Квазиуравновешенный мост для раздельного измерения параметров четырехэлементных резонансных двухполюсников Советский патент 1987 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к измерению пассивньгх параметров слож- ных объектов, и может быть использовано для измерения параметров колебательных контуров и эквивалентных электрических параметров пьезоэлектрических резонаторов.

Цель изобретения - повьшение быстродействия измерения и расширение диапазона измерения за счет использования последовательно-параллельного алгоритма при достижении состояния квазиравновесия и возможности проведения измерений параметров объектов, представляемых тремя схемами замещения.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - схемы исследуемых объектов.

Устройство содержит генераторы

Iи 2 синусоидальных сигналов, переключатели 3-6, усилитель 7, резистор 8, исследуемьй двухполюсник 9, состощий из резистора 10, индуктивности

IIи конденсаторов 12 и 13, дифферен цирзтощие усилители 14 и 15, интегрирующий усилитель 16, инвертирующий повторитель 17 напряжения, управляемые делители 18-21 напряжения, образцовый элемент 22 (в данном случае образцовый конденсатор), сумматоры 23-25 напряжения, фазометр 26, вольтметры 27 и 28, вычислитель 29, блоки 30 и 31 памяти, блок 32 вычитания, цифровой отсчетный блок 33 и генератор 34 тактовых импульсов.

I

Генераторы 1 и 2 через переключатель 3 соединены с входом инвертирую- 40 ляющей комплексной функции отношения

щего повторителя 17 непосредственно, с первым входом сумматора 25 через управляемый делитель 21, а через исследуемый двуполюсник 9 - с выходом усилителя 7, в цепи обратной связи которого включен резистор 8. Выход инвертирующего повторителя 17 через управляемые делители 19 и 20 соединен с первыми входами сумматоров

23 и 24 соответственно, а через сое- 50 ляющей указанной функции, а определединенные последовательно управляемый делитель 18 и образцовый элемент 22 - с входом усилителя 7. Выход последнего соединен с вторым входом сумматора 25 непосредственно, а с вторыми входами сумматоров 23 и 24 соответственно через дифференцирующий 14 и интегрирующий 16 усилители. Выход сумматора 25 соединен с входом

дифференцирующего усилителя 15. Вхо- ды переключателя 5 соединены с выходами усилителя 7, дифференцирующего 14 и интегрирующего 16 усилителей,

а входы переключателя 6 соединены с выходами сумматоров 23 и 24 дифференцирующего усилителя 15 и переключателя 3. Выход переключателя 5 соединен с входом вольтметра 27 и одним

входом фазометра 26, другой вход пос-- леднего соединен с входом вольтметра 28 и выходом переключателя 6, при этом выходы фазометра и вольтметра соединены с входами вычислителя 29, а

выход последнего через переключатель 4 соединен с входами блоков 30 и 31 памяти. Выходы блоков памяти соединены с входами блока 32 вычитания, вьпсод которого соединен с цифровым

блоком 33. Управляющие входы переключателей 3 и 4 соединены с выходом генератора 34 тактовых импульсов 34. Квазиуравновешенньй мост является устройством с ручным уравновешиванием путем изменения коэффициента передачи управляемых,делителей 18-21 напряжения.. Изменение режимов работы устройства также осуществляется вручную путем изменения состояния переключателей 5 и 6.

Измерение параметров исследуемого двухполюсника 9 осуществляется в четыре этапа путем приведения измери- |тельнЬй цепи в четыре состояния квазиравновесия при помощи одного из управляемых делителей 18-21 На каждом этапе измерения. Состояние квазиравновесия определяется частотной независимостью вещественной составдвух напряжений мостовой цепи. Положение переключателей 5 и 6 определяет выбор этих напряжений на каждом этапе измерения. Указанные напряже- 45 ния и фазовьй сдвиг между .ними измеряется при помощи вольтметров 27 и 28-и фазометра 26. Обработка результатов этих измерений вычислителем 29 дает значение вещественной составние ее частотной независимости производится путем сравнения значений на двух частотах. Дпя этого при помощи переключателя 3 к измерительной це- 55 пи поочередно подключаются генераторы 1 и 2 сигналов различных частот, а при помощи переключателя 4 к выходу вычислителя 29 поочередно подключаются блоки 30 и 31 памяти. Сравнение содержимого этих блоков осуществляется блоком 32 вычитания, а результат сравнения индицируется на I табло цифрового отсчетного блока 33. Управление переключателями 3 и 4 осуществляется генератором 34 тактовых импульсов,

На первом этапе измерения переключатели 5 и 6- устанавливаются в такое положение, что с выходом переключателя 5 соединен выход усилителя 7, а с выходом переключателя 6 соединен выход переключателя 3. Выходное напряжение усилителя 7 пропорционально

разности токов, протекающих через ис-15 разцового элемента следует включать

следуемый двухполюсник 9 и образцовы элемент 22. Изменением состояния регулирующего органа управляемого делителя 18 достигают равенства значений тока образцового элемента 22 и тока в одноэлементной ветви исследуемого двухполюсника, что означает приведение измерительной цепи в первое состояние квазиравновесия, которое соответствует нулевому значению на табло цифрового отсчетного блока 33. После этого отсчитывают значение емкости конденсатора 12 исследуемого двухполюсника 9 по состоянию регулирующего .органа делителя 18.

На втором этапе измерения выходы переключателей 5 и 6 соединены соответственно с выходами интегрирующего усилителя 16 и сумматора 23. Изменением состояния регулирующего органа управляемого делителя 19 приводят мост во второе состояние квазиравновсия, KOTOpdMy соответствует нулевое |показание блока 33. По состоянию регулирующего органа делителя 19 отсчитывают значение индуктивности 11.

На третьем этапе измерения с выходами переключателей 5 и 6 соединены выходы соответственно дифференцирующего усилителя 14 и сумматора 24 напряжения. Нулевого показания блока 33 достигают изменением сое- и тояния регулирующего органа управляемого делителя 20, по которому в момент третьего квазиравновесия отсчи- тывают значение емкости конденсатора 13 исследуемого двухполюсника 9.

На четвертом этапе измерения с выходами переключателей 5 и 6 соединены соответственно выходы интегрирующего 16 и дифференцирующего 15 усилителей. Нулевого показания цифрового отсчетного блока 33 достигают

изменением состояния регулирующего органа управляемого делителя 21, по которому в момент четвертого квазиравновесия отсчитывают значение сопротивления резистора 10.

Существенной особенностью работы предлагаемого квазиуравновешенного моста является то, чт-о после проведения первого этапа измерения последовательность проведения остальных этапов может быть произвольной.

Если исследуемый объект представляется схемой, изображенной на фиг. 26 или фиг. 2в, то в качестве обФ о р

соответственно катушку индуктивности или резистор. При этом принцип работы устройства устройства и алгоритм работы не изменяются.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить измерение параметров обьектов, представляемых тремя схемами замещения.

Ф о р

мула изобретения Квазиуравновешенный мост для раздельного измерения параметров четы- рехэлементных резонансных двухполюсников, содержащий два генератора синусоидальных сигналов, выходы которых через первый переключатель соёди нены с первой клеммой для подключения , объекта измерения с входом инвертирующего повторителя напряжения,, образцовый элемент, первый вывод которого соединен с второй клеммой для подключения обьекта измерения, с первым входом усилителя, второй вход которого соединен с общей шиной, а в обратную связь j :oToporo включен резистор, первый дифференцирующий усилитель, вход которого соединен с выходом усилителя, второй дифференцирующий усилитель , два сумматора, выходы которых через второй переключатель соединены с входом первого вольтметра, выход которого соединен с первым входом вычислителя, выход которого через третий переключатель соединен с соответствующими входами двух блоков памяти, выходы которых подключены к первому и второму входам вычитателя соответственно, генератор тактовых импульсов, выход которого

соединен с управляющш-ш входами первого и третьего переключателейj интегрирующий усилитель, цифровой от- счетный блок, отличающийся тем, что, с целью повышения

быстродействия измерения и расширения диапазона измерения за счет использования последовательно-параллельного алгоритма при достижении состояния квазиравновесия и возмож- ности проведения измерений параметров объектов, представленных тремя схемами замещения, в него введены- первьш, второй, третий и четвертьй управляемые делители напряжения,тре- тий сумматор напряжения, четвертьш переключатель, фазометр, второй вольтметр, причем выход первого переключателя соединен с третьим входом второго переключателя и через первый управляемый делителъ с первым входом третьего сумматора, второй вход которого соединен с выходом усилителя и с входом интегрирующего усилителя, выход третьего сумматора через второй дифференцирующий усилитель соединен с четвертым входом второго переключателя, выход инвертирующего повторителя напряжения соединен чере

второй .управляемый делитель напряжения с вторым выводом образцового элемента, через третий управляемый делитель напряжения с первым входом первого сумматора, второй вход которого соедине с выходом первого дифференцирующего усилителя и с первым входом четвертого переключателя, через четвертый управляемый делитель напряжения с первым входом второго сзп матора, второй вход которого соединен с вьгходом интегрирующего усилителя и с вторым входом четвертого переключателя, третий вход которого соединен с выходом усилителя, а выход четвертого переключателя соединен через второй вольтметр с вторым входом вычислителя и непосредственно с первым входом фазометра, второй вход которого соединен с выходом второго переключателя, а выход фазометра соединен с третьим входом вычислителя, при этом выход вычитателя соединен с цифровым от- счетным блоком.

Изобретение относится к элект- .роизмерительной технике. Цель изобретения - повьшение быстродействия измерения и расширение диапазона измерения за счет использования последовательно-параллельного алгоритма при достижении состояния квазиравновесия и возможности проведения параметров объектов, представляемых тремя схемами замещения. Цель достигается тем, что в квазиуравновешенньй мост для. раздельного измерения параметров четырехэлементных резонансных двухполюсников введены вольтметр 28, фазометр 26, переключатель 6, сумматор 25 напряжения и управляемые делители 18-21 напряжения. 2 ил. сс (/) СО 1C О ot ю Ф«е. 7

11

Редактор Е.Копча

Составитель В.Семенчук

Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга

Заказ 2656/49Тираж 730 Подписное

ВНШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприяти, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

(рив. 2