Преобразователь составляющих комплексных сопротивлений Советский патент 1988 года по МПК G01R27/02 

(21) 4128967/24-21

(5:2) 03Л0.86

(46) 15.to.88. Вюл. № 38

(72) С.А.Савенко, Н.И.Грибок,

А.А.Самчинский и Р.-Х.Смук

(53)621.317.33(088.8)

(56)I.C.S. Richards, Some aspects of transduser imnitance measurmentj- Jornal Phys. E, Sci. Instrum. 1982, vol. 15, p. 1252.

Гаврилюк M.A. Электронные измерители RCL.- Львов, 1978, с. 85, рис, 68. I

(54)ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОСТАВЛЯКВДХ КОМПЛЕКСНЫХ ШПРОТИВЛЕНИЙ

(57)Изобретение относится к области электроизмерительной техники. Преобразователь составляющих ко шлексных сопротивлений (ПСКС) содержит генератор 1 синусоидальных натфяжений, преобразователь 2 комплексного сопротивления в напряжение, фазовращатель 3, переключатель 4, синхронный детектор 8, фильтр 9 низкой частоты, формирователь 5 модуля, аналоговый делитель 7, блоки 10, 11 виборки-хранения, дифференциальный усилитель 12 и формирователь 6 весовой функции злек- трическая схема которого приведена в описании изобретения. ПСКС имеет повьппенную точность преобразования составляющих комплексного сопротивления в постоянное напряжение. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

(Л

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может найти пpи feнeниe при построении измерителе составлякядих комплексных сопротив- лений.

Цель изобретения повышение точности преобразования составляющих ксьтпексного сопротивления в поста™ янное напряжение

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг,2 - структурная схема формирователя весовой функции; на фиг.З эпюры напряжений и весовых функций.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального напря сениЯ;, преобразователь 2 комплексного сопротивления в напряжение, фазовращатель 3, переключатель 4, формирователь 5 дуля, -формирователь 6 весовой ф-унк- ции, аналоговый делитель 7, синхрон-- ный детектор 8, фильтр 9 низкой частоты, два блока tO и 1t выборки-хранения и дифференциальный усилитель 12, причем выход генератора 1 соединен с входами преобразователя 2 комплексного сопротивления в напряжение и фазовращателя 3j а входы формирова теля 5 модуля и формирователя 6 весо вой функции соединены с подвижным контактом переключателя 4, К вкоду Числитель аналоговбго делителя 7 подключен выход преобразователя 2 комплексного сопротивления в напряжение, а к входу Знаменатель аналого вого делителя 7 - выход формирователя 5 модуля, выход аналогового дели теля 7 соединен с первьм входом синхронного детектора 8, вторым входом которого соединен первый выход формирователя 6 весовой функции, а выхо синхронного детектора 8 подключен к входу фильтра 9 низкой частоты, выхо которого соединен с информационными входами первого 10 и-второго 11 блоков выборки-охранения5 входам ущзавле НИН которых соответственно подключен второй и третий выходы формирователя 6 весовой функции. Выходы блоков 10 и t1 выборки-хранения подключены со- ответственно к суммирующему и вычитающему входам дифференциагеьного усилителя 12J выход которого является выходом устройства

Формирователь 6 весовой функции содержит компаратор t3j, первый вход которого является входом фортфова- теля. а второй вход подключен к обще

.

5

0 5

5

0

0

5

шине, причем выход компаратора 13 соединен с входами формирователей 14, и t5 импульсов и входом инвертора 16 и вторым неподвижным контактом переключателя 17, причем выходы формиро зателей t4 и 15 импульсов подключены к входам элемента ИЛИ 18, выход которого соединен с входом запуска генератора 19 импульсов и входом сброса счетчика 20, к счетному входу которого подключен выход генератора 19, Выходная шина счетчика 20 соединена с входами дешифраторов 21 и 22, выходы которых подключены соответственно к R- и S-входам RS-триггера 23, выход которого соединен с первым входом элемента И 24 и счетным входом счетчика 25, выходная шина счетчика 25 подключена к входам девшфраторов 26 и 27, выходы которых являются вторым и третьим выходами блока 6, старший выходной разряд счетчика 25 соединен с входом управления переключателя 17, первый неподвижный контакт которого соединен с выходом инвертора 16, а подвижный контакт .- с первым входом элемента И 24, выход которого является первьгм выходом блока 6.

Преобразователь составляющих комплексных сопротивлений работает следующим образом,Измерение активных составлякщих производится при установке переключателя 4 в положение I. При этом на вход формирователя 6 весовой функции поступает напряжение ) от генератора 1, блок 13 преобразует его в меандр y(t) signcosojt.

Выходные узкие импульсы формирователей 14 и 15, срабатывакщих соответственно по переднему и заднему фрон- /там y(t)j после суммирования в элементе .ИЛИ 18.синхронизируют работу кварцевого генератора 19 и сбрасывают счетчик 20 в нулевое состояние. Высокочастотные импульсы от генератора 19 считаются счетчиком 20, дешифрируя двоичные состояния которого, дешифратор 22 вьщеляет импульсы в моменты времени, соответствуницив t, tj, а дешифратор 21 - в моменты, соответствующие t, 14 Триггер 23 формирует по этим импульсам сигнал G(t) ; g, (t) + g(t), В зависимости от положения переключателя 17 элементом 24 осзтцествляется селекция либо весовой функции g-,(t), либо весовой

функции g,;.(t),.

314

Переключатель 17 управляется выходным разрядом счетчика 25, делящего частоту на выходе триггера 23 в число раз, достаточное для установле- НИН выходного сигнала фильтра 9. Дешифраторы 26 и 27 дешифрируют импульсы записи в блokи 10 и 11 выборки- хранения. Эпюры напряжений формирователя 6 представлены на фиг.З. На фиг.З принято, что счетчик 25 срабатывает при поступлении на его вход девяти импульсов.

С выхода формирователя 5 на вход Знаменатель аналогового делителя 7

поступает напряжение UpCt) , а с выхода преобразователя 2 на вход Числитель делителя 7 - напряжение U(t) (фиг,За). На интервале времени когда на вход синхронного детектора 8 из формирователя 6 поступает весовая функция g ( t) (фиг,3в), в синхронном детекторе 8 производится умножение частного от деления на g t). При этом на выходе фильтра 9 устанав ливается напряжение U+. Это напряжение по сигналу от формирователя 6 запоминается в блоке 10 выборки-хранения. Аналогично в конце интервала времени, когда на вход управления синхронного детектора 8 подается весовая функция g(t) (фиг,3г), в блок 11 выборки-хранения заносится напряжение и.о В результате вычитания в дифференциальном усилителе 12 на выходе устройства устанавливается напряжение

и и - и. 2ai3,gZ cos If,, На результат преобразования не влияют аддитивные дрейфы синхронного детектора 8 и фильтра 9..

Учитывая эти дрейфы, выходное напряжение усредняющего фильтра может быть записано:

оф M.

/1 „ , аналогична функционированию п

ао1фГ , Г UiCt) ,

а о dt + --- I TT ТГ рении синфазных составлякмцих,

пТJ. пТ J (UnCt)l

+ а

ос

Uo(t)

gjdt

ht

В случае измерения реактив тавляющих переключатель 4 пер в положение II, При этом на в формирователей 5 и 6 поступае жение Uo(t) KjU sinwt, где эффициент передачи фазовращат

В остальном работа преобра аналогична функционированию п

.nti nil

r.t,

X dt + Silt Ly±itl 1aoc

T illUo(t)lJ ПТ

X dt

55

(a

о 3k5

+ a

оф

осд)

Формула изобрет

1, Преобразователь составл комплексных сопротивлений, сод щий генератор синусоидального жения, преобразователь компле

a

If, +

ZsKft

Z cos2Ч ,;

а o;f

+ а

осд

a2j.6Z2,cos,,

«1.-:

аддитивный дрейф фг-шьтра 9$ аддитивный дрейф синхронного детектора 8,

Следовательно ,- , результат от а ф

ОСА f s зависит.

Весовые фунКции g,(t) и g,; (t) выбраны таким образом, что в результат преобразований не входят участки в зоне нуля знa eнaтeля, где погрешности аналогового делителя велики.

Выбор интервала времени t а весовых функций g(t) и ) определяется максимальным напряжением на входе Знаменателя минимальным напряжением, при котором он сохраняет свои метрологические характеристи- ки ,,

Тогда из уравнения

UdM«KcSinu t определяет значение

t - arcs in;-.

d MflKt

Весовая функция ) (фиг,36) принимает за период Т значения

5

t

t tg, t

1

0

5

t.t

tg 1 . Ч

0

5

аналогична функционированию п

,

g,(t)

lO t i tg,,

A весовая функция g4(t) принимает за период Т значения

g,(t)f

LO t tg,

Таким образом, в устройстве повышается точность за счет использования линейных участков работы аналогового делителя и исключение влияния аддитивного дрейфа фильтра и синхронного детектора на результат преобразования,

В случае измерения реактивных составляющих переключатель 4 переводится в положение II, При этом на входы формирователей 5 и 6 поступает напряжение Uo(t) KjU sinwt, где Кз коэффициент передачи фазовращателя,

В остальном работа преобразователя аналогична функционированию при изме55

Формула изобретения

1, Преобразователь составляющих комплексных сопротивлений, содержащий генератор синусоидального напряжения, преобразователь комплексного

сопротивления в напряжение фазовра- щателЬу переклЕочатель, синхронный детектор и фаггьтр низкой частоты, выход генератора синусоидального напряжения соединен с входами преобразователя комплексного сопротивления Е напряжение и фазовращателя и первьм неподвижным контактом переключателя второй неподвижньй контакт которого соединен с выходом фазовращателя, вы ход синхронного детектора соединен с входом фильтра низкой час-тотьц g . и ч а го щ и

с я тем„ , с целью

повьшения точности„ в него введены

формирователь модуля,, формирователь весовой функции, анапогов ый делитель,, два блока выборки хранения5 дифферен- . циалькый усилитель и форь-1ировагель модуля5 входы формирователя модуля к формирователя весовой функции соединены с подвияшьш контактом ггерекггюча- теля, выход форм1 1рователя модуля соединен с первык входом аналогового делителя, второй вход которого соедк- нен с выходом преобразователя комплексного сопротивления в напряжение., выход аналогового делителя соединен с первым вкодом сиахронного детекто ра, второй вход которого соединен с первым выходом формирователя весовой функций -второй и третий выходы которого соединены соответственно с входами управления первого и второго блоков выборки-хранения,,, информационные входы которых соединены с выходом фильтра низкой частоты, а их выходы соединены соответственно с cyм - иpyю- щим и вычита1сщим входами дифференциального усштйтеля, выход которого является выходом устройства

5

0 5 д

5

0

ui.Z

U,lt) ЩМ/

IMtll

v,m