Изобретение относится к области злектроизмерительной техники и предназначается для измерения малых отношений квадратурных составляющих комплексных электрических паjD&MefpoB 13 непрерывном диапазоне частот от десятков гц до единиц Мгц по двух- и трехаажимной схеме.
Известное устройство содержит измеритеЛьйую мостовую цепь, состоящую из генератора рабочей частоты, уравновешивающего усилителя, исследуемого и образцового объектов. Ни выходе уравновешивающего усилителя, охваченного обратной связью, включен управляемый делитель напряжения, управляющий сигнал на который поступает с выхода фазового детектора, подключенного к выходу выщеупомянутого делителя напряжения через Последовательно соединенные вторичную обмотку трансформатора, подключенного к выходу генератора рабочей частоты, и усилитель переменного напряжения.
Недостатком известного устройства является резкое снижение точности при измерении малЫх отношений квадратурных составляющих исследуемого комплексного объекта, обусловленное частотно-фазовой и временной нестабильностью измерительных цепей при работе в широком диапазоне частот, неточностью установки фазы опорного напряжения, осуществляемой фазовращателем, и нестабильностью Нуля фазочувствйтельных детек торов.
Предлагаемое изобретение отличается от известного тем, что в цепь измерительной мостовой цепи включен вспомогательный образцовый элемент с переменным модулем проводимости, одним выводом подключенный к выводу исследуемого объекта; вторые выводы образцового элемента н исследуемого объекта через коммутатор подключены ко входу уравновешивающего усилителя, выход которого соединен с амнлитудным и фазовыми детекторами с включенными на их выходах регистрирующими на частоте коммутации устройствами.
Такое устройстве позволяет повысить точность и стабильность измерения малых отношений квадратурных составляющих комплексных электрических параметров в непрерывном диапазоне частот.
На чертеже представлена схема описываемого устройства.
В цепь включены генератор 1 рабочей частоты, исследуемый объект 2, образцовый объект 5 с переменным модулем комплексного сопротивления 4, коммутатор 5, уравновешивающий усилитель 6, амплитудный детектор 7, фазовый детектор 8, регистрирующие устройства 9 и 10, фазосдвигающее устройство //, 0 генератор 12, управляющий коммутатором.
Устройство работает следующим образом.
При подключении образцового объекта 3 с перемениым модулем комилексного сопротивления 4 ко входу уравновешивающего усилителя 6 входное напрял ение усилителя, создаваемое напряжением генератора 1 рабочей частоты, компенсируется напряжением, действующим на выходе уравновешивающего усилителя через пепь обратной связи так, что при бесконечно большом коэффициенте усиления усилителя 6 результирующее напряжение, действующее па вход,е усилителя, стремится к нулю, а напряжение на его выходе определяется выражением
UY Ur-- - e(4 , /Уо/
е и
- напряжение на выходе уравновешивающего усилителя при подключении к его входу исследуемого объекта;
Uf- напряжение на выходе генератора рабочей частоты;
/УО/ - модуль проводимости образцового объекта;
/Yj./-модуль проводимости исследуемого объекта;
tp - аргумент комплексной проводимости исследуемого объекта, определяемый по формуле
tg- , в которой g и
&Д- - активная и реактивная составляющие нроводимости исследуемого объекта, представленного по параллельной схеме замещения;
«Q- аргумент комплексной проводимости образцового объекта, определяемый по формуле
/.Р Лу/
tg , в которой о и
о
Ьд - активная и реактивная составляющие проводимости цепи обратной связи уравновешивающего усилителя, представленной по нараллельной схеме замещения.
При подключении образцового объекта 3 с переменным модулем ко входу уравновешивающего усилителя 6 напряжение па его выходе равно:
,. /ro//N-g с/кп -т- е,
° /Ко/
где иy-Q -напряжение на выходе уравновешивающего усилителя при подключении к его входу вспомогательного образцового объекта; /YO/--модуль проводимости вспомогательного образцового объекта;
о - аргумепт комплексной проводимости вспомогательного образцового объекта, определяемый но
формуле фо arc tg- , в кото 0
рой go и 6о - активная и реактивная составляющие проводимости вспомогательного образцового объекта, представленного по параллельной схеме замещения.
Модуль проводимости вспомогательного образцового объекта 3 устанавливается равным модулю комнлексной проводимости исследуемого объекта. Точность установки равенства модулей легко прокоптролировать с помощью обычного амплитудного детектора/и регистрирующего устройства 9 переменного тока (напряжения) частоты коммутации. При необходимости процесс установки равенства модулей нроводимости может быть легко автоматизирован, если входной сигнал амплитудного детектора использовать в качестве управляющего. В результате па фазовый детектор 8, в качестве которого используется обычпый фазовый детектор, подается фазомодулированное нанря/кение, фаза которого изменяется с частотой коммутации. На
выходе фазового детектора 8 выделяется неремепное напряжение, амплитуда которого Ua прямо пропорциональна абсолютной разности фаз переменных напряжений U. и t/Ko и не зависит от величины фазы опорного напряжепия, снимаемого с выхода фазосдвигающего устройства 11. Амплитуда Us равна Us к(), где к - коэффициент нропор- циональности. Так как всномогательный образцовый
объект 3 выбирается таким же по характеру проводимости, как и исследуемый объект, и практически не содержит квадратурной составляющей, то при условии, что gjc. ,г или 8х х можно записать:
Us . .vgx
Величина этого напряжения подается на регистрирующее устройство 10, проградуированное в единицах отношения квадратурных составляющих.
Предельное значение фазовой девиации, которую можно измерить предполагая, что ком- . мутатор идеальный и всномогательный образцовый объект не имеет квадратурных состав-. ляющих, определяется значениями входных, сигналов и флюктуационным порогом, зависящим от типа применяемой фазоизмерительной схемы. В частном случае при построении
фазоизмерителя на основе сумморазностных. схем измерения фазы флюктуационный порог не может составлять порядка (3-4) сек. При этом схема фазоизмерителя оказывается некритичной к наличию амплитудной модуляустановки модуля проводимости вспомогательного образцового объекта.
Предмет изобретения
Устройство для измерения отношений квадратурных составляющих комплексных электрических параметров, содержащее мостовую измерительную цепь, генератор рабочей частоты, уравновешивающий усилитель, исследуемый и образцовый объекты, фазовращатель и регистрирующее устройство, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и стабильности измерения малых отношений
квадратурных составляющих комплексных электрических параметров в непрерывном диапазоне частот, в цепь измерительной мостовой цепи включен вспомогательный образцовый элемент с переменным модулем проводимости, одним выводом подключенный к выводу исследуемого объекта, а вторые выводы образцового элемента и исследуемого объекта через коммутатор подключены ко входу уравновешивающего усилителя,- выход которого соединен с амплитудным и фазовыми детекторами с включенными на их выходах регистрирующими на частоте коммутации устройствами.
