Устройство для измерения комплексных величин Советский патент 1976 года по МПК G01R27/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ВЕЛИЧИН

1

Изобретение относится к электриизмерительной технике, может быть использовано для измерения параметров пассивных комплексньтх величин переменного тока, например, при измерении активной и реактивной состав-5 ляюших комплексного сопротивления, и для построения преобразователей этих параметров в скалярные величины.

Известно устройство для измерения комп- лекснь х величин, содержащее генератор пе- Ю ременного тока, параллельные ветви с образ- иовыми и регулируемыми элементами, иа- входе одной из которых включены блок с.- коэффициентом передачи, зависящим, например, нелинейно, от измеряемых илитрегули- IS руемых параметров, и узел алгебраического сложения выходных величин вежвей. Такому устройству присущи плохая сходимость, зависимость чувствительностей от пвремешп 1Х параметров цепи, нелинейная зависимость /20 выходного сигнала измерительной цепи от отклонений переменных параметров.

Для многих практически важных случаев эти недостатки должны быть сведены к минимуму ,для чего необходимо изменить вы- 2S

Ходной сигнал устройства на величину зависящего от измереняемых или регулируемых параметров коэффициента передачи блока,-включенного на входе одной нз ветвей, не изменяя условия равновесия устройства.

Цель изобретения - повышение чувствительности устройства - достигается тем. что в предлагаемое устройство введен суммирующий усилитель, к| одаохгу входу которого подключен выход генератора, н друго-f му - ВЫХОД упомянутого блока с коэффициентов передачи, завнсяшим от измеряемых ипи регулируемых парометров, а к выход5г суммирующего усилитйля - входы .

В настоящем устройстве вь ходной сигнал .изменен: на величину зависяшего от лзме- ряемых или регулируемых параметров коэф фициента передачи (в обшем случае комп- |лексного) блока, включенного на входе одной из ветвей-Это позволяет такж,е обеспе чить желаемый характер зависимости чувствительностей устройства от изк геряемых |Параметров (например, обеспечить постоянство чувствительностей во всем диапазоне и;ъ ;е;:ЗНИй./; сформировать сигналы, ликойно jan-icsmko от отклонений нзмеряемь х пара- лл/:троь комплексной зелкчинь; от установпе :jx значе;:гп Rpw ::;o6oii зэлкчи; е этих от.слонепли;, i: т. и 1 у:1Л::,с.:. Иол..кт::-,,.;:л .u;r;ib имет . u; , ;. i:;-. ::-.i..,. .:-.:а структу1:;;1ая .c:.u ,. Гч:- -;хл; лг фиг. 2 - вариант уст У . обеспечена линеаризаПО Г г 1 с:ГЛЭйст:,и j::MKHi уравновешква ЦИЯ Б , ::.-: лозатс л:::.-1О, лучшая сходимость; НИЯ И, С} - В:.1..--;1;гг, ij котором обеспечена фиг, i::c постоянст ::; чувствительности к изме- ряо.гым па;-аметрам комплексного сопротив .леник во геем ;г.апазоке измерения; на фиг. 4 - Bapnairv реализации нулевой цепи, облагающей -.-С:,-л-т достоинствами обычной 4eTb pex :iG-::efi ,;эстовой цепи и в то же зоег.;я обесугечИБающеп линейную зависимов Бь:хОГг:ого сиглала от измеряемого или rervriupyeMoro ;:ммятанса цепи. Нзобракэаиое на фиг. 1 устройство со.зржит ветвь, па входе которой включен блок 1 с коэффициеитом передачи K-j, зависящим по меньшей -.ispe от одного переХюнного паоаметра (измеряемого или регу- 7;ируемо.-о), а на аыходе - блок 2 с коэф игйциентом передачи зетвь с 6noKov(3 с коэфх|)кииектом передачи KQ. включенную параллельно первой зетвг;. и ветвь с блоК1.N: 4 г, ко,;1ффицт1епгом гхредачтх K/j, зклю ,::;:„ ;1а:;,;.;лельг1О блоку 1, узел питания нотзей Ct, (БХОДЬ. петвей цепи), узел .е-;:,гя й .; ходн121Х величкн ветвей S . Кроме того, 3 состав устройства входя : cyMN-in;::у:ь:лИй ус1г:;ите: ь 5 с коэффициентом усиления - i; одному входу которого подк.;1с.--(;н ВЫХОД генератора питания 6 ( АЭ), к другому - выход блока 1 с ксэсфициемтох передачи Kj (сигнал Ai), 6 к ьыход) усилителя о подключены входы ветвек (узел О- ). Выходце ; сигнал устройства {фиг, 1) оиоедел.чется Eb:pa/KeHnevi ,-. а :1;п-аю1:иь1 вет)зи А„- выражением 4 K,(,Kjj,) ( -Г -«; Подставив43) в (1), получаем Чь« (4«. , |Л, aoc/aio.,i,o -сльшом к, ( С i -.- я, /п,,. -- 1И, -И2(Я.К,)Л(5) Е пз1;;;ст:ю:,г устройстве с конфигурацией ветьс-и, показадкой на фиг. 1, при питании ветвей только выходной величиной генератора (А) выходной сигнал имеет L /:Яз- Л«,-«.) «) ОЫХ, КЗ выражений (5) и (6) видно, что услоEHie равновесия в обоих случаях одно и то Как следует из выражения (5), в настоящем ютройстве выходной сигнал изменяется в К j раз (KI - коэффициент передачиблока, включенного на входе одной из ветвей). При выводе выражения (5) полагалось, что в усилителе 5 вьгчитаются сигналы Ад и Знак алгебраического сло;к ;:ния устанавливается таким образом, чтобы выходная величина блока с коэффициентом передачи KI в результате воздействия на цепь поддерживалась постоянной. Если бы, например, в цепи фиг. 1 коэффициент передачи блока 2 был положительным, а коэффициент передачи блока 1 отрицательным) то в усилителе 5 должно бььло бы происходить сложение сигналов. На фиг, 2 показан, вариант устройства для измерения ii и Q индуктиБ.чь:х сог;ротивлевий, в котором обеспечена .И-шеапиза- ЦИЯ линий уравновешивания при pervnKpoBKe параметра, слул-сашего для отсчета добротности . Выходкой напряжй;П е устроиства . %/,; i ; . (коэффициенты трансформации трансформаторов в схеме фиг. 2 приняты равными единице ). Как видно из выражения (7), выходное напрялсение линейно зависит не только О7 регулируемого параметра Р , как в известном устройстве с аналогичной конфигура цией ветвей, в котором суммирующий усилитель 5 отсутствует, а ветви питаются непосредственно от генератора 6, но и от регулируемого параметра йу . Это существенно улучшает сходимость, упрощает и ускоряет уравновешивание.

На фиг. 3 показан вариант устройства для измерения // и Д индуктивных сопротивлений, в котором обеспечено постоянство чувствительностей по обоим измеряемым параметрам во всем диапазоне измерения.

Действительно, выходное напряжение этого устройства

бых (

Vy-f jpV Jj, «

т

. ({j Яу

с «3 5

- 3 -,.

i; Х-. Ях ; У -ujLx:./

Для

цепи является ль) мости D ri:ic: f

m - постоянный коэффициент, и, соответственно, чувствительности в тоц ке равноведття. .,.

.MJ, и -,й,

Ох Ч

являются постоянными величинами.

В известном устройстве с аналогичной конфигурацией ветвей, в котором отсутств ет суммирующий усилитель 5, а ветви питаются непосредственно от генератора 6, чувствительности зависят от обоих измерямых параметров ,

is)

Sx 1

J ц JfT) ... . .з . . (Ю) -J X /fi

На фиг. 4 показан вариант нулевой цепи, обладающей всеми достоинствами обычных четырехплечих мостовых цепей., в котором напряжение разбаланса линейно зависит от комплексной величины, расположенной в нижней ветви моста.

Для обычной четырехплечей мостовой цепи, питаемой напряжением С/ (не имекщей показанного на фиг. 4 суммирующего усилителя 5 с соответствующим подключением входов и выходов), выходное напряжение (напряжение разбаланса) и eeт вир

измеряемого иммитанса от этих SHaHem-iH щ.1 любой величине .отклонений. В этом случае объектом измер)е1шя является 2

УЗ

Предмет изобретения

Устройство для измерения комплексных величин, содержащее генератор переменного тока, параллельные ветви с образцовыш {о и-регулируемыми элементами, на входе одной из которых включены блок ;:, т :. том передачи, зависяшитчГ от измегяем или peгyлиpye fыx пара гетроБ, и узе/ раического сложенпя выходных величк вей, отличающееся тем, с целью повышения чувствительностиj. го введен сумк.гйруюший 5силитепь, к му входу которого подключен выход ; тора, к дpyгo ry его входу выхэд -. ц нутого блока, а к вьгходу суммйругсше. усилитеяя .- входы ветвей.

/ / .:...

I

Фиг.