Способ измерения параметров комплексного двухполюсника Советский патент 1990 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано, для измерения параметров комплексного двухполюсника.

Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение функциональных возможностей за счет измерения двух параметров исследуемого комплексного двухполюсника, определения схемы замещения и характера сопротивления измеряемого комплексного двухполюсника, снижения числа аналоговых операций.

На фиг. 1 изображена измерительная схема, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 - векторные круговые диаграммы положения потенциальных точек соответствующ11х вершин мос товых измерительньгх цепей ( а и б - для мостовых измерительных цепей, исследуемый двухполюсник в которых имеет емкостный характер сопротивления} D и 2 для мостовых измерительных цепей, исследуемый двухполюсник в которых имеет индуктивный характер сопротивления).

Измерительная схема, реализующая

;предлагаемый способ, содержит генератор 1 гармонических сигналов, к зажимам которого подключены две мос- . товые измерительные цепи, составленные из трех ветвей, первая составлена .из последовательно соединенных образцовых элементов 2 (с активным характером сопротивления) и 3 (с реактивным ха- рактером сопротивления), вторая ветвьоел

05

to

Нз последовательно соединенных иссле Дуемого двухполюсника 4 с последовательной или параллельной схемой за- йещения (активное сопротивление 5, а реактивное 6) и образцового регули- руемого элемента 7, третья ветвь - Из последовательно соединенных образцовых элементов 8 (с реактивным ха- 1|актером сопротивления) и 9 (с актив (ым характером сопротивления), фазо- Цетр 10, дифференциальный вольтметр 111, зажимы 12 и 13 подключены парал- : ельно к измерительным диагоналям Цостовых измерит ельных цепей.

I На фиг. 2 аЬ - вектор напряже- Ция питания мостовых измерительных 1|епей Uf,; cd, cd - векторы напряже- 1|ий небаланса основной и дополнитель 1|ой мостовых измерительных цепей Hcd соответственно; С - фазовый (двиг напряжения небаланса Усс} отно- с ительно напряжения небаланса Ugj; M i положение потенциальной точ Ии измерительной вершины, общей для с|беих мостовых измерительных цепей Ц фазовый сдвиг после р егулировки об 1 азцового элемента 7; 1„, nctp.- 1 екторы токов в общей ветви при пос- л едовательной и параллельных схемах З1амещения исследуемого двухполюсника

Кроме того, для унификации схем и упрощения расчетов элементы мостовых и{змерительных цепей обозначены А, В, Q, D, Е, F, N-. Для обозначения х|арактера сопротивления элементов ок л:о букв введены показатели в виде О и ±.1 (О - у активных сопротивлений или активной составляющей комплекс- Hioro сопротивления, (+1) - реактив- н1ое сопротивление с индуктивным ха- р актером сопротивления, а (-1) - с емкостным характером сопротивления).

Например, А°, D° - это элементы только с активным характером сопротивления; А, D - элементы с индуктивным характером сопротивления; , D - элементы с емкостным характером сопротивления.

Операции перемножения таких элементов показаны в табл. 1.

Для пояснения сути способа измерения параметров комплексного двухполюсника, определения характера и схемы замещения его и подтверждения правильности способа математическими расчетами рассмотрим измерительную схему (фиг. 1) для случая, когда ветви мостовых измерительных цепей, со

,г: ,г

20 25

0

5

0

-держащие только образцовые элементы, составлены из элементов D°, Е | № F , причем величины всех этих сопротивлений равны между собой. Это позволяет расположить потенциальные точки d и d таким образом на круговой диаграмме (фиг. 2), что линия, проведенная чере;з эти две точки, перпендикулярна Виктору напряжения питания мостовых измерительных цепей Up. Возможны и другие сочетания характеров сопротивлений указаHHSFX элементов, позволяющие получить указанную квадратуру. Например, D, Е №. F или D ЕП N Е- и т.д.

Схема замещения исследуемого комплексного двухполюсника определяется сразу же после включения его в измерительную схему по величине фазового сдвига Ц , нзмеряемог о фазометром, если , то схема замещения последовательная, если (J 1 180° - то параллельная.

На фиг. 2 показано построение углов ( для комплексного двухполюсника с емкостным характером сопротивления с последовательной и параллельной схемами замещения, данные расчетов для построения приведены в табл. 2 (№ 2), на фиг. 2в показано построение углов q для комплексного двух- полюсника с индуктивным характером сопротивления по данным согласно табл. 2 (№10).

Расчеты, приведенные в табл. 2 . для других значений, Показали, что для получения однозначной информации при определении схемы замещения величина образцового регулируемого элемента в исходном состоянии долж- ;на быть больше величины сопротивления каждой из составляющих комплексного двухполюсника.

После выявления схемы замещения производят регулировку образцового элемента до получения величины фазового сдвига на выходе фазометра 10, равного 180, фиг. 26 (для емкостного двухполюсника), фиг. 2г (для индуктивного), оба случая показаны для последовательной схемы замещения. При этом, если сигнал на выходе дифференциального-вольтметра меньще нуля, то характер реактивного сопротивления исследуемого двух- полюсника емкостный (С;() ,. если этот сигнал больше нуля, то индуктивный (Ьд).

,сх

5 .

Определение параметров комплекс- ного двухполюсника производится по формулам из условия, что в момент, когда Ср , в комплексных выражениях для напряжений небаланса реальная их часть равна нулю, а амплитуда каждого из сигналов определяется только мнимой частью.

Для комплексного двухполюсника с последовательной схемой замещения с емкостным характером сопротивлени мостовой измерительной цепи при общем обозначении цепи А, Q, Е DO, N, , Е D N F, Q RO имеем 2 2

Uj,

Ro Un UU-Q где R. - сопротивление регулируемог

элемента;

Ди - сумма амплитуд напряжений небаланса мостовых измерительных цепей;

(J - круговая частота питания мостовых измерительных цепей.

Для комплексного двухполюсника с индуктивным характером сопротивлени при общем обозначении цепи А , в , Q, , D°, N , F- имеем

г 5о1Ул14.У

т о(и +uu2)

Для комплексных двухполюсников ка с емкостным, так и с индуктивным характерами сопротивления определяются по общим формулам

А - yllAy. в R

О U2 -uuz - а .Для комплексного двухполюсника с параллельной схемой замещения методика определения его параметров аналогична.

Результаты расчетов приведены в табл. 3.

, Применение способа измерения параметров комплексного двухполюсника и измерительной схемы, реализующей его, позволяет расширить функциональ ные возможности за счет определения схемы замещения, характера комплекс- ного сопротивления и возможности из- мерения параметров комплексного двух627

полюсника с разными схемами зЙмеще- ния и разными характерами сопротивлений, повысить точность измерения параметров за счет использования только амплитудных соотношений между напряжениями небаланса и питания мосто- измерительных цепей.

10 Формула изобретения

Способ измерения параметров комплексного двухполюсника, заключающийся в том, что измеряют фазовый сдвиг между напряжениями небаланса, о т- 5 личающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерения, определяют по величине фазового сдвига схему замещения исследуемого 0 двухполюсника, устанавливают сдвиг 180, определяют при этом характер сопротивления комплексного двухполюсника по знаку разности амплитуд напряжений небаланса, а параметры ком- 5 плексного двухполюсника определяют по .формулам:

при последовательной схеме замеще- ния исследуемого двухполюсника

А RX 0(и -uu2)/(Un +ДГ);

G В Q.Un-uu/(u + диЪ;

GX (и + &U)/Q-Uh bU-CO ; LX Q UnuU/CO(u2 + Ди);

при параллельной схеме замещения исследуемого двухполюсника

А RX Q(u2 + диЪ/(и -ьиЪ;

в Q(Un -ь Ли)/2и

с (у(и +U и); ,,

LX Q(U +Ди2)/СО 2и2.Ди ; . где А - активное сопротивление иссле- Q дуемого двухполюсника;

В - реактивное сопротивление исследуемого комплексного двух-- полюсника;

О - сопротивление регулируемого e . элемента;

R г

Х f

Т,., - параметры исследуемого комплексного двухполюсника;

и - амплитуда напряжения питания Q -мостовых измерительных цепей;

Ди - сумма а тлитуд напряжений небаланса мостовых измеритель- ных цепей.

Таблиц

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексного двухполюсника (КДП). С целью расширения функциональных возможностей после включения КДП в измерительную схему автоматически определяют схему замещения по величине фазового сдвига, фиксируемого фазометром между сигналами небаланса, и при этом, если φ*98180°, то схема - последовательная, если φ*98180° - то параллельная. Характер реактивного сопротивления КДП определяют по разности амплитуд напряжений небаланса, фиксируемой дифференциальным вольтметром. По формулам вычисляют два параметра КДП, причем вычисление параметров КДП производят после регулировки образцового ДП, включенного в ветвь с исследуемым КДП, до получения 98ф=180°. 3 табл., 2 ил.

Таблица 2

му не выполнено

.9

1615627

10

Продолжение табл.2

Ав..

Упкл

н38М

Фие 1

JlWf.