Способ измерения параметров трехэлементного комплексного двухполюсника и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК G01R27/02 

со

СП СП

I

Изобретение относится к измерительой технике и может быть использовао для измерения параметров трехэлеентных двухполюсников с параллельно- - последовательной схемой замещения с дновременным определением характера сопротивления схемы замещения.

Цель изобретения - расширение ункциональных возможностей и повыше- ю ние точности измерения параметров комплексного двухполюсника за счет измерения параметров трехэлементных вухполюсников и определения характе- ра схемы замещения исследуемого двух-J5 полюсника.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для измерения параетров трехэлементного комплексного 20 вухполюсника; на фиг. 2 - функциоальная схема автогенератора; на фиг. 3 - ф IKциoнaльнaя схема блока контроля характера сопротивления; на фиг. 4 - принципиальная -схема ког. 25 л ебательного контура с традиционн.1М (а) и оригинальным (б) обозначением элементов; на фиг, 5 - блок-схема алгоритма работы микроЭВМ.

Устройство для измерения парамет- 30 ров трехэлементных двухполюсников (фиг, 1) содержит LC-генератор i гар мон1гческого сигнала с клеммами для подключения исследуемого двухполюсника 2, выходы генератора подключены с к. входам фазометра 3, частотомера А и блока 5 контроля характера схемм замещения, выходы последних подключе- . вы тиной через интерфейс 6 ввода-вывода к входам блока 7 ввода програм- Q мы,- микроэвм 8, периферийного устройства 9, блока 10 индикации, ЬС-гене ратор.-. (фиг. 2) включает активную часть П генератора и колебательный контур, состоящий из образцовых эле- j ментов 12 - 15, последовательно с каждым из которых соединены ключи 16 19соответ ственно, ветвь с исследуемым двухполюсником, преобразователем

20тока и зажимами 21 и 22 для подключения исследуемого двухполюсника. Блок контроля характера схемы замеще ния (фиг. 3) содержит клемму 23, элементы НЕ 2А и 25, выход последнего подключен к информационным входам D-триггеров 27 - 31, элемент ИЛИ-НЕ 26, элемент НЕ 32, выход которого через одновибратор 33 подключен к входу элемента НЕ 34, элементы 35 и 36 вре50

55

мязадающей цепи, управлчющие .входы 37 - 41, ключ 42 и клемму 43,

В автогенераторе LC-типа частота на его выходе является функцией параметров LC-KOHTypa, составленного из параллельно соединенньсх исследуемого двухполюсника с параллельно-последовательной схемой замещения и образцового двухполюсника.

Для нахождения всех трех параметров исследуемого комплексного двухполюсника необходимо решение как минимум cHcteMy из трех уравнений.

Покажем методику составления такой системы уравнений,

1.Составить выражения для комплексного сопротивления контура Zj, при двух значениях образцового элемента контура с выделением в кажд,ом выражении реальной ReZ(j и МЕИМОЙ ImZ ча стей;

2,Мнимую часть каждого выражения по отдельности приравнять к нулю. Записать два уравненил:

« о;

« о.

(О (2)

3, .Составить выражения для комплексного сопротивления ветви контура, содержащего исследуемый двухполюсник , с вьщелением реальной и мнимой ImZ к частей на двух частотах СО, и со,

,4, Яапийат ь уравнения для определения тангенса угла потерь комплексного двухполюсника: .

tg oi

из которого записать уравнение для определения того параметра трехэлементного двухполюсника, который подключен последовательно в своей схеме замевдния, например

va

R

/г

f(tgoi, , R,,, X); (3) f(tgoia , RX,. X,), (4)

5, Подставить (3) в (1), a (4) - 55 в (2) и разрешить полученные выражения относительно второго (к примеру) активного параметра -Rjf,:

P(U,, tgui,

LX)J

(5)

RX, f(co, tgo6j, LX). (6)

6. Решение системы уравнений (5) и (6) позволяет определить оставшийся g третий параметр (к примеру) Ly:

15 25

L - f((0,,COj , tgo(. , tgodj) (7)

7.Регаить систему уравнений (ЗУ и (4), подставив в них предварительно выражения (7), относительно RX,«

RX - f(w,,Qj., tgoi,, tgctj) (8)

8.Определить Ry из (3), подставив в него выражеиия (7) и (8),

Для простоты промежуточных расчетов и унификации множества вариантов по .характеру сопротивлений его элементов предлагается оригинальное обозначение элементов колебательного контура, отражающее как их позиционное обозначение, так и характер сопротивления каждого из элементов (см. гябп. 1),

При этом буквами латинского алфавита обозначаются элементы контура (А,В, С, D). Показатель у каждого из символов отражает характер сопротивления элемента:

В%

D- элементы, имеющие

. резистивный характер (R);

п

в

элементы, имеющие

индуктивньтй характер сопротивления (JOL);

Г

С, D - элементы, имеющие

, U , о ,

емкостной характер сопротивления

(-j|wc).

регистр интерфейса 6 ввода-вывода. Сигналы с выхода буфе15ного регистра 1штерфейса 6 ввода-вывода управляют ключами в LC-генераторе I Поскольку ячейки буферного регистра обнулены, то ключи в контуре генератора I находятся в непроводящем состоянии (закрыты) , т.е. -образцовые элементы отключены от контура LC-генератора I (фиг, 2). Далее микроЭВМ 8 переходит в режим ожидания ввода информации. При этом на блок 5 контроля характера схемы замещения подается сигнал с 15 микроэвм 8, по которому 5 вырабатывает сигнал, поступающий на упрдв ляемые входы фазометра 3 и частотомс ра 4 и запускающий последние. В режиме ожидания микроэвм 8 находится . до окончания времени измерения фазометра 3 и частотомера 4. Время ожидания задается программным путем. По окончании времени ожидания микроэвм 8 через интерфейс & впода-выво- 25 да вводит информацию с фазометра 3, частотомера 4,и блока 5 контроля схемы замещения в соответствующие обла- сти памяти. При этом производится одновременно контроль состйяния разрядов, поступающих с блока 5 контроля схемы замещения. Если старшнй разряд - в состоянии I, то в контрольный регистр записьгояется- адрес подпрограм- мь; вычисления параметров резонансного двухполюсника. Если в старшем разряде - О, в контрольный регистр ничего не записьшается.

Далее микроЭВМ 8 записьшает в вы35

ходной регистр код, обеспечивающий .

С учетом введенных обозначений ко- о подключение к колебательному контуру лебательный контур, изображенный на генератора 1 образцового элемента 12 фиг, 4, может быть эаписан кратко в (фиг. 2), и выводит содержимое регист- форме А , В , С, D .ра выходного на интерфейс ввода-вывоКонечные расчетные формулы для да. В дальнейшем, измерение происходит различных видов колебательного конту- 45 аналогично описанному, ра приведены в табл, 2..

Устройство работает следующим образом.

Посредством блока 7 ввода программы в микроэвм 8 вводится программа измерения. Затем подключается исследуемый двухполюсник к зажимам LC-генератора I. Далее запускается программа измерения посредством команды Пуск, При этом микроэвм 8 обнуляет ячейки регистра, используемого в кано со следующими особенностями.

После очередного ввода информации микроэвм в зависимости от кода, приходящего с блока контроля схемы замещения, записьгоает адрес соответствующей подпрЪграммы вычислений, а также записьшает очередной код в выходной регистр для смены образцового элемента в контуре генератора 1 по номиналу 55 либо по характеру. По окончании измерения микроэвм обращается к подпро- грамме по адресу, записанному и контрольном регистре, и вычисляет паря- метры исследует ого двухполюсника.

честве выходногО(И переходит в режим вывода информации. Содержимое выходного регистра переписьюается в буферный

g

0

регистр интерфейса 6 ввода-вывода. Сигналы с выхода буфе15ного регистра 1штерфейса 6 ввода-вывода управляют ключами в LC-генераторе I Поскольку ячейки буферного регистра обнулены, то ключи в контуре генератора I находятся в непроводящем состоянии (закрыты) , т.е. -образцовые элементы отключены от контура LC-генератора I (фиг, 2). Далее микроЭВМ 8 переходит в режим ожидания ввода информации. При этом на блок 5 контроля характера схемы замещения подается сигнал с 5 микроэвм 8, по которому 5 вырабатывает сигнал, поступающий на упрдв- ляемые входы фазометра 3 и частотомс ра 4 и запускающий последние. В режиме ожидания микроэвм 8 находится . до окончания времени измерения фазометра 3 и частотомера 4. Время ожидания задается программным путем. По окончании времени ожидания микроэвм 8 через интерфейс & впода-выво- 5 да вводит информацию с фазометра 3, частотомера 4,и блока 5 контроля схемы замещения в соответствующие обла- . сти памяти. При этом производится одновременно контроль состйяния разрядов, поступающих с блока 5 контроля схемы замещения. Если старшнй разряд - в состоянии I, то в контрольный регистр записьгояется- адрес подпрограм- мь; вычисления параметров резонансного двухполюсника. Если в старшем разряде - О, в контрольный регистр ничего не записьшается.

Далее микроЭВМ 8 записьшает в вы0

0

5

да. В дальнейшем, измерение происходит аналогично описанному,

но со следующими особенностями.

После очередного ввода информации микроэвм в зависимости от кода, приходящего с блока контроля схемы замещения, записьгоает адрес соответствующей подпрЪграммы вычислений, а также записьшает очередной код в выходной регистр для смены образцового элемента в контуре генератора 1 по номиналу либо по характеру. По окончании измерения микроэвм обращается к подпро- грамме по адресу, записанному и контрольном регистре, и вычисляет паря- метры исследует ого двухполюсника.

51AI35516

Результаты вычислений вьгаодятся наФормула изобретения периферийное устройсугво отобра- 1. Способ измерения параметров

жшотся на блоке 10 индикации. Работетрехэлементного комплексного двухпоустройства соответствует блок-схема, -люсника, заключающийся в том, изизображенная на фиг. 5, где принятымеряют сигналы, пропорциональные ча следующие оообщения: Рг, - выход-стоте и напряжению выходного сигнала

ной рёгнстр; Си а- счетчик времениавтонеиератора, в колебательный кон.(определяет время ожидания ввода)}тур которого включен исследуемый

. ВКС - разряды, принимаемые с блока Qдвухполюсник, отличающий контроля схемы замещения; Рг - кот-с я тем, что, с целью расширения

рольный регистр; адр.1 - адрес под-функщгональных возможностей и повышепрограммы вычисления параметров резо-ния точности измерения, последованансных двухполюсников; адр.2 - ад-тельно изменяют номинал и характер

.рее подпрограммы вычисления парамст- igреакт шного сопротивления образцоворов двухполюсников, имеющик индук-.го двухполюсника, измеряют фазовый

тивный характер; адр.З - адрес под-сдвиг между током через исследуемый

программы вычисления параметров двух-двутсполюсник и выходным сигналом авполюсников, имеющих емкостной харак- .тогенератора, по наличию или отсутсттер; - счетчик числа изйерений;- 20вию выходного сигнала njia отключенном

Счц - счетчик циклов.образцовом двухполюснике в контуре

,автогенератора судят о резонансном .

Расширение функциональных возмож-или нерезонансном характере исследуеностей обусловлено возможностью оп-мого двухполюсника, по наличию или

ределения параметров трехзл ементньтх 25отсутствию выходного сигнала при смедвухполюсииков резонансного и нерезо-не характера (емкостной или индуктив

иансного характера, а также возмож-ный) образцового двухполюсника судят

ностью контроля характера схемы заме-об индуктивном нли емкостном характещения исследуемого двухползос:ника. По-ре исследуемого двухполюсника соотвышение точности достигается за счет 30ветственно, а отсчет параметров не максимального использования цифровогоследуемого двухполюсника в ар тогенепреобразования, раздельного измеренияраторе с контуром вида Л , В , С D

параметров исследуемого двухполюсника.определяют по формулам

И (Мг-О)D, Datgot.. /.

i,.

/ .0

X,

. - -.- ...,ч... .., .......,

Ч (СО ) (1 .) tg . у Q, +в) .

Ги - wlTw, D.Di tg ii, tgotj,

Изобретение относится к измерительной технике. Способ измерения , параметров трехэлементного комплекс-, ного двухполюсника реализован в устройстве, содержащем перестраиваемый автогенератор (АГ) 1, частотомер 4, фазометр 3, блок (в) 10 индикации. Б 5 контроля характера схемы замещения, интерфейс 6 ввода-вывода,, михро- ЭВМ 8, Б 7 ввода программы, периферийное .устройство 9, Последовательна измеряют номинал и характер реактивного сопротивления образцового двух полюсннка (ОДП), измеряют фазовый сдвиг между током через сследуемый ДП и выходным сигналом АГ, по наличию или отсутствию выходного сигнала при отключенном образцовом ДП в контуре АГ судят о резонансном или нерезонансном характере исследуемого ДП, по. наличию или отсутствию выходного сигнала при смене характера (емкостной или индуктивный) образцового ДП судят g об индуктивном или емкостном хйрйкте- ре исследуемого ДП соответственно. Отсчет параметров исследуемого ДП определяют по формулам, приведенным в описании изобретения. Повышается точность измерения параметров. 2 с.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл. (Л с

f. „ (1 + tgV.).

лг -:::s r T f--)

.W.D.tgot, ,-srвr(Q5-0|)tg (1 tg oi,)Dt

где 01 со , D, tg ct, (1. tgVj) - 45 автогенераторе с контуром ввда А

-;uiD tg6tj( + tgV,), . . в , с D R -1 (ЦУ-(Д1) Р. Рг tgoc , .

Q 7 . : : . 50

т . (1-Ь)) P.D tgot. tgetg . / -if,

co,,()( + tgV.)tg iD2 i9t-e-lV

D. tg.tgot.t-4Sf - () (1 . tg oiQDi (1 tgV.

где GI « ,tg Л, (1 -t- tg) (0,D. ..,() + tgV,), I

b

1Л1355

С. (uJ-coO D,D .tgVi

f,

((Д) Р,Рг tgo.

,(COj-M)Dje,tgVj(l + tgV,)

R - D,tgt.(j.9 +ii(o (ot -cj)DtQ tgV,(i + tgV.) -( ЧCO, e, (1 + tg fii,)

.

где 6 - (OtD,tgV.(1 + tgVp CJ.DO tgVi(i + ,),

CO.() Р.Рг tgV. tgV, . .

в автогенераторе с контуром вида

вЧ с% о- т

R« ц((Ог-соЪ Р..tgV

. 4,((о ,)Пг9, tg ei d + tgV.) -e

p . D,tgot.94 - tgo6.-%l(oal-a)DtQ4tgVi(l ,)

%..-,-Q(, . tg j--

1

где 64 «W.COt LWt D,., (1 + tgVj)-в автогенераторе с контуром вида А,.

-W.DjtgVtd +tgV.):..t .- т.

В% С , D

(Р -0). ) D.Dttgft. tgo6i , QS

Ь,(Ц1-СЭ. ) Р,Р2 tgof.

оа, N(wV-col) Pj0stgcii(i tgV.) -б|

С, 05 (1 feg .)

w. D,tgei,N(col tgotjd tgV.) -G| -i-ftjtgti.

гдебуф D.tgot, (1 + tgV.) - -(D Dqtgettd + tgV,),

R.

((01-0) D,. tgeit .

б

(Са -Q ) P,Pt tgo, tg Diz

CD,(Q« -MOPj0s tgoit(l + .) -G|

.9,(1 tg oi,)

U.P,tgui, (сд -сорр вр tgutjCI + . ). ву tgsij

1Л1355

8 p лвтогенераторе с контуром

«Or,- рО - «

A,n,L,D .. в автогенераторе с контуром вида А ,

вЧ с% о- т

в автоген

.t .- т.

В% С , D

a автогенераторе с контуром виДа А

в , с, Р-в лвтогенсраторе с контуром вида А , в, С , D R,

() D,Dttgci. . .,

(СОг-У.)Рг tgodг( . ) Об - 01 .

С„ я ,,

Со, (О)-(0) D,Di tgoi, tgoi

. Pitgc.NCCol-(J PttgottCl l:gV.)96 Q -bestgod.

,0б( tg«ot,)

где6б-(0 Djtgotid + .) - -(,tgoL, (1 + tgVj),

(tJl-to,) D.Dttgft. .

et

; f- I

l(M -CJ patgWx(l « tg o.)9t-el (0, () , tgoij.

. Pitgot.N()( - t:gV.)96 -9| - gfetgc.l

«. &б(1 + tgV,)

де Л, В, С, D

- элементы контура автогенератора, причем А и В - параллельно соединенные элементы исследуемо- го двухнолюсника, С - последовательно соединенный элемент относительно А и В исследуемого . двухполюсника, D. - образцовый двухполюсник; - элементы, имеющие резистивный ха- рактёр;

С D элементы, имеющие индуктивный характер;

элементы, имеющие емкостной характер.

2Г Устройство для измерения параметров трехэлеме иткого двухполюсника, содержащее nepiecrpairoaeMbiA автогенератор, выходы которого соединены с входами частото,чера, а входы - с соответствующими клеммами для подклю- чения исследуемого двухполюсника.

В

А ,

,

В

В

C%D

I

с D

в автогенераторе с контуром вида А,

В

D

отличающееся тем, что, 0 с целью расгаирения функциональных возможностей и повышения точности измерения, в него введены фазометр, блок индикации, блок контроля харак . тера схемы замещения, интерфейс ввода-вывода, микроэвм, блок ввода про- , периферийное устройство, причем nepwbn i выход автогенератора подключен к первому входу, фазометра, второй выход автогенератора соединен

Q с вторьы входом фазометра и с входами частотомера и блока контроля характера схемы замещения, выходы фазометра, частотомера и блока контроля схемы замещения подключены шиной к

jg первой группе входов интерфейса вво- да-вьюода, первая группа выходов ко торого соединена шиной с первой группой входов микроэвм, первая группа выходов которой подключена шиной к ,

0 группе входов периферийного устройства, вторая группа выходов интерфейса ввода-вьгаода coeд ffleнa шиной с управ - входами блока контроля характера схемы замещения и автогенерато-

ее ра, вторая группа выходов микроЭВМ подключена гаиной к второй группе входов интерфейса ввода-вывода, третья группа выходов микроЭВМ шиной соеди- нена с входами блока индикации, выхй |

12

141355 I .

ды блока ввода программы шиной соеди- рактера схемы замещения подключен к иены с второй группой входов микроЭВМ, управляемьм-входам фазометра и часто- упрАвляющий выход блока контроля ха- тонера.

12

Та/лица /

a exftta ftONmyftu iC SfHcpa/no a

ToJAUUH Z

Pocvgmfftife flMy/fd/ SM t n/SS9MfffU/l /fl KMf/npoff

fffpex9 fffefffrfwM ffe xm jtHfcffu/fo

О-;г;в

Kf

{t l U} OiVitQCtt tOOit

Bt

f fjul e fJ f tg ltQdtDiB, § . /S7-u;/M,f, tgo(t

Ч

(

fJ,

&t Wf/, ifjfor,// J s;-л;/ 2 гГд ()

Л n

y. .

г

L

. |Гй7/-ч Я),Д, .и , - :

. . .Q((

.-is;- -

4V «fpVjlff,

ff «гу/Д , ff- -tg fffg )iafSt , ()

бив и CUMt

noftmofla LC tfH mopa

PacvMtMff gHV Hjf/tbi 3fjr огу 9лггмил at Htmpo9 iKundyfftoto ffUfextffffffffffffoto dSyimtufOeftt/tta

ЗяХгГ

By

(ai ta ilJftSn tg}it

№

fr

jf . ()tty tftff it.

Voi, ftfff Uff)ttff, tg (1 v,;.

. .

gf t ,/ui| -u)f (1 tyiltt vl w,,,V,/

5 - Wil ig 4ifff {/,f4a,y, «/i )

Lf

/(о|-л)У/7,

«

Й

Й

f

:/

/f - f tffJhf f Dtlfiff t ff t fj,(ejl-u).. ,. « y/ &;/ b//;j V2// fffVr -J J

)

fi f ад w, P, ic, , be;, ft (f tQ tfiJ

flfcA Me/ftte reJut.i

By

«

Buff a Mfffa

KMfnypa iC tetfeflo/ntyja

Paevemff f ркзси д/ Ssff fff/№: Mi/9 ffctfxtf ff fHfS UccflsS ff&w т/№Х9лентт о о S tK/JaMKffu a

Al r-1 n1

a Ml fO lllrlf fff€fi

Я- . - - -11Л-1 лт--Л1Л-гтг-1 лгг

lg«

/u/..

Ц№|- «5щ,й°5«п ч

г

4 ffiff J

ff ,/-ХЛ

« Л-

..( Ыл

&Q

tfl

/.., jMg

. I . p,

fof

Г, eadns},)

ад |rw/. (i(,h lfs

4 w/ .y , /f J V, / - u/, 4 fi / / %

efof /a gttHf 7a&- f

вио u.cxtfta

law/rypa iC-aeft a/ncspff

npo9e effttf nSr.t Pocvfmfwf g}e/ Hjfjtbf Шл ff/yMffejtwu ttopofftmjt

UCfffffjfffWtO ffy№X9Jlfffeff/nft& O ff WJtfOCffUfm

ff . ibtt-ufiffffft teott fedf

ftf«t ttSt ofi () -ffj Н/л /-««;,/ tyatt

t Ptt6filAWl u t)ff,tffaftff ti Jfy ffl i tfX u,9t(t t9 cl.)

Ф -л/Л tfCttff i cftf- w r, cif{t tf J

в.А .

f , /671 01 ; Л A Oit 9f

v

Сл

V(tf/ . r/ iiglr f ygtf ff8 Ц/w/-w., cr/

/ ,

.

4 w/ /t t(, «v of,;

V

.t.

- 1

,

Ф1/е.З

Фиг. г

Р

Xr-

i

Xf

F f

j.-rtirj

r

Fw

IM«M

te

««

(/г.Х

«K/