Мостовой измеритель параметров пассивных двухполюсников Советский патент 1993 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, промышленной электронике и может быть использовано для измерения параметров объектов с двухполюсной схемой замещения, а также физических величин посредством параметрических датчиков, включаемых в мостовую цепь

Целью изобретения является уменьшение веса и габаритов за счет использования в качестве регулируемых уравновешивающих образцовых элементов только переменных сопротивлений

На чертеже представлена функциональная схема мостового измерителя параметров пассивных двухполюсников

Мостовой измеритель параметров пассивных двухполюсников содержит генератор 1 последовательностей импульсных сигналов, состоящий из последовательно, соединенных формирователя 2 прямоугольных, линейно изменяющихся и квадратичных импульсов, переключателя 3 и усилителя 4 мощности, электрический мост у индикатор равновесия Первую ветвь 0е.ктрического моста образует конденсатор (Cs) плеча отношения и последовательно соединенные конденсатор 6 (Се) резистор 7 (R) и катушка индуктивности 8 (), которые образуют объект измерения Вторую ветвь моста образуют последовательно соединенные цепь из шести элементов и резистор 9 (Rg) второго плеча отношения. Цепь из шести элементов содержит резистор 10 (Rio), параллельно которому включены последовательно соединенные конденсатор 11 (Ci), катушка индуктивности 12 () и резистор 13 (Rio). Параллельно катушке индуктивности 12 включены последовательно соединенные резисторы 14 (Rn) и 15 (RIB). Общий вывод объекта измерения и резистора 9 образует одну из вершин диагонали питания моста, которая заземляется. Другую вершину диагонали питания образует общий вывод конденсатора 5 и цепи из шести элементов. Выходы моста образуют общий вывод конденсатора 5 и объекта измерения, а также общий вывод резисторов 14 и 15. Эти два выхода электрического моста соединены с двумя входами индикатора 16 равновесия. Два выходных вывода усилителя мощности 4 образуют два выхода генератора последовательностей импульсных сигналов, которые соединены с двумя вершинами диагонали питания электрического моста. Синхронизирующий вывод генератора импульсов 2 образует третий выход генератора 1, который соединен с третьим входом индикатора равновесия 16, являющимся входом синхронизации. Общая шина индикатора образует его четвертый вход, который заземлен.

В генератор 1 входит каскад синхронизации, который построен на основе автоколебательного мультивибратора. Один выход его соединен со входами формирователей прямоугольных, линейно изменяющихся и квадратичных импульсов, а другой - образует выход синхронизации генератора (третий выход). Формирователь прямоугольных импульсов выполнен на основе заторможенного мультивибратора на операционном усилителе (ОУ). Формирователь импульсов линейного изменяющегося напряжения (ЛИН) построен на основе последовательно включенных заторможенного мультивибратора на ОУ и генератора ЛИН на ОУ. Формирователь квадратичных импульсов выполнен на последовательно соединенных упомянутых выше заторможеннном мультивибраторе, генераторе ЛИН и HHterpaTOpe на ОУ. Выход заторможенного1 мультивибратора здеоь подключен также к- выводу сброс интегратора. Перечисленные каскады образуют формирователь 2 импульсов. В качестве переключателя 3 выбран переключатель типа ПР2-10П1НВР(К), а в качестве усилителя 4 мощности - эмиттер- ный повторитель. В качестве индикатора 16 равновесия использован осциллограф. Мостовой измеритель работает следующим образом. В исходном состоянии напряжения

на выходе моста равны нулю. Вначале коммутаторам 3 подключаем к мосту прямоугольные импульсы генератора 1. При воздействии очередного прямоугольного

импульса в установившемся режиме в ветвях моста устанавливаются неизменяющиеся напряжения. Напряжение неравновесия зависит только от значений емкостей конденсаторов 5, 6 и сопротивлений резисторов 9, 10. Однократной регулировкой значения сопротивления уравновешивающего резистора 10 приводят плоскую вершину сигнала неравновесия к нулю и тем самым выполняют первое условие равновесия. Равновесие моста здесь и далее отмечают по индикатору равновесия 16. Далее посредством переключателя 3 подают на мост импульсы линейно изменяющегося напряжения с генератора 1. При воздействии

очередного такого импульса в измерительной диагонали моста после окончания переходного процесса устанавливается импульсный сигнал с плоской вершиной, которая зависит с учетом выполнения первого

условия равновесия от значений сопротивления только одного уравновешивающего резистора 13. Однократной регулировкой его приводят плоскую вершину сигнала неравновесия к нулю и выполняют второе

условие равновесия. После этого переключателем 3 подключают к мосту импульсы квадратичной формы с генератора 1. При поступлении очередного импульса этой формы в измерительной диагонали моста

после окончания переходного процесса устанавливается импульсный сигнал с плоской вершиной, которая зависит с учетом выполнения первых двух условий равновесия от значения сопротивления третьего

уравновешивающего резистора 15. Однократной регулировкой его приводят плоскую вершину сигнала неравновесия к нулю и выполняют третье условие разновесия. Отсчет искомых значений величин берется

из выражений, полученных на основе условий равновесия:

C6 RioC5/Rg,

(R9Rio+R9Ri3+RioRi3)/C5Rio, U Li2Cii(RgRi4+R9Ri5+RioRi5-RioRi4)/

/CsRio(Ri i+Ri5).

Из них видно, что при третьем уравновешивании при необходимости можно регулиро- вать значение сопротивления резистора 14. После трех уравновешиваний в измерительной диагонали остаются короткие экспоненциальные всплески, поэтому мостовую цепь можно считать квазиуравновешенной.

Таким образом, данный мостовой измеритель позволяет уменьшить вес и габариты за счет использования в качестве регулируемых уравновешивающих образцовых элементов только переменных сопротивлений. Уравновешивание моста раздельное, что перспективно для автоматических измерений. Полярность выходного сигнала моста однозначно определяет направление регулирования соответствующего переменного сопротивления при каждом из трех уравновешиваний. Для объектов измерения с разнородными реактивными элементами в их схемах впервые получен мостовой измеритель с уравновешиванием только резисторами переменных сопротивлений. Ранее это было известно только для объектов измерения с однородными реактивными элементами.

Формула изобретения Мостовой измеритель параметров пассивных двухполюсников, содержащий генератор импульсов, два выхода которого соединены с двумя вершинами диагонали питания электрического моста, первое пле чо которого образовано первым конденсатором, второе - клеммами для подключения объекта измерения, схема замещения которого состоит из последовательно соединенных второго конденсатора, первого резистора и первой катушки индуктивности, третье плечо - последовательно соединенными третьим конденсатором и второй катушкой индуктивности, параллельно которым под-

ключен второй резистор, а четвертое - третьим резистором, индикатор равновесия, первый вход которого соединен с первой вершиной измерительной диагонали

5 электрического моста образованной общими выводами первого и второго плеч электрического моста, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов за счет использования Б качестве регулиру10 емых уравновешивающих образцовых элементов только переменных сопротивлений, в него введены четвертый, пятый и шестой резисторы, а в качестве генератора импульсов используется генератор последователь15 ностей импульсных сигналов прямоугольной формы, линейно-изменяющейся и квадратичной, при этом четвертый и пятый резисторы соединены последовательно и включены параллельно второй катушке ин20 дуктивности третьего плеча, между вторым выводом которой и общим выводом второго и третьего резисторов включен шестой резистор, общие выводы четвертого и пятого резисторов третьего плеча образуют вторую 25 вершину измерительной диагонали электрического моста, соединенную с вторым входом индикатора равновесия, третий вход которого соединен с третьим выходом генератора последовательностей импульсных

30 сигналов прямоугольной формы, линейно- изменяющейся и квадратичной,а четвертый вход индикатора равновесия соединен с общей шиной, с которой соединена также вторая вершина диагонали питания.

Использование при измерении физических величин, в частности в измерителях параметров двухполюсников. Сущность изобретения, уменьшение веса и габаритов за счет использования в качестве регулируемых уравновешивающих образцовых элементов только переменных сопротивлений. Измеритель содержит последовательно соединенные генератор 1 последовательностей импульсных сигналов прямоугольной формы, линейно-изменяющейся и квадратичной, электрический мост и индикатор 16 равновесия Первая ветвь моста состоит из конденсатора 5 и объекта измерения 6, 7 и 8, общий вывод которых образует первый выход мостовой цепи, вторая ветвь его содержит два последовательно соединенных сопротивлений 10, 9. параллельно первому из них включены последовательно соединенные конденсатор 11, катушка 12 индуктивности и резистор 13, параллельно катушке индуктивности включены два последовательно соединенных сопротивления 14, 15 общий вывод которых образует второй выход мостовой цепи 1 ил