)).

Благодаря тому, что при проведении каждой операции значения первого параметра плеча сравнения регулируют по методу взвешивания в соответствии со знаком фазы тока разбаланса на частоте ю , найденном по окончании предьщущей операции, а значения остальных параметров плеча сравнения устанавливают по значению первого параметра, процесс уравновещивания моста по четырем параметрам в предлагаемом способе является быстросходяи второго резистора на первой 55 щимся. Число операций может быть оп- заданной частоте,ределено как

G -G, - разность отсчетовN -Ipg,(6)

проводимости первого резистора по где у - относительная погрешность от- окончании указанных предварительныхсчета первого- параметра.

&G

уравновешиваний моста, проводимых по

5

0

5

5

0

5

0

R,

двум параметрам C и G, при Gj 0, которые соответствуют значениям активной составляющей комплекс- ной проводимости плеча измерения на частоте ш- (отсчет G ) и на частоте UJ, (отсчет G,),

Значения Rj;, С. , С,; устанавливают одновременно со значением первого параметра С. при проведении i-й операции. При их вычислении используют максимальное значение первого параметра плеча сравнения

Ci макс с; .jG/w,(k2 - 1)J , (4) где С, - значение емкости первого конденсатора по окончании предварительного уравновещивания моста на частоте w, соответствующее реактивной составляющей комплексной проводимости плеча измерения на этой частоте, а также устанавливаемое значение первого параметра , по которым находят добротность (см, формулы (1)-(3)).

., , Г J().i11

; Ci-G,««,, ,...,,с ) (5)};. где знак + (-) перед корнем ое- 0 рут при отрицательном (положительном) знаке фазы тока разбаланса моста, определенном по окончании первой операции (при i 1) процесса уравновещивания по четырем параметрам.

Указанную первую операцию проводят при максимальном значении первого параметра G и значениях остальных параметров плеча сравнения, определяемых по формулам (1)-(3) при значении добротности, равной k, так как при С. имеем Q- k (см. формулу (5)).

Благодаря тому, что при проведении каждой операции значения первого параметра плеча сравнения регулируют по методу взвешивания в соответствии со знаком фазы тока разбаланса на частоте ю , найденном по окончании предьщущей операции, а значения остальных параметров плеча сравнения устанавливают по значению первого параметра, процесс уравновещивания моста по четырем параметрам в предла51320761

При использовании информации также

и с амплитуде тока разбаланса число

операций сокращается.

Мост (фиг,1) описывается следующим

уравнением равновесия:

JU1.C

(1

ju)C +

G.

R,

. .1ju)Cj

(7)

где и., и,. - синфазные напряжения питания, снимаемые, например, с вторич

ных обмоток трансформатора с тесной

индуктивной связью ю, и LOj, первич

ной обмоткой подключенного к генератору синусоидального напряжения.

Если уравнение (7) не нарушается с изменением частоты w, то мост (фиг.1) находится в частотно-независимом состоянии равновесия, являющемся измерительным, и производится определение измеряемых параметров по формулам

Х1

XI

R

Х2

--1 Г . Wj 10

Г U)i -10 J

Ь1,„;

- г иГг -1°

1

Де С, G, араметров С

(8)

(9) (10)

(11)

R

20

га

- значения

1

G , R., С. плеча срав 4

нения по достижении частотно-независимого состояния равновесия моста.

Как видно из выражений (8)-(11), мост характеризуется простыми расчетными соотношениями.

Измерения параметров четырехэле- ментных двухполюсников проводят следующим образом.

После подключения объекта измерения к зажимам 16 и 19 на частотах ut, и Wj, являющихся заданными, при разомкнутом ключе 4 регулировками GI var и С var проводят предварительные уравновешивания моста. Регулировки заканчивают по достижении нулевого показания фазочувствитель- ного нуль-индикатора, на вход 14 которого при регулировке G1 var пода ется напряжение Uop If, а при С, var напряжение Uoo JU.

По окончании каждого предварительного уравновешивания моста (фиг,1)

6

по параметрам G и С на частотах , U, и upj сумма токов, протекающих через элементы 2 и 3 плеча 1 сравнения, уравновешивает ток плеча измерения (см. фиг.З):

й,с; + UJ ы,с: 1Дш); (12)

и, G; +йочс; ii(tv,); (13)

где G, , G., С, С - значения активной проводимости резистора 3 и емкости конденсатора 2 по окончании предварительных уравновешиваний моста на

э ,,„ г

Значения G,

G

отсчитывают

0

5

0

5

-1 1 и запоминают.

После проведения описанных предварительных уравновешиваний моста замыкают ключ А, устанавливают частоту питания моста w и проводят операции уравновешивания по четырем параметрам С , RJ , Cj , G, . При проведении этих операций на опорный.вход 14 фа- зочувствительного нуль-индикатора подается опорное напряжение j U, относительно которого определяют знак фазы тока разбаланса.

При проведении первой операции устанавливают максимальное значение м if.c4t.c емкости конденсатора 2, определяемое по формуле (4). По значению G, при добротности цепи из резистора 5 и конденсатора 6, равной k, находят следующие значения активного сопротивления резистора 5, емкости конденсатора 6 и активной проводимости резистора 3 (см. формулы (1)-(3))

RH - Сг. G,,

(k - 1)/2iG(k +1); (14) 1/kw,R2,;(15)

G , - ri/Ri,(1 + k)T. (16)

После установки значений C , R, , G параметров плеча 1 сравнения с помощью фазочувствительного нуль-индикатора 12 находят знак фазы тока разбаланса ii(uij) относительно опорного напряжения Upn j U. При этом определяют характер соответствия между знаком отклонения емкости конденсатора 2

1

(17)

тока разбаланса йЦо), после установки значеGI,, G,i при i-й опера7 . 13 ции, а также определяют диапазон значений добротности Q., используемой для нахождения значений , ,

по установленному значению С емкости конденсатора 2.

Возможны два случая: добротность цепи плеча измерения (1/и., j) k; добротность (1/ы, х X RyxjCyj) k. В первом случае (см. на фиг,4 области расположения векторов тока разбаланса (i.c) по завершении каждой из операций уравно- .вешивания) положительному отклонению

йС. соответствует положительное зна-фаза отрицательна. Далее находят зна чение фазы тока разбаланса 4i-(u)j). 5чения R, С, G , по формулам (1)- Во втором случае (см. фиг.5) положи-(3). Операция заканчивается опреде- тельному отклонению соответству-лением знака фазы тока Al,(u)j) по поет отрицательное значение фазы токаказаниям фазочувствительного нуль-ин- ).дикатора 12 относительно опорного Если по первой операции установле- 20напряжения - , что при положительном отклонении

- Сц.с,кс , фаза тока л1.,(и))

но ЛС,

положительна (см. вектор на фиг.4), то при проведении такой i-й операции уравновешивания емкость первого конденсатора определяют по формуле

При третьей операции находят значение , по знаку фазы тока t (ш) в конце второй операции с учетом знака фазы тока разбаланса iii.(ii),) в

конце первой операции. Значения Q ,

3 3 Si

как и при второй операции. После усопределяются так же.

тановки значений С,

R.

С,,,,„ + С,„„,, ,(18)

где С,(.1 - значение емкости при

при проведении (1-1)-й операции,

а добротность цепи из резистора 5 и конденсатора 6 на частоте и., определяют формуле .

Q, k

30

1, 73 I V,

определяют знак фазы тока разбаланса 41,,( Wi ).

Четвертая и следующие операции проводятся аналогично третьей операции.

Описанный процесс уравновешивания 35 по четырем параметрам благодаря однозначному соответствию между знаком отклонения и знаком фазы тока 3l,-(w ) является сходящимся. Число операций может быть оценено по фор- Б формуле (18) знак - (+) не- 40 муле (6), если в качестве информатив ред вторым слагаемым берут при положительной (отрицательной) фазе тока

разбаланса d Х,. (i-1)-и операции.

(ш,) по окончании

Если при первой операции установлено, что при положительном отклонении ЛС, фаза тока А.(,(а) отрицательна; (см. вектор AjjAj на фиг.5), то при проведении следующих операций емкость С,,- также определяют по формуле (18), однако знак - (+) перед слагаемым „(с берут при отрицательной (положительной) фазе тока разбаланса il(.-.j (u) по окончании (1-1)-й операции. Добротность же цепи из резистора 5 и конденсатора 6 на частоте ы, определяют по формуле

с; - C,j . ,| (,).

- -. 4-Л|- - JJ..

C -C ИГ -Г } «ntc 1 wc«Kc (20)

По определении знака фазы ili(w) первая операция закончена.

При проведении второй операции находят .емкость первого конденсатора в соответствии с формулой (18)

Сп 0,5 С,„,, . (21)

Значение Q определяют в соответствии с формулой (19), если в конце первой операции фаза 4l,(u)j) положительна, и по формуле. (20) - если эта

фаза отрицательна. Далее находят зна 5чения R, С, G , по формулам (1)- (3). Операция заканчивается опреде- лением знака фазы тока Al,(u)j) по показаниям фазочувствительного нуль-ин- дикатора 12 относительно опорного 20напряжения -

При третьей операции находят значение , по знаку фазы тока t (ш) в конце второй операции с учетом знака фазы тока разбаланса iii.(ii),) в

конце первой операции. Значения Q ,

3 3 Si

как и при второй операции. После усопределяются так же.

тановки значений С,

R.

1,

30

ного сигнала использовать только знак фазы тока разбаланса 4i-(u)i).

В предлагаемом способе после описанных 8 операций в качестве информа45 тивного сигнала используется также и амплитуда тока разбаланса Rg I;( u;i) на направление i,

вектора U j Uj, которая равна плитуде тока разбаланса л1 ,-( w) . Размер и знак отклонения емкости конденсатора 2 по окончании i-й операции определяют по формуле

г - Rj L.

« -.u/ur/oITr Zl

,(22)

где А- (с; с.,)/(с: - с,,

), (23)

ЛС . -5 -tikb-lLe. 2k 24)

- « - -fTriT l 5 b ,

9132076110

если после первой операции фаза годографы токов 1 и 1 идентичны положительна, и по формуле ДРУг другу и справедливы равенства

(24) 1 , ,- ., j. / - I Р-5V 20

если после первой опер1ции фаза токаг й тГ Pf « (25),

«i.Cui.) отрицательна. уравновешен,

В формуле (24) выражение в фигур- ° справедливо также равенство

ных. скобках всегда отрицательно. Фор- щ т«

мулы (22) и (24) rfpH состоя™ „оста, „ЛГ, °° .л„, „з„ер„тель„о„„ ,„™тс,:::Гтр2 т1°ПТ Г 1Г-:Га :разГ

нения и токи 1, плеча измерения

Мост (фиг.1) по окончании процесса имеют идентичные частотные годографы уравновешивания находится в частотно- 5 и мост (фиг.1) находится в частотно- независимом состоянии равновесия. Обу- независимом состоянии равновесия, при словлено это тем, что в конце каждой котором по предлагаемому способу про- операции при значениях параметров изводят определение измеряемых пара- плеча сравнения li G,/, опре- метров С , R , Cyj , G, по значе- деленных по формулам (1)-(3), (5) в 20 ниям параметров плеча сравнения в функции выставленного значения С конце.последней операции, емкости первого конденсатора, мост.

(фиг.1) на частоте к,, уравновешен как (.фиг.1), реализующий предпа- по активной, так и реактивной состав- гаемьш способ, может быть использо- ляющей тока 1т(ш,) плеча измерения, 25 ван для измерения параметров четырех- а на частоте уравновешен по ак- элементных двухполюсников (фиг.2с,, 5). тивной составляющей тока I,(LOJ) плеча ° 1 сравнения при этом имеет ту , измерения. По окончании же последней схему, что и на фиг.1. По оконча- операции л1-(и.Л О, т.е. мост ™ описанного процесса уравновеши- (фиг.1) уравновешен составляющей то- 30 вания, содержащего указанные предва- ка f-(u;i) плеча 7 измерения. При этом Рительные уравновешив ания на частотах отклонение дС . О (см. формулы (22) Wj , а также операции уравнове- и (24) и имеет место равенство шивания по четырем параметрам С,,

С С(25) 1 1 1 плеча 1 сравнения до уста 35 овления ui-(jj) О, измеряемые па- вследствие чего токи, проходящие че- раметры двухполюсника (фиг.2а) опре- рез элементы 2 и 8 плеч сравнения и деляются как

измерения, равны друг другу на любой С С ,(29)

частоте, т.е. векторы В B,jjAj,,

изображающие на фиг.З ток Ie(u),) и д R (l + G,,R,); (30) Ig(wj), a на фиг. 4 токи ) , I(u})

после проведенной операции, совпадают С Су(1 + G Rj) ; (31) друг с другом. Поскольку мост уравновешен на обоих частотах ( w, и u ), . Gxj4 (1 + Gx,Ryj) Gy, , (32) то начала векторов В,А, и В, где С , С, , , С находят по также совпадают друг с другом. Вслед- формулам (8)-(11) по значениям , ствие этого частотные годографы тока G , R , С параметров плеча Т IIP (см. на фиг.З годограф СВ,) сравнения, а параметры двухполюсника и тока ij (см. на фиг.4 годограф (фиг.25) определяются как ) имеют две общие точки В, и 0 G G,, ;(33)

Bjg . Поскольку частотные годографы

токов ij и i, являются полуокруж- С,л С, + С,, ;(34)

ностями с центром на оси вещественных

чисел, то при наличии двух общий то- С, (1 + ---); (35) чек ( Bj ) они имеют одинаковый С,

диаметр и общий центр. Поскольку точ-Г С i 1

Р I 1 -f- ( - - -- 121f f,

ки и Bji, годографов тока Ij и 18 L С J R vJo; тока совпадают друг с другом при где G, , С,, , С , R, находят также одинаковых частотах, то частотные по формулам (8)-(11) по отсчитываемым

IB конце процесса уравновешивания значениям G.

С

10

ге

R

10

плеча 1

10

сравнения.

По предлагаемому способу возможно измерение параметров четырехэлемент- ных двухполюсников (фиг.2 в), поскольку в комплексной плоскости сопротивлений у таких двухполюсников частотный годограф (см. фиг.6)

гс::- - r

1

,

-(37)

Jic4(iO г-ь

является зеркальным изображением частотного годографа

Y(w) jwC... + G, +

t

R

1

(38)

f5

x+o

(Cx3o+ Cv,J;

X 41

R

3J

(C

ХЭ2

+ С

).

,(50)

V2

четырехэлементного двухполюсника (плеча) 7 на фиг.1, показанного на фиг.З.

При проведении измерений параметров четырехэлемент-ных двухполюсников (фиг.2 б) может быть использован че- тырехплечий мост, у которого плечи сравнения и измерения имеют одинаковые схемы. В мосте также используется фазочувствительный нуль-индикатор. Опорным вектором является ток, проходящий через плечо измерения. ВходВ формулах (43)-(50) значения

20

Sjo t , R«. . Rx33 определяются по значениям параметров плеча сравнения при достижении частотно-независимого состояния равновесия моста на частоте U)2 выполненного по схеме

(фиг.2ь). Заметим, что R х,

25

f 3J

Таким образом, предлагаемый способ позволяет проводить измерения параметров четырехэлементных двухполюсников по шести CGRC схемам, в которых ное сопротивление фазочувствительного 30 один из элементов (или конденсатор.

или резистор) образует с остальной частью схемы двухполюсника либо параллельное, либо последовательное соединение при любых соотношениях межнуль-индикатора, включаемого в измерительную диагональ моста, является высоким, так как выходным сигналом моста является напряжение разбаланса. По приведении моста в частотно-независимое состояние равновесия в соответствии с описанным процессом уравновешивания проводят определение параметров плеча измерения по параметрам плеча сравнения

хзс

R

хя

GX г С

где С

30

m Cjo /m; mR,;

G ij/m; , C,

(39) (40)

(41) (42) - значения naК4г

R , , «j з-ь j « i. раметров плеча сравнения в конце процесса уравновешивания;отношение плеч.

Указанный четырехплечий мост с плечом сравнения по схеме (фиг.2в) может быть использован для измерений по предлагаемому способу параметров четырехэлементных двухполюсников (фиг.21,3). При этом используются

следующие соотношения между параметрами схемы (фиг.26;) и схемы (фиг.21):

V 54

С

30

х 35 С х ifc R,

+ R

X Т

Cxii

R V 3i (R

v«

/(R.3, + R,

+ R.5V)

(43)

(44) (45) (46)

V 31 vi X 1.J к« },) /R V },, a также соотношения между параметрами схемы (фиг.2в) и схемы (фиг.25):

37)

R

асхзв

R

хз

Х31 СкJO с K5J

/(С

3о

-4- г

V а-7 «

8)

f5

x+o

(Cx3o+ Cv,J;

X 41

R

3J

(C

ХЭ2

+ С

).

(47)

(48)

(49)

,(50)

В формулах (43)-(50) значения

20

Sjo t , R«. . Rx33 определяются по значениям параметров плеча сравнения при достижении частотно-независимого состояния равновесия моста на частоте U)2 выполненного по схеме

(фиг.2ь). Заметим, что R х,

25

f 3J

Таким образом, предлагаемый способ позволяет проводить измерения параметров четырехэлементных двухполюсников по шести CGRC схемам, в которых 30 один из элементов (или конденсатор.

или резистор) образует с остальной частью схемы двухполюсника либо параллельное, либо последовательное соединение при любых соотношениях меж35 ДУ измеряемыми параметрами, позволяет повысить точность измерения, поскольку он является нулевым способом и погрешность измерения определяется в основном погрешностью образцовых

40 элементов плеча сравнения, а также характеризуется широким частотным диапазоном, поскольку мост (фиг.1), реализующий способ, является трансформаторным мостом, у которого имеется

45 общая заземленная точка у индикатора и обмоток трансформатора ( w и ш ), используемых в качестве источников напряжений U , Uj , т.е. имеет хорошие помехозащитные свойства, позволяет

50 расширить пределы значений измеряемых параметров четьфехэлементных двухполюсников, поскольку в качестве образцовых элементов плеча сравнения могут быть использованы многодекадные

55 магазины емкостей и магазины активных сопротивлений, а каждая ветвь плеча сравнения (см. фиг.1) может быть подключена к вторичным обмоткам трансформатора С тесной индуктивной связью

высить быстродействие измерения, поскольку число операций (или число тактов уравновешивания) процесса уравновешивания по четырем параметрам равно числу регулировок по методу взвешивания только одного параметра - емкости конденсатора 2 (см. фиг.1), т.е. равно числу двоичных разрядов этого параметра (с. формулу 6)), а длительность каждой из этих операций благодаря простоте расчетных выражений (1)-(5), (18) невелика. Формула изобретения

1. Способ измерения параметров че- тырехэлементных двухполюсников мостом переменного тока, состоящий в том, что на вход моста переменного тока подают напряжение питания, уравнове- шивают мост переменного тока по фазе на заданных частотах отсчета измеряемых параметров, отличающий- с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повы- шения быстродействия измерения за счет быстросходящегс ся процесса уравновешивания по четырем параметрам при однозначности результатов измерения, процесс уравновешивания проводят путем двух предварительных уравновешиваний моста переменного тока по двум параметрам для определения активной и реактивной составляющих комплексной проводимости плеча измерения на первой заданной частоте, а также активной составляющей комплексной про.во- {

-а

данной частоте, после чего на второй заданной частоте регулируют первый параметр плеча сравнения по знаку фазы тока разбаланса и одновременно осуществляют по найденным значениям упомянутых составляющих комплексной проводимости плеча измерения связанную регулировку остальных трех параметров плеча сравнения для обеспече- ния состояния равновесия моста переменного тока на первой заданной частоте, а также равенства активных составляющих токов плеча измерения и

плеча сравнения на второй заданной частоте при каждом выставленном значении первого параметра до получения равновесия моста переменного тока на второй заданной частоте.

2.Способ по п.1, отличающий с я тем, что характер соответствия между знаком отклонения первого параметра плеча сравнения и знаком фазы тока разбаланса на второй заданной частоте определяют при максимальном значении первого диаметра плеча сравнения, найденном по указанным составляющим комплексной проводимости плеча измерения на первой и второй заданных частотах.

3.Способ ПОПП.1 и 2, отли- ч а ю щ и и с я тем, что по мере приближения моста переменного тока к равновесному состоянию на второй заданной частоте указанный первый параметр плеча сравнения регулируют также по модулю тока разбаланса.

J

,33

фиг.З

Изобретение может быть использовано для измерения параметров четы- рехэлементных двухполюсников по шести возможным схемам замещения типа CGRC при электрохимических, электроспектроскопических, кондуктометрических и др. исследованиях, при которых объект измерения имеет эквивалентную электрическую схему в виде указанных двухполюсников. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повьшение быстродействия измерения за счет быстросходящегося процесса уравновешивания по четырем параметрам при однозначности результатов измерения. На чертеже показана схема, реализующая способ, содержащая плечо 1 сравнения, конденсатор 2, емкость которого является первым регулируемым параметром плеча сравнения, резистор 3 переменной проводимости, ключ 4, резистор 5 переменного сопротивления, конденсатор 6 переменной емкости, плечо 7 измерения на элементах 8-11, фазочувствительный нуль-индикатор 12, измерительный вход 13, вход 14 опорного напряжения, зажимы 15-20, вершины 21 и 22 измерительной диагонали моста. Схема имеет хорошие помехозащитные свойства и позволяет, расширить пределы значений измеряемых параметров четырехэлементных двухполюсников CGRC и LRGL-типа. 2 з.п, ф-лы, 6 ил. (С сл оо to о С5

AZI

.

фигЛ

Область ///iy j при Cji г о

Область 2ifa}z) С О

Cj С

Редактор Е.Копча

Ц)и г. В

Составитель В.Семенчук Техред М.Ходанич

фиг. 5

Корректор В.Бутяга

Заказ 2656/49Тираж 730Подписное

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