Цифровой измеритель сопротивления,емкости и индуктивности Советский патент 1975 года по МПК G01R27/26 

латаемого измерителя сопротивления, емкости и индуктивности.

Измеритель содержит перестраиваемые гетеродины 1 и 2, генераторы 3 и 4 синусоидального папряжения соответственно, основной и перестраиваемый смесители 5 и 6 соответственно, фнльтры 7 и 8, источник 9 напряжения ностояпного тока, коммутаторы 10 и 11, частотозавпоимую измерительную цень 12, состоящую нз П31мерявмого и образцового элементов 13 и 14, соответствен по (при измерений елшостй образцовый и из меряемый элементы меняются места-ми), фазовременной формирователь 15 (формирователь временных интервалов, соответствующих фазовому сдвигу между нанряжениями на выходе измерительной цепи 12), время-импульсный преобразователь 16 напряжения постоянного тока, интегратор 17, формирователь 18 разностных интервалов, умножитель 19 частоты, содержащнй узлы всномогательного генератора 2, а также делитель 20 частоты на 8, формирователь 21 нериода умноженной частоты, частотный компаратор 22 (устройство автоподстройки частоты вспомогательного генератора 2), устройство управления 23, цифровой измеритель 24 отногиения временных интервалов.

Предлагаемый цифровой измеритель работает следующим образом.

Сигналы основного генератора 3 синусоидального напряження и гетеродина 1 подаются на смеситель 5, разиостная частота па выходе которого выделяется фильтром 7. Сигналы вспомогательного генератора 4 сипусопдального напряжения и гетеродина 2 подаются на смеситель 6, разностная частота на вы.ходе которого выделяется фильтром 8. Гетеродины 1 л 2 нерестраашаются в сравнительно узких пределах напряжениями постоянного тока, поступающ.и.ми на их управляющИе входы.

Частота на выходе В1опомогательного генератора 4 в восемь раз больше частоты основного генератора 3. В ноложении а коммутатора 10 выходной сигнал генератора 3 частоты со поступает «а вход частотозавнсимой цепи 12, с выхода которой (общая точка измерительного н образцового элементов 13 и 14) и с выхода основного генератора 3 сигпа.чы поступают на фазовременной фар1М(Ирователь 15, выделяюЩИЙ интервал времени 1ф, соответствующий фазовому сдвигу

1 wLx/1

Ф a-ctg ,(1

где LX - индуктивность катушкй, R - ее активное сопротивление, Ra - образцовое сопротивление.

Выход время-импульсного формирователя 15 подключен ко входу формирователя 18 разностных интервалов, на второй вход которого поотуиает времевной интервал, соответствующий периоду умноженной в восемь раз частоты вспомогательного генератора 4, выделяемому формирователем 21 периода умноженной частоты. Частота вспомогательного генератора 4 с помощью триггерного делителя 20 частоты

делится в восемь раз, после чего поступает на частотный компаратор 22, на второй вход которого подан сигнал основного генератора 3. Частотный компаратор 22 выделяет Сигнал 5 управления гетеродином 2, осуществляя тем самым синхронизацию частот основного и вспрмогательного генераторов 3 и 4 в отнощенин 1:8.

0 Таким образом, временной интервал, сформированный формирователем 21 периода VMт

ноженной частоты, равен-о- где Т -период

выходного сигнала основного генератора 3. 5 Формирователь 18 разностных временных

Т

интервалов сравнивает интервалы 1ф н-;г- и

т выделяет их разность . Интегратор 17

0 нреобразует этот разностный сигнал в напряжение, управляющее гетеродином 1. Частота последнего и соответственно частота со на выходе генератора 3 HSiMeHHencH до тех пор, пока сигнал рассогласования не сводится к

ф

- ± т

нулю. Поскольку t,|

2л

т условне рав.}ювесня tP g-означает . е. tg(p 1.

30 При этом из выражения 1 находим wLx I

(2)

R-, + Ra

Если

дооротагость катуЩ|К1П велика, т. е.

п

, нолучаем приближенноLX K- -Т, (3) 5

т. е. измеряемая индуктивность пропорциональна периоду выходного сигнала основного генератора 3. Есл-и и RO сравнимы, то

г ;и„Ко, А

40 /. +

где Uo - нанряжение на выходе источника 9 напряжения постоянного тока, поступающее через положение б коммутатора 10 на частотозависимую цепь 12; 0 - напряжение на 45 пыходе частотозавпсимой цепи 12.

Это напряжение с помощью время-имиульспого преобразователя 16 преобразуется во временной интервал iz50, -rj -, i-oRc,

(5

- К

где /. - коэффициент пропорциолальности. Pis выражений (2) и (5) следует, что

(6)

Lx

:U,R.,

где К

, Т. е. измеряемая величина,

пропорциональная отнощению временных интервалов Т и 2- Измерение отношения осуще60 сттвляется разн овременио: в первом такте, соответствующем положению а ,ко1ммутаторов

,, 10,и 11, определяется Т, а во втором такте,

соответствующем положению б коммутаторов

10-и 11, Определяется t. В третьем такте циф65 ровой измеритель 24 отнощения временных

интервалов выполняет обработку кодов Г и ts, вырабатывает код отношения.

Управление коммутаторами 10 и 11 и цифровой измеритель 24 отношения вр еменных интервалов осуш,ествляется устройством управления 23. Измерение емкости производится аналогично, так как емкостные и индуктивные цепи дуальны.

При измерении сопротивлений образцовый кондеисатор может быть выбран с весьма ма.лымя потерями, так что отпадает необходимасть в вьшолненИИ второго такта преобразования.

Предмет изобретения

1. Цифровой измеритель сопротивления, емкости и индуктивйости, содержаихий управля.емый генератор синусоидального напряжения (например, на основе перестраиваемого гетеродина, смесителя «фильтра нижних частот), подключенный ко входу частотозависимой цепи с образцовые и измеряемым элементами, и преобразователь «вменения параметров цепи в напряжение, вход которого подключен к выходу -цепи, а его выход подключен к управляющему входу генератора, формирователь периода выходного сигнала генератора, цифровой измеритель периода и два коммутатора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешностей при измерении, в него введены источник напряжения постоянного тока, время-импульсный преобразователь и цифровой

измеритель отношения временных интервалов, причем выход источника напряжения постоянного тока подключен ко входу измерительной цеПИ, вход время-импульсного преобразователя подключен к выходу измерительной дети, входы цифрового измерителя отношения временных интервалов подключены к выходам время-импульсного преобразователя напряжения и формирователя периода выходного сигнала геиератора через первый коммутатор,

0 управляемый синхронно со вторым коммутатором, входы которого подключены к выходам генератора синусоидального напряжения и источника напряжения постоянного тока.

5

2. Измеритель но н. 1, отличающийся тем, что преобразователь изменения параметров измерительной цепи в напряжение содержит фазовременной формирователь, умножитель частоты генератора в 8 раз (например, на ос0нове вспомогательного управляемого генератора с триггерпым делителем частоты на 8, синхронизированного по выходу с основным генератором), формирователь периода умноженной частоты, формирователь разностных

5 интервалов и интегратор, причем выходы фазовремепного формирователя и формирователя периода умпожеипои частоты подключены ко входам формирователя разностных интер0валов. 15ыход иослодиего подключен ко входу иитегратора, выход которого соединен с перестр а;. 15ае мы м гетерод;iном.