Измеритель параметров пассивных двухполюсников Советский патент 1979 года по МПК G01R27/26 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ

ный резистор, а также формирователь сигнала управления, причем вход последнего соединен с одним из выводов дополнительного резистора и с одним из входов переключателя, другой вход последнего соединен с выходом генератора синусоидальных колебаний, а другой вывод дополнительного резистора соединен с корпусом, при этом выход формирователя сигнала управления соединен с одним из выводов регулируемого элемента, кроме°того подвижный вывод переключателя соединен с другим выводом регулируемого элемента, а управляющий вход переключателя соединен с выходом блока выдержки интервала времени.

На чертеже представлена структурная схема измерителя.

Измеритель содержит генератор 1 синусоидальных сигналов, операционный усилитель 2, измеряемый, объект 3 регулируемый элемент (резистор) 4, фазовращатель 5, фазочувствительные вольтметры б и 7, формирователь 8, нуль-орган 9, блок выдержки времени 10, переключатель 11 и постоянный резистор 12.

Генератор 1 синусоидальных сигналов непосредственно и через фазоФращатель 5 подключен к опорным входам двух фазочувствительных вольтметров б и 7. К входу операционного усилителя 2 подключены последовательно соединенный измеряемый объект 3 И регулируемый резистор 4, а его выход подключен ко входам фазочувствительных вольтметров. Выход генератора 1 соединен со входом нуль-органа 9, выход которого подключен ко входу блока 10 выдержки времени. К выходу блока выдержки времени подключен управляющий вход переключателя 11. Одна клемма переключателя соединена с выходом генератора, другая - с точкой соединения входа формирователя 8 и резистора 12, а клемма перекидного контакта - с регулируемым резистором. Выход формирователя 8 соединен с управляющим входом регулируемого резисзтора, который имеет отрицательное сопротивление.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 синусоидального напржения через переключатель 11 питает цепь, состоящую из последовательно соединенных измеряемого объекта 3, регулируемого резистора 4 и операционного усилителя 2. Синфазная и квадратурная компоненты выходного напряжения операционного усилителя измеряются соответственно фазочувствительными вольтметрами б и 7,опорт ными для которых служат напряжение, синфазное с источником питания, и напряжение, сдвинутое относительно его на 90 с помощью фазовращателя 5.

В момент перехода синусоиды напряжения питания через нуль срабатывает нуль-орган 9, запускающий блок 10 выдержки времени (например, блокинг-генератор или одновибратор), который на некоторое время переводит перекидной контакт переключателя 11 из одного положения в другое, подключая резистор 4 с отрицательным регулируемым сопротивлением к постоянному резистору 12.

Если длительность С импульса блока выдержки времени выбрать настольк малой, чтобы за это время напряжение на емкости С не успело существенно изменяться, то в течение времени , пока переключатель находится в друго положении, напряжение на резисторе 12 равно напряжению на конденсаторе

При периодическом переводе переключателя 11 из одного положения в другое на резисторе 12 образуется последовательность импульсов напряжения длительностью , амплитуда которых равна амплитуде напряжения на суммарном сопротивлении.

Напряжение на суммарном сопротивлении может быть равно нулю (при конечных Си д) лишь в одном случае, а именно, когда суммарное сопротивление равно нулю.

Таким образом, отсутствие импульса напряжения на сопротивлении 12 в момент перехода синусоиды напряжения питания через нуль свидетельствует о моменте компенсации управляемым отрицательным резистором 4 активного сопротивления измеряемого объекта, а наличие импульса - о наличии нескомпенсированного сопротивления.

Следовательно, последовательность импульсов напряжения на сопротивлении 12 может быть использовано для управления отрицательным резистором 4, компенсирующим активное сопротивление измеряемого объекта.

Импульсы напряжения подаются на вход формирователя 8. сигнала управления регулируемым резистором. Сигнал с выхода формирователя вызывает изменение отрицательного сопротивления регулируемого резистора 4 до момента исчезновения импульсов на входе формирователя, т.е. до момента компенсации.

Структура формирователя определяется видом сигнала управления регулируемым резистором и может быть реализована прюстыми и известньлми способами. Так, например, при применении резистора, управляемого постоянным напряжением, формирователь представляет собой простейший интегррующий усилитель.

После регулировки отрицательного сопротивления до исчезнования импульсов на измерительном резисторе значение активного сопротивления можно отсчитать по значению отрицательного сопротивления, активная составляющая двухэлементной части измеряемого объекта пропорциональна синфазной составляющей выходного напряжения усилителя 2, и ее значение можно отсчитать по показаниям фазочувствительного вольтметра 7, реактивная составляющая двухэлементной части исследуемого двухполюсника пропорциональная квадратной со тавляющей выходного напряжения усили теля 2 и ее значение можно отсчитат по показаниям фазочувствительного вольтметра 6. Если период напряжения питания н много больше длительности С блока выдержки времени, коммутация не влияет на показания фазочувствительных вольтметров из-за их инерционности, а отсутствие в цепи управления инерционного нуль-индикатора модуляции повышает быстродействие устройства. Измеритель позволяет измерять параметры объектов, эквивалентные схемы которых представляют собой последовательное соединение активного сопротивления и емкости, параллельно которой включен многоэлементный двухполюсник. Измеритель позволяет решать многи задачи, возникающие при исследования в электрохимии, биологии, в промьшленности при контроле параметров различных технологических процессов и готовых изделий. Формула изобретения Измеритель параметров пассивных двухполюсников, содержащий генератор синусоидальных колебаний, выход которого непосредственно и через фазовращатель подключен к опорным входам двух фазочувствительных вольтметров, а также ко входу нуль-органа, регулируемый элемент, соединенный с одним зажимом для подключения объекта измерения, другой зажим соединен с входом операционного усилителя, выход которого подключен к измерительным входам двух фазочувствительных вольтметров, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, в него введены блок выдержки времени, переключатель, дополнительный резистор, а также формирователь сигнала управления, причем вход последнего соединен с одним из выводов дополнительного резистора и с одним из входов переключателя ,другой вход последнего соединен с выходом генератора синусоидальных колебаний, а другой вывод дополнительного резистора соединен с корпусом, при этом выход формирователя сигнала управления соединен с одним из выводом регулируемого элемента,кроме того подвижный вывод переключателя соединен с другим выводом регулируемого элемента, а управляющий вход переключателя соединен с выходом блока выдержки интервала времени. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Мартяшин А.И. и др. Преобразо-, ватели электрических параметров для систем контроля и измерения. Энергия , М., 1976, стр.326. 2.Авторское свидетельство СССР № 220346, кл. G 01 R 17/14, 21.03.76