Способ измерения параметров RC- и RL-цепей Советский патент 1993 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для автоматизации измерений параметров двухэлементных RC- и RL-цепей.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг. 1 представлена блок-схема одного из вариантов устройства, реализующего предлагаемый способ (в режиме измерения параметров RL-цепи); на фиг. 2 - пример построения измерительной RC-це- пи; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит формирователь 1 входного воздействия, выход которого через измерительную цепь 2 соединен в первым входом блока 3 сравнения, выход которого соединен с входом формирователя 1 входного воздействия, с первым входом масштабирующего блока 4 и входом ЭВМ 5, первый вход которого соединен с индикатором 6, а второй выход подключен ко второму входу масштабирующего блока 4, выход которого соединен с вторым входом блока 3 сравнения.

Устройство работает следующим образом (фиг. 3). При включении напряжения пиеэжз-й

тания на выходе блока 3 сравнения, в качестве которого может быть использован дифференциальный усилитель-ограничитель, скачкообразно возникает напряжение Us,

например, положительной полярности. Оно подается на вход формирователя 1, с выхода которого - на вход измерительной цепи 2 подается линейно изменяющееся напряжение Ut

Ui(t)-U3t/n ,

где TI - постоянная времени, определяющая скорость изменения воздействия.

На выходе измерительной цепи 2, которая может быть построена, например, на базе операционного усилителя, содержащего во входной цепи резистор Ro, а в цели обратной связи исследуемую RL-цепь, возникает напряжение (информативный сигнал) вида

ВД

Уз

ВоП

(Lx+ Rxt),

где Ro - сопротивление опорного резистора;

Lx, Rx - искомые параметры RL-цепи.

Это напряжение подается на инвертирующий вход блока 3 сравнения, на неинвертирующем входе которого присутствует опорный сигнал - промасштабированное выходное напряжение блока 3 сравнения

,

где Кн - начальное значение коэффициента масштабирования блока 4,

В момент времени, когда значение разности напряжений на входах блока 3 сравнения

AU U4-U2(t)

меняет знак, напряжение на выходе блока 3 сравнения скачкообразно, изменяет знак на противоположный и описанный процесс повторяется с учетом перемены знака,

В схеме возникают незатухающие релаксационные колебания, период которых Тн определяется из равенства

KHU31 з „ , р Тн.. .Rx-y).

Тн

2 ( КнГпЯр Lx /

Rx

Затем один из опорных параметров, определяющих период автоколебаний (гн , Кн, Ro) принудительно изменяется (уменьшается, увеличивается), что приводит к уменьшению

(увеличению) периода автоколебаний до достижения заданного значения величины период Тз..

На фиг. 1 изменение периода производится за счет изменения уровня сравнения

блока 3 сравнения путем изменения коэффициента масштабирования К масштабирующего блока 4.

Управление последним ведется микро- ЭВМ 5, которая измеряет текущее значение

периода автоколебаний и сравнивает с заданным значением периода Тз.

Если , выдается команда на дальнейшее изменение коэффициента масштабирования К масштабирующего блока 4, в

качестве которого может быть использован кодоуправляемый делитель напряжения.

При определенном значении достигается равенство ТКГз и процесс изменения периода останавливается.

МикроЭВМ фиксирует значение кода соответствующее Кз.

В результате аппаратурно формируется следующая система уравнений:

30

Тн

2 ( КнтНо - ) Rx

т- 2 ( КзгКр - Lx ) 3Rx

Решая систему уравнений относительно искомых параметров Lx, Rx получаем

40

U- rRo

ТнКз - Т3К„

Тн - Тз

Rx 2 rR0

Кн-Кз Тн -Тз

Аналогичные формулы получаются при изменении периода посредством изменения г, RO.

Для измерения параметров RC-цепи из- мерительная схема 2 строится по фиг. 2.

ЭВМ 5 по предварительно введенным значениям Кц, Тз и зафиксированным в процессе измерения значениям Кз, Тн, вычисляет искомые значения Lx, Rx, Cx. В общем виде формула для определения параметров RC- и RL-цепей представлена следующим выражением

, Тн, Кз, Тз),

где Пх - искомый параметр исследуемой цепи (Lx, RX. Сх);

a const - первоначальное значение параметра входного воздействия;

b const - первоначальное значение па- раметра опорного сигнала;

т(Кн, Тн, Кз, Тз).- линейная функция известного вида а, /3 {0 ± 1}. Значения а ,($ зависят от конкретной реализации способа. Таким образом, в предла- гаемом способе по сравнению с прототипом повышение точности достигается введением заданной величины периода текущих колебаний Тз, исключаются операции определения отношения текущего и началь- ного значений периода, определения отношения величины текущего значения изменяемого входного или опорного сигнала к величине их начального значения с сопутствующими им погрешностями.

Формула изобретения Способ измерения параметров RC- и RL-цепей, заключающийся в том, что подают на измерительную цепь сигнал прямо- угольной или линейно изменяющейся формы, сравнивают сигнал на выходе измерительной цепи с опорным сигналом, изменяют в момент равенства выходного и опорного сигналов полярность входного воздействия и полярность опорного сигнала, измеряют начальный период колебаний, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности, изменяют величину входного или опорного сигнала, измеряют период текущих колебаний, сравнивают его с заданной величиной периода Тз, повторяют изменения величины входного или опорного сигнала до момента равенства текущего периода заданной величины Т периода Тз. определяют величину значения изменяемого входного или опорного сигнала и определяют искомые параметры RL и RC-цепи по формуле

Пх aVffKH, Кз, Тн, Тз),

где Пх - определяемый параметр исследуемой цепи (Lx, Rx, Сх);

a const - начальное значение входного сигнала:

b const -: начальное значение опорного сигнала;

f(KH, Кз, Тн, Тз) - линейная функция известного вида:

a,ft {0± 1).

Использование: в измерительной технике и предназначено для автоматического измерения параметров RC- и RL-цепей. Сущность изобретениях целью повышения точности на измерительную цепь подают сигнал прямоугольной или линейно изменяющейся формы, сравнивают сигнал на выходе измерительной цепи с опорным сигналом, изменяют в момент равенства выходного и опорного сигналов полярность входного воздействия и полярность опорного сигнала, измеряют начальный период колебаний, изменяют величину входного или опорного сигнала, измеряют период текущих колебаний, сравнивают его с заданной величиной периода, повторяют изменения величины входного или опорного сигнала до момента равенства текущего периода заданной величине периода, определяют величину значения изменяемого входного или опорного сигнала и определяют искомые параметры RL-и RC- цепей по формуле Пх (Кн, Кз,Тз,Тн), где Пх - определяемый параметр исследуе- мой цепи (Lx, Cx, Rx); a const - начальное значение входного сигнала; b const - начальное значение опорного сигнала; f(KH, Кз, Тн, Тз) - линейная функция известного вида а, ± 1}. Зил. Чзяпа

6

Фиг.1

Сх

fe.Z

Фиг. 3

Ко Q

i i