Устройство для контроля параметров комплексных сопротивлений Советский патент 1979 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при контроле конденсаторов в массовом производстве, в системах автоматического контроля неисправности радиоэлектронного и электротехнического оборудования, контроле параметров технологических процессов. Известно устройство для преобразования параметров комплексных сопротивлений в напряжение постоянног тока, содержащее генератор напряжения переменного тока, подключенный к входу дифференциального усилителя в последовательной цепи и цепи обра ной связи которого включены образцовое и измеряемое комплексное сопротивления, фазовый детектор, вход которого подключен к выходу усилите ля, а выход соединен с входом фильт ра, и фазовращатель, включенный между выходом генератора и входом управления фазового детектора tH. Изменяя фазовый сдвиг фазовращателя на входе преобразователя, можно получить напряжение постоянного тока, пропорциональное составляющим измеряемого комплексного сопротивле ния. Недостатками устройства являются малое быстродействие, определяемое постоянной времени фазового детектора, и невозможность измерения безразмерного фактора потерь. Наиболее близким к изoбpeтef ию по технической сущности является устройство, содержащее генератор синусоидального напряжения, выход которого через формирователь импульсов подсоединен к одному входу электронного ключа,а через первичный измерительный преобразователь и нуль-орган к другому входу ключа, генератор импульсов образцовой частоты, подключенный через электронный ключ и кольцевой счетчик импульсов к цифровому индикатору, генератор компенсирующего напряжения, выход которого соединен с другим входом нуль-органа, а с кольцевым счетчиком импульсов 2., Однако для приведения измерительной цепи в состояние квазиравновесия необходимо затратить определенное количество тактов. С учетом двухразовой компенсации за период при погрешности от неполного уравновешивания 0,01% время уравновешивания составляет 7 мс. при частоте питаю«его напряжения 1 кгГц, что в ряде случаев недостаточно. Кроме того, устройство не позволяет измерять тангенс угла потерь и добротности исследуемых двухполюсников, Целью изобретения является увели чение быстродействия устройства. Достигается это тем, что в устро ство для контроля параметров компле ных сопротивлений, содержащее генер тор синусоидального напряжения, выход которого соединен с входом форми вателя импульсов и с входом первично го измерительного преобразователя, генератор импульсов, выход которого соединен с одним входом ключа, выход последнего соединен со счетчиком, нуль-орган, введены источник образцо вого напряжения, трехпозиционный электронный ключ, дополнительный клю блок управления, интегратор и блок запоминания, причем выход источника образцового напряжения соединен с .первым входом трехпозиционного элект ронного ключа, второй вход последнего соединен с выходом первичного изм рительного преобразователя, а третий вход - с выходом блока запоминания, выход трехпозиционного электронного ключа соединен с входом интегратора один выход которого соединен с входо нуль-органа, а другой - с первым вхо дом блока запоминания, выход нульоргана соединен с четвертым входом блока управления, пятый вход последнего соединен с выходом формировател импульсов, а выходы блока управления соединены с управляющими входами тре позиционного ключа, блока запоминания и ключа соответственно, а выход блока запоминания соединен с другим входом дополнительного ключа. На фиг.1 представлена структурная схема устройства для раздельного измерения параметров комплексных сопротивлений; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит генератор синусоидального напряжения 1, первичный измерительный преобразователь 2, формирователь импульсов 3, источник образцового напряжения 4, блок управления 5, интегратор 6, нул оргсш 7, блок запоминания 8,ключ 9, дополнительный ключ 10, трехпозицион ный электронный ключ 11, генератор импульсов 12 и счетчик 13. На временных диаграммах изображен график процесса раздельного измерения параметров комплексного сопротив ления, где Uj; - выходное напряжение генератора синусоидального напряжения 1; Uj- выходное напряжение первичного измерительного преобразователя 2, содержащее синфазную Озсф и квадратную составляющие, которые несут информацию об измеряемых параметрах (емкости, индуктивности, активных потерях); Uj,- выходное напряжение интегратора 6 ; Ug- выходной сигнал блока управления 5, управляющий ключом 9. Принцип работы устройства основан на методе двухтактного интегрирования. Выходное напряжение первичного измерительного преобразователя 2 равно и Uj sin (wt H-ipg) , где - амплитуда и частота; Ф2- фазовый угол измеряемого комплексного сопротивления. При измерении амплитуды синфазной составляющей первом такте напряжение Uj с выхода первичного измерительного преобразователя 2 через трехпозиционный электронный ключ 11 поступает на интегратор 6 в течение положительного полупериода опорного напряжения U генератора синусоидального напряжения 1. Электронный трехпозиционный ключ 11 управляется напряжением прямоугольной формы со скважностью, сформированным из U с помощью формирователя импульсов 3 и блока управления 5. Выходное напряжение интегратора в конце первого такта интегрирования принимает значение Г TUa IJ-idt coscp, , J 2fif - период синусоидальноо напряжения; t - постоянная времени нтегратора. Это напряжение пропорционально амплитуде синфазной составляющей 2са напряжения U , поскольку инеграл от другой составляющей (квадатурной UgKB ) равен нулю. На втором такте производится разяд интегратора постоянным напряжеием DO , которое подается от источика образцового напряжения 4 на нтегратор б через трехпозиционный электронный ключ 11. Напряжение управления электроным трехпозиционным ключом 11 вырабаывает блок управления 5. При этом апряжение на выходе интегратора 6 зменяется по закону т2if и созфг - 2 Окончание второго такта интегриования определяется моментом переода через нулевой уровень напряжеия U|(, с помощью нуль-органа 7. Тогда длительность второго такта нтегрирования определяется выраением- U2 созфдТ сф 2 Uo Гаким образом, количество импульсов ,прошедших на счетчик импульсов 13 от генератора импульсов 12 за время tcф второго такта, пропорционально синфазной составляющей измеряемого напряжения и, т.е. пропорционально одной из составляющих комплексного сопротивления. При измерении амплитуды квадратур ной составляющей Ug.ug напряжение Uj. поступает через трехпозиционный элек тронный ключ 11 на интегратор 6 в течение интервала времени (, -т Т). Поэтому устройство работает аналогич но режиму измерения амплитуды синфаз ной составляющей гссц разницей, что результат измерения t gпропорцио нален амплитуде квадратурной составляющей напряжения Ug. При измерении безразмерного фактора (тангенса угла потерь добротности) к концу первого такт;аинтегри рования на выходе интегратора 6 образуется напряжение, пропорциональ ное одной из составляющих (так, как это было описано ранее), которое зап минается блоком запоминания 8. В течение следующей четверти периода интегратор 6 разряжается до нуля через дополнительный ключ 10. Далее напряжение U2 вновь интегрируется в течение полупериода, в результате чего на выходе интегратора 6 образуется напряжение, пропорциональное другой составляющей. Если теперь разряд ин тегратора осуществить постоянным напряжением с выхода блока запоминания 8 через трехпозиционный злектрон ный ключ 11, то интервал времени раз ряда tgсбудет пропорционален отношению составляющих, т.е. безразмерному фактору потерь. Формула изобретения Устройство для контроля параметров комплексных сопротивлений, содержащее генератор синусоидального напряжения,выход которого соединен с входом формирователя импульсов и с входом первичного измерительного преобразователя, генератор импульсов, выход которого соединен с одним входом ключа, выход последнего соединен со счетчиком, нуль-орган, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены источник образцового напряжения, трехпозиционный электронный ключ, дополнительный ключ, блок управления, интегратор- и блок запоминания, причем выход источника образцового напряжения соединен с первым входом трехпозиционного электронного ключа, второй вход последнего соединен с выходом первичного измерительного преобразователя, а третий вход - с выходом блока запоминания, выход трехпозиционного электронного ключа соединен со входом интегратора, один выход которого соединен со входом нуль-органа, а другой с первым входом блока запоминания, выход нульоргана соединен с четвертым входом блока управления, пятый вход последнего соединен с выходом формирователя импульсов, а выходы блока управления соединены с управляющими входами трехпозиционного электронного ключа, дополнительного ключа, блока запоминания и ключа соответственно, а выход блока запоминания соединен с другим входом дополнительного ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР №363047, кл. G 01 R 27/26, 30.11.70. 2 . Авторское свидетельство СССР №521522, кл. G 01 R 17/06, 18.03.75.

-ij.

б

Уу

I

I

I I

I lit