Способ измерения параметров многоэлементных пассивных двухполюсников Советский патент 1988 года по МПК G01R17/10 

I

оо Х)

00

ю

1

Изобретение относится к области измерения физических величин, в частности к измерительным мостам переменного тока, и может быть использовано в информационно- измерите.пьной технике, в автоматике и промышленной электронике д:1я контроля и измерения параметров об ьектов с мно1 О :: лемент- ной схемой замещения.

Цель изобретения расн1ирение облас- 1и п)именения за счет возможности изме- liinpoKoio класса двухрении парамсгрон полюсникои.

На фиг. 1 h цнс) схе.мы.

фиг. 1 работает следующим

(1 3) и пряжения ( 1 4).

Схема по образо.м.

Пусть цепи моста свободны от запасов электрической энергии. Схема плеча 3 сравнения совпадает по построению со схемой п.теча сравнения в одном из девяти основных вариантов уравновешивающих ветвей. В нем отсутствует только первый конденсатор. Известная мостовая цепь питается

2 представлены функ- ноясняюшие cnoc(j6 измерения параметров мноюэлементных пассивных двухполюспиков.

С.хема по фиг. I содержит конденсаторы I и 2 в каждом из смежных плеч OTHonicHiui разпы.х BCTBCII четырсхплече- го моста. Плечо 3 сравнения в первой ветви имеег пос,ледова ге:1ьно включенные резистор 4 и катуп1ку 5 индуктивности, относительно последнейпараллельно

включепны11 резистор (i и конденсатор 7. ()б1,ект 8 измерения во второй ветви, схема замещения которого по содержанию и включению в данном частном случае соинадает со схемой п, 1еча сравнения, имеет резистор 9, катушку 1(J индуктивности, резистор II п конденсатор 12. Генераторы 13 15 импульсов питающих .мост 13 линейно измепяюшего нагфяжения (i 1), .мост 14 с изменением напряжения по квадратичному закону (1 2) и мост 15 с изменением напряжения по кубичному закону (i 3).

Схема по фиг. 2 содержит конденсаторы I и 2 в каждом из смежных плеч отно- П1ения разных ветвей четырехплечего моста. Плечо 3 сравнении в первой ветви имеет пара;1ле.чык) включенные резистор 4 и ка- ту1пку 5 индуктивности, относительно которых параллельно включены пос. к-дователь- но соединенные резистор 6 и конденсатор 7. Об ьект 8 измерения во второй ветви, схема за.мепК ния которого по содержанию и включению в данном частном случае совпадает со схе.мой плеча сравнения, имеет резистор 9, катушку 10 индуктивности, резистор 11 и конденсатор 12. Генераторы 13- 15 импульсов питают мост, при это.м генератор 13 с изменением напряжения по квадратичному закону (), генератор 14 с изменением напряжения по кубичному закону генератор 15 с изменением на- по закону четвертой степени

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

пос,ледовательностями импульсов с изменением напряжения по закону степениых функций с i О, I, 2... Поскольку в плече сравнения рассматриваемого моста отсут ствует первый конденсатор, то вначале к мостовой цепи подключают генератор 13 линейно изменяюш.егося напряжения (). Регулировкой значения сопротивления резистора 4 плоскую вершину импульсного сигнала неравновесия приводят к нулю и тем самым выполняют первое условие равновесия

CiR4 - C2R9 0,С1)

где С.|, Са - значения емкостей конденсаторов 1 и 2 соответственно; R, Ro - значения сопротивления резисторов 4 и 9 соответственно. Затем от мостовой цепи отключают генератор 13 и подключают генератор 14 квадратичных импульсов (). Регулировкой значения индуктивности катушки 5 плоскую вершину сигнала неравновесия приводят к нулю, выполняя второе условие равновесия

CiLr. - C2Lio 0,(2)

где L.-, и LIO - значения индуктивнос- тей катушек 5 и 10 соответственно. Далее к мостовой цепи подключают генератор 15 кубичных импульсов (). Регулируют значение сопротивления резистора 6. Плоскую вершину сигнала неравновесия гфнво- дят к нулю и в результате выполняют третье условие равновесия

CiRo О, (3)

где RK, RII - значения сопротивлений резисторов 6 и 11 соответственно.

При прежних питаюших импульсах с генератора 15 регулировкой значения емкости кондченсатора 7 приводят к нулю экспоненциальные всплески во время переходного процесса в измерительной диагонали моста, тем самым выполняют четвертое условие равновесия

С,С,.-С2С7 О,(4)

где Ci2, Су - значения емкостей конденсаторов 12 и 7 соответственно. Мост полностью уравновешен, из условий равновесия (1) - (4) берут отсчет искомых параметров объекта 8 измерения. Равновесие мостовой цепи при каждом уравновешивании можно отмечать по осциллографу.

Схема плеча 3 сравнения (фиг. 2) отличается от известной схемы плеча сравнения одного из девяти основных вариантов уравновешивающих ветвей отсутствием первого конденсатора и первого резистора. В данном случае вначале к мосту подключают генератор 13 квадратичных импульсов () и регулируют значение индуктивности катушки 5. Затем к мосту подключают генератор 14 кубичных импульсов (i 3) и регулируют значение сопротивления резистора 4, генератор 15 импульсов с изменением напряжения по закону четвертой степени () и регулируют значение емкости конденсатора 7, а после этого - значение сопротивления резистора 6. Трижды

приводят к нулю плоские вершины сигналов неравновесия, а при последнем уравновешивании - экспоненциальные всплески во время переходных процессов. В результате последовате.чьно выполнены условия равновесия

CiL5-C2Lin 0; CiR4 C2R.,0, CiR,,-C2Rii 0; C|C|,.-C,C,o. (5)

Из них определяют искомые параметры. Способ измерения параметров много- элементных пассивных двухполюсников решает задачу раздельного уравновешивания соответствующих мостовых цепей, имеюп1их плечи сравнения с меньшим числом элементов в отдельных ячейках их структур по сравнению с девятью основными вариантами уравновешивающих ветвей. Полярность выходного сигнала моста однозначно определяет направление уравновешивания по каждому параметру, что упрошает и ускоряет процесс уравновешивания и измерения и расп1иряет сферу применения мостовых цепей В каждой ячейке плеча сравнения основных девяти ветвей уравновешивания не может отсутствовать более двух элементов, а в ячейках CRLR недопустимо отсутствие катуп ки индуктивности, поэтому недопустимо, например, исключение тре.х генераторов с , , . Схема объектов измерений может быть другой для выбранных частных случаев. Рассмотренный путь измерения параметров многоэлементных двухполюсников является перспективнум.

0

5

0

5

0

так как не требует сложной обработки сигналов неравновесия с мостовых цепей.

Формула изобретения Способ измерения параметров мно1Ч)у,1е- ментных пассивных двухполюсников, ;к1клк)- чаюшийся в том, что включают исследуемый двухполюсник н п. 1ечо измерения четырехплечего измерительного моста, плечо сравнения ке)торого выполнено в виде ыга- л он но го много эле мент но го двухполюсника, подают на мост напряжение питания в виде носледователыюстей импчльсных сигналов с изменением напряжения в импульсах по (,- кону степепной функции от времени ви.ча К где К, - постоянные коэффицис1П1 1, i - показатель степени, 1 0,1,2..., при г.ода- че последовательности импульсов каждой формы осуществляют уравновеп иван1:г MI,- та путем регулирования соответствующего параметра эталонного дву.чно.пюсника, по полученному при равновесии моста значению параметра эталонного двухполюсника судят о соответствующем параметре исследуемого двухпо, 1Юсника, отличакнцийся тем, что, с целью расп1ирепия области применения за счет возможности измерения парамег- ров ninpoKoro класса двухполюспиков, в c. iy- чае недостижения мостом сосгояния равновесия при каком-либо значении i осуществляют уравновеп1ивание последовательно при подаче импульсов папряжения питания, соответствуюп1их значениям i, превы- шаюпшм предыдущее на две или три единицы.

Изобретение может быть использовано в информационно-измерительной те.чнике, автоматике, электронике для контроля и измерения параметров объектов с многоэлементной схемой замещения. Способ измерения параметров многоэлементных пассивных двухполюсников (ДП) реализован в устройстве и заключается в следующем: вк.мю- чают исследуемый ДП 8 в плечо ii.mefie- ния четырехплсчевого измерительного мос- Td, плечо 3 сравнения которого выполнено в виде эта.юнного ДП, соде)жап1его резисторы 4, 6, катушку 5 индуктивности и конденсатор 7, подают напряжение питания в виде носледовательностей импульсных сигналов с изменением напряжения в импульсах по закону степенной функции от времени вида К„ где К, - постоянные коэффициенты; i - О, 1, 2 уравновепжвают мост путем регулирования соответствующего параметра эталонного ДП, если же оно не достигается при каком-либо значении i, осуществляют уравновеп1ивание при значении i, превышающем предыдущее на две или три единицы. По получении равновесия моста и значению параметра эталонного ДП судят о соответствующем значении параметра исследуемого ДП 8. Устройство имеет возмож- пость измерения параметров П1ироког о класса ДП. 2 ил. i (Л