Цифровой измеритель CLR-параметров двухполюсников Советский патент 1988 года по МПК G01R27/26 

О9

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений и проводимос- тей емкостного и индуктивного характера. Цель изобретения - расширение функциональньпс возможностей цифрового измерителя - достигается за счет возможности измерения параметров емкостных объектов по последовательной, а индуктивных объектов - по параллельной схеме замещения. Устройство содержит источник 1 синусоидального напряжения, преобразователь 2 комплексного сопротивления в напряжение на базе операционного усилителя 3,измеряемый объект 4, образцовый активный элемент 5, фазовые детекторы 6 и 7 , фильтры 8 и 9 нижних частот, переключатели 10-13, формирователь 14 опорного сигнала рабочей частоты, содержащий делитель .15 частоты и D-триггеры 16, 17 и 18. Кроме того, в измеритель входит аналого-цифровой преобразователь 19, содержащий управляемый ключ 20, интегратор 21, блок 22 совпадения, формирователи 23 и 24 интервалов времени, ключевой блок 25, счетчик 26 и генератор 27 счетных импульсов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (О с

Од

СО

If

Фиг. f

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений и про- водимостей емкостного и индуктивного характера.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения возможности измерения параметров емкостных объектов по последовательной, а индуктивных объектов - по параллельной схеме замещения.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы его работы.

Цифровой измеритель CIjR-парамет- ров двухполюсников содержит источник 1 синусоидального напряжения, преобразователь 2 комплексного сопротивления в напряжение на базе опера- пионного усилителя 3 с измеряемым объектом А (RO) на инвертирующем входе и образцовым активным элементом 5 в цепи обратной связи, фазовые детекторы 6 и 7, фильтры 8 и 9 нижних частот, переключатели 10-13, формирователь 1А опорного сигнала рабочей частоты, включающий делитель 15 часто- ты и три D-триггера 16-18. Кроме того, в измеритель входит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 19, содержащий управляемый ключ 20, интегратор 21, блок 22 совпадения, формирователи 23 и 24 интервала времени, ключевой блок 25, счетчик 26 и генератор 27 счетных импульсов.

Выход источника 1 подключен к входу преобразователя 2, выход которого соединен с информацион1шм входом пер- вого фазового детектора 6, аналогичный вход фазового детектора 7 посредством переключателя I1 подключается либо к выходу источника 1, либо к выходу гтреобразователя 2,

Выходы детекторов 6 и 7 соответственно через фильтры 8 и 9 нижних частот подключаются посредством переключателей 12 и 10, работаюпхих синх- роимо, к входам (измерительному и опорному) МЩ 19, выход которого через формирователь 1А соединен с входом источника 1 и управляющим входом детектора 7.

Управляющий вход детектора 6 через переключатель 13 соединяется либо с вторым выходом формирователя 14 либо с его первым выходом.

Цифровой измеритель С1Л-парамет- ров двухполюсников работает следующим образом.

Формирователь 14 из сигнала генератора 27 формирует напряжения рабочей частоты в последовательности, приведенные на фиг. 2а-е, где соответственно указаны напряжения на входе и выходе делителя 15, прямом и инверсном выходах триггера 16, прямом выходе триггера 17 (второй выход формирователя 14) и прямом выходе триггера 18 (первый выход формирователя 14). Источник 1 преобразует напряжение формирователя 14 в синфазный синусоидальный сигнал частотой

u)2iifp,(1)

где fp f,|/n - рабочая частота на

выходах формирователя 14; п - козффициент деления

формирователя 14; fp - частота генератора 27 Преобразователь 2 преобразует параметры объекта измерения в пропорциональное напряжение. Выходное напряжение преобразователя 2 описывается в зависимости от режима измерения выражениями:

а) режим измерения параметров комплексной проводимости емкостного и индуктивного характера

U,(j(,C,+G,);

.(-J,:;f- .)i

(2)

б) режим измерения параметров комплексного сопротивления емкостного и индуктивного характера

1 J

- ),; ;

(3)

(

П, -и l-(,-fRj.

Фазовый детектор 6 осуществляет выделение составляющих комплексного напряжения Ь , пропорциональных либо реактивности .(C,,Lj, либо активной составляющей (R, G), что определяется сигналом на управляющем входе детектора. Если переключатель 13 находится в положении Х, то на выходе детектора 6 получают напряжения Uj, пропорциональные емкости и индуктивности, при нахождении переключателя в положении А аналогичное напряжение пропорционально актив313706134

ному сопротиБлению или активной про-г ,, 1 ti

ВОДИМОСТИ.tgri I

Фазовый детектор 7 осуществляетi U,K, -- R,U

детектирование выходного напряжения

и источника 1 в случае измерения ре- г.. „ 1 ,- ,,

friи -К , ::- L, и

активных и активных составляющихI Ко

комплексного сопротивления или про- tgd j .. „ 1 (15)

ВОДИМОСТИ (переключатель i 1 в положе- о

НИИ П), а в случае измерения тан-ю ,- - ,

j где Р .к - - коэффициенты передачи.

генса диэлектрических потерь ( Полученные пары постояннь,х напря- осущесгвляется выделение активной . ((14)-(15)) прикладываются к

составляющей комплексного напряжения..гп

I . , измерительному иопорному входам АДП

и, (переключатель 11 в положении,,-. „

,, . В результатеоперации двухтактно® го интегрирования, проведенной АЦП

Таким образом, при всех режимах , .

19, получаются следующие соотногае- измерения на выходах фильтров

ются следующие пары напряжении:

а) режим измерения параметров ем- „ К ,. 1

костных и индуктивных объектов, пред- 2о р К п, f, ставленных параллельной схемой за-к 1

мещенияG --N;

f К, КоП,

, U,K,R,G,U,, 15 u)L,n,

К, , 1

и,К,Б„и,С,и,(8) 35

- u,K,R,, -ve; зо к 1

G,. 1 К„ -- Н;

Ги K,R -f- и„ К, ° п,

Чь-,Лои /(9 С Н N .

Ьз 1мК„ОЛ„ С,- - Н„ ---- N -- ,

б) режим измерения параметров емкостных и индуктивных объектов,пред- j, 1 ставленных последовательной схемой s К п замещения

1 tgrf . R..ixiC X - N;

с. (,o) - ;

1и,К,и„ .te,B,.L, j- .

u FC i- R иfin ГД количество импульсов счетчиf x Ко , 50 ка.

, K Т

V Ь j I -; fr,

1 ,Переключатели 12 и 10 при зтом

L i R x m(|i2) находятся в положениях М в случае

и К и 55 измерения параметров емкостных объектов по параллельной, а индуктив , . 1 ,ных объектов - по последовательной

R i 1 м р .(13) схеме замещения и в положении N

Т1--КЛ в других случаях.

Ъ 5 m

X

Формула изобретения 1. Цифровой измеритель CLR-napa- метров двухполюсников, содержащий источник синусоидального напряжения, выход которого подключен к входу преобразователя комплексного сопротивления в напряжение на базе операционного усилителя с измеряемым объектом на инвертирующем входе и образцовым активным элементом в цепи обратной связи, выход преобразователя комплексного сопротивления в напряжение подключен к информационному входу первого фазового детектора, выходы первого и второго фазовых де- текторов подключены к входам соответственно первого и второго фильтров нижних частот, первый переключатель, формирователь опорного сигнала рабочей частоты, первый выход которого соединен с входом источника синусоидального напряжения и управляющим входом второго фазового детектора, а вход подключен к выходу аналого- цифрового преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены второй, третий и четвертый переключатели, причем нормально замкнутый контакт первого переключателя соединен с выходом источника синусоидального напряжения, информационньй вход первого фазового детектора соединен с нормально разомкнутым контактом первого переключателя, общий контакт которого соединен с информационным входом второго

5

0

5

0

5

фазового детектора, управляющий вход первого фазового детектора соединен с общим контактом второго переключателя, нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты которого соединены соответственно с вторым и первым выходами формирователя опорного сигнала рабочей частоты, выход первого фильтра нижних частот через нормально замкнутый контакт третьего переключателя соединен с нормально разомкнутым контактом четвертого переключателя и измерительным входом аналого-цифрового преобразователя , опорный вход которого подключен к нормально разомкнутому контакту третьего и нормально замкнутому контакту четвертого переключателей.

пппппппппппп ,

п п

П

п

фиг. 2