Способ измерения параметров двухэлементных двухполюсников и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК G01R27/02 

Г

Способ измерения параметров двухэлементных двухполюсников реализован в устройстве, содержащем генератор 1, составленный из усилительного элемента 1-1 и частотозадаюшей цепи 1-2, частотомер 2 и вольтметры 3,4. Измеряют одновременно действующие значения напряжений на выходе элемента 1-1 и на входе частотозадаюшей цепи 1-2, а параметры исследуемого емкостного двухполюсника с последовательной схемой вьгчисляют по формулам, приведенным в описании изобретения. Повышается быстродействие измерения. 2 с. и I з.п. ф-лы,2 ил.

1-J

Uz

1-Z

Фиг.1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в любых автоматизированных измерительных системах, использующих параметрические датчики.

Цель изобретения - повьшение быстродействия измерения за счет исключения операции коммутирования цепей частотозадающей цепи генератора,

На фиг. 1 изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг, 2 - варианты частото задающих. цепей генератора.

Устройство содержит генератор 1 синусоидальных сигналов , составленный из усилительного элемента 1-1, в обратную связь которого включена частотозадающая цепь 1-2, выход которой подключен к частотомеру 2 и первому вольтметру 3, второй вольтметр 4, подключенный к входу частотозадающей цепи.

На фиг, 2 показаны клеммы 5-1 и 5-2 для подключения исследуемого двухполюсника с последовательной схемой замещения (L), разнородные регулируемые образцовые двухполюсники 6 и 7 (RO , Col o) клеммы 8-1 и 8-2 для подключения исследуемого двухполюсника с параллельной схемой замещения- (Yj, ) ,.

Рассматривают процесс измерения параметров исследуомого двухполюсника на примере емкостной последова- 1

тельной схемы замещения двухполюсника, т.е. когда L подключается к клеммам 5-1 и 5-2 (фиг, 2 а). Регулируемые образцовые двухполюсники 6 и 7 необходимы для вьтолнения баланса амплитуд.

Для определения выходной частоты генератора 1 записывают соотношение

„. . ,..

- U7 (Z, г„)и, Z, z/Л

откуда

К

Rj

...

(2)

)

После--преобразования получают

г, i fCi

(jR,wC, + l)( 1) + (3)

Выделяют отдельно вещественные и мнимые части в знаменателе и умножают на сопряженный множитель:

V . iBe ilJiIi-; .5t:-ii5cft Cil..ll ,4)

(1 - R..CoT (,- lUoC,, R,4C,)-

Вьщеляют отдельно вещественные и мнимые части (4):

i . .(.Kc.. 1 .iL.,i „.

(I - R,R,.j C,Cj)« (IV-C. R)Co- R..)-

Для определения частоты генерации необходимо мнимую часть (5) приравнять к нулю:

к„и)С,(1 - ,с„) О,,

о

откуда

LO

либо

vRxRoC.c,

(6)

(7)

f

(8)

257|к к„с,Со

Из (8) записывают выражение для Н,:

0

5

1

КоС.С„и;2

1

(9)

. ЧсгГг

Так как согласно (6) генерация возможна при равенстве нулю мнимой части (5),.; уравнение (5) можно переписать в виде

Ч :, , 1 г .Ri iiEiii ti-b ;C«-l- - 9tls-F Tf со

С, (1 - R RoU/C.C,/ (R.. R, .-)

Подставив в (10) выражение (9), получают

Я. (R.- К,и.С„ g-c;cijT)

Ш5 1:с:г: - -

55

откуда

.

(, ,-. i--)

(12)

ИЗ (12) для

записывают выражение

RoUJ(l - К)

, Z 2

K(R,jCow4 1) .,

RflU;

- К)

Уравнение (13) можно переписать виде

2-2. 1,г

(1А)

K(R,Cc4 12 - Rf437Zf c{ (l - К)

:

подстановки

(14) в (9) полу-20

р

(Т

Как видно из уравнений (14) и (15), для получения информации о параметрах исследуемого двухполюсника достаточно одновременно измерить значение частоты f с выхода генератора 1 частотомером 2 и действующие значения Uj и и с помощью вольтметров 3 и 4 соответственно.

Дли получения уравнений об измеряемых параметрах с параллельной ёмкостной схемой замещения исследуемый объект подключают к клеммам 8-1 и 8-2 (фиг. 2 б). После Определенных преобразований имеют следующие соотношения: . - .

Аналогичным образом можно получить уравнения преобразования и для индуктивной схемы заметения исследуемого двухполюсника.

Уравнения преобразования имеют вид:

44i К)

K(, + R)

.p

K( R) (18)

R

,2,(l - K

x ()5Г

U22185

(;j - к1

)

К(4/

10

Аналогично можно получить уравнение преобразования и для параллельной индуктивной схемы замещения двухполюсника. Тля этого необходимо ис- следуемыГ. двухполюсник подключить у, клеммам 8-1 и 8-2 (фиг, 26).

У авп ения преобразования имеют вид:

К о

-ь

R.

1 - К

(20)

Ш

,--2,:2-2ч f .Lili

,(l - К)

(21)

-20

1

|

25

30

40

45

Таким образом, для получения уравнений преобразования (14 - 21) нет необходимости производить какие- либо коммутации, что обеспечивает высокое быстродействие. По аналогии могут быть получены уравнения преобразования и в случае использования IС-генератора, т.е. для измерения 1C параметров.

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал в виде частоты генерации с выхода генератора I измеряется частотомером 2. Одновременно с помощью вольтметров 3 и 4 измеряются действующие значения на- эс пряжений и и и на входе и выходе частотозадающей цепи 1-2 соответ- ственг э.

После этого по измеренным значениям f, и, Uj производят расчеты измеряемых параметров по полученным уравнениям преобразования (14 - 21).

Таким образом, предлагаемый способ и устройство для его осуществления позволяют повысить быстродействие в системах измерения и контроля технологических процессов.

Формула изобретения

. Способ измерения параметров двухэлементных двухполюсников, за- ключаквдийся в том, что измеряют частоту выходного сигнала генератора, в одну из ветвей частотозадающей цепи которого подключен исследуемый двухполюсник, о тличаюший- с я тем, что, с целью повышения быстродействия измерения, одновременно измеряют действующие значения .

51422185

напряжений на выходе генератора и на входе частотозадакядей цепи генератора, а параметры исследуемого емкостного двухполюсника с последовательной схемой замещения вьмисляют по формулам

R R ..-.И 1-К1

Кр + R,r4457 fO

г кх4с|4:;Г2 2 D Ч - к)

с параллельной схемой замещения + 457 f2R|c|}. (

С С -И-1-51-,

х ко + 45Г2 2Rjcj) .

а параметры двухполюсника с посдовательной индуктивной схемой мещения определяют по формулам

R - R fiLl(.Sl.

KC4.

,1

-

о

-Ь RO)

т т 5°il I 5l

0 K( + R)

с параллельной схемой замещения 14;r2fZL + Ra)

,2 .

К

RO

K(Ro + 4w 2f;ZL|)

р ()

где RO, GO, Lp - параметры образцовых двухполюсников, расположенных в од

5

0

5

0

5

К

и, и ной из ветвей час- тотозадающей цепи;

и,

действующее значение выходного напряжения генератора; действующее значение напряжения на входе частотозадакядей цепи.

Редактор И. Горная

Составитель С. Семенчук

Техрер Л.Олийнык Корректор А. Обручар

Заказ 4427/46

Тираж 772

ВНИИПИ Государствешюго комитета СССР

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

Фиг.г

.Подписное