Устройство для измерения составляющих комплексной проводимости двухполюсников Советский патент 1979 года по МПК G01R27/02 

Изобретение касается измерительной техники и предназначено для измерения составляющих комплексной проводимости двухполюсников.

Известно устройство для измерения частотных характеристик комплексного входного сопротивления эле ктроакустических преобразователей содержащее измеритель фазового уг ла, и модуля комплексного сопротивления, блок умножения, и блок двухкоординатного индикатора 1.

Однако это устройство имеет узкий диапазон измеряемых величин и низкую точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для измерения составляют щих комплексного сопротивления или проводимости, содержащее генератор синусоидальных колебаний, источник постоянного tOKa, блок управления, сумматор, двухканальный блок фазочувствительных детекторов, переключатель, образцовое сопротивление и регистрирующий блок, блок операционных усилителей и множительное устройство. Блок операционных усилителей через переключатели соедине с измеряемым объектом и двухканальнь1м блоком фазочувствительных детекторов, на выходе которых включены множительные устройства 2.

Однако это устройство обладает погрешностью измерения составляющих комплексного сопротивлениег которая увеличивается при уменьшении разности между емкостью измеряемого объекта и паразитной емкостью при0бора. При измерении малых значений активной составляющей наличие больших емкостных составляющих также приводит к сужению рабочего диапазона частот и увеличению погрешности

5 измерения.

Цель изобретения - расширение области рабочих частот и уменьшение погрешности измерения.

Это достигается тем, что в устрой0ство для измерения составляющих комплексной проводимости двухполюсников, содержащее генератор синусоидальных колебаний, со.единенный с входом блока поддержания постоянного уровня

5 напряжения, токосъемиый резистор, блок вычитания, два фазочувствительных детектора/ фазовращатель и . блок регистрации, входы которого соединены с выходгши фаэочувствитель0ных детекторов, введены дополнительный резистор, компенсирующий конденсатор и блок корректировки. Выход блока поддержания постоянного уровня напряжения соединен через токосъемный резистор с одним из зажимов для подключения измеряемого вухполюсника, последний соединен с одним из входов блока вычитания, а также непосредствекно к через фазовращатель соответственно с одним з входов первого и второго фазоувствительных детекторов. Выход блока поддержания постоянного уровня апряжения через дополнительный езистор соединен с другим входом блока вычитания и с одной обкладкой компенсирующего конденсатора, другая обкладка которого и другой зажим для подключения измеряемого двухполюсника соединены с общей шиной устройства. Выход блока вычитания соединен с входом блока корректировки,, выход последнего соединен с другими входами первого и второго фазочувствительных детекторов.j

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 синусоидальных колебаний, блок 2 поддержания постоянного уровня напряжения, токосъемный резистор 3, измеряемый двухполюсник 4, дополнительный резистор 5, компенсирующий конденсатор 6, блок 7 вычитания, блок 8 корректировки, фазовращатель 9, фазочувствительные детекторы 10, il и блок регистрации 12.

Устройство работает следукмцим образом.

Сигнал с генератора 1 поступает через блок 2 поддержания постоянного уровня напряжения на токосъемный и дополнительный резисторы 3 и 5, на измеряемый двухполюсник 4 и , компенсирующий конденсатор б. Напряжение на измеряемом двухполюснике 4 поддерживается постоянным во всем диапазоне рабочих частот и измеряемых проводимостей с помощью блока 2. С выводов токосъемного резистора 3 сигнал поступает на блок 7 вычитания, а с него через блок 8 корректировки на фазочувствительные детекторы 10, 11. Опорное напряжение на один фа- , зочувствительный детектор поступает в фазе с напряжением на измеряемом Объекте, а на другой - сдвинутым фазовращателем 9 на угол . С выходов фазочувствительных.детекторов 10, 11 сигнал поступает в блок регистрации 12. Напряжения на каждом входе блока 7 вычитания равны

„ тт (G+ u o+C-t ),

1

О

и U,j|-l .,ОГ if

l i+jouRC где R - сопротивление то.косъемного резистора 3 или дополнительного резистора 5;

G - проводимость измеряемого вухполюсника 4;

CQ- паразитная емкость входа

устройства;

начальная емкость измеряемого двухполюсника 4;

С - компенсирующая емкость. Ток J на выходе блока 7 вычитания пропорционален разности напряжений на его.входах и в случае, если

равен

RG+ jujRC

1+шкс где К - коэффициент пропорциональноти.

Отсюда видно, что если к выходу блока 7 вычитания подключен блок 2 корректировки, сост |вдий из индуктиности L и резисторах, то напряже-. ние на его выходе (Ug,p) будет комши

плексным

1+J

UBwr3(r+3toL)KUorRGYpr; KrRCU

при C C6+Cv( и L ). Это напряжение не зависит от емкости входа и емкости измеряемого двухполюсника и, следовательно, активную проводимость можно измерять в более широком диапазоне частот

UBb) Rr(G+jiBRq ) , при и L гНСд.

На результатиЗ21ёрения емкост-f ной проводимости не,влияет паразитная емкость входа устройства и, следовательно, уменьшается погрешность измерения, которая в диапазоне частот 1-200 кГц не превышает 3%. Диапазон измеряемых пррв эдимостей от 1 Сим до 0,03 МСим.

Формула изобретения

Устройство для измерения составляющих комплексной проводимости двухполюсников, содержащее генератор синусоидальных колебаний, выход которого соединен с входом блока поддержания постоянного уровня напряжения, токосъемный резистор, блок рычитания, два фазочувствительных детектора, фаэовргицатель и блок регистрации, входы которого соединены с выходами фазочувствительных детекторов,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расшире ния области рабочих частот и уменьшения погрешности измерения, в него введены дополнительный резистор, компенсирующий конденсатор и блок корректировки, выход блока поддержания постоянного уровня напряжения соединен через токосъемный резистор с одним из зажимов для подключения измеряемого двухполюсника, последни соединен с одним из входов блока вычитания, а также.непосредствен-но и через фазовращатель соответственно с одним из входов- первого и второго фазочувствительных детекторов, выход блока поддержания постоянного уровня напряжения через дополнительный резистор соединен с другим входом блока вычитаниями с одной обклЕшкой компенсирующего конденсатора, другая обкладка которого и другой зажим для подключения измеряемого двухполюсника соединены с общей шиной устройства, выход блока .вычитания соединен с входом блока корректировки, выход послед798956

него соединен с другими входами первого и второго фазочувствительных детекторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 5 I 238816, кл. G 01 Н, 967.

2.Авторское свиде ёльство СССР 294109, НКИ 2 G 01 R 19/OQ, 1969, (прототип).