Способ измерения величин состав-ляющиХ КОМплЕКСНОгО СОпРОТиВлЕНиядВуХпОлюСНиКА Советский патент 1981 года по МПК G01R27/02 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИН СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВУХПОЛЮСНИКА

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области измерени-я и контроля составляющих комплексного сопротивления двухполюсника, и может быть использовано для построения автоматических измерителей абсолютного значения любой из сост авляняцйх,

Известен способ раздельного измерения активной и реактивной составлякщих комплексного сопротивления с помощью моста переменного тока, при котором образцовый элемент включается последовательно с измеряемым комплексным сопротивлением в цепь источника питания переменного тока l .

Однако существенным недостатком способа является зависимость резул татов измерения от нестабильности частоты и амплитуды напряжения источника, питания, от изменения неизмеряемой составляющей комплексного сопротивления двухполюсника.

Наиболее близким к изобретению является способ измерения величин составлянадих комплексного двухпо1люсника, позволякхций раздельно и одновременно измерять активную и ре

активную составляющие комплексного двухполюсника независимо от абсолютного значения и изменения неизмеряемой составляющей, а также независимо от нестабильности амплитуды и частоты напряжения питания измерительной цепи И

Согласно способу выбирают тип проводимости образцового двухпо0люсника однородным типу проводимости измеряемой составляющей исследуемо го двухполюсника, формируют сигнал .( при последовательной схеме замещения измеряемого двухполюсника, пропорциональный проекции вектора напряжения, снимаемого с исследуемого двухполюсника на вектор напряжения с образцового двухполюсника, определяют отнсшение этого сигнала к амплитуд0 ,ному значению напряжения на образцовом двухполюснике, по значению которого судят о величине измеряемой составляквдей. При измерении составлякицей комплексного двухполюсника, выполненного по параллельной схеме замещения, формируют сигнал, пропорг аиональный проекции вектора напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника, на вектор напряжения с нС

0 следуемого двухполюсника и определяют отноиение этого сигнала к амплитудному значению напряжения на измеряемом двухполюснике. Кроме того, повышение быстродействия иэмерения достигается путем измерения второй составляющей исследуемого двухполюсника при последовательной схеме замещения, когда фазу вектора напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника, поворачивают на Ill/2 формируют сигнал,пропорциональный проекции вектора напряжения, снимаемого с исследуемого двухполюсника, на повернутый вектор напряжения определяют отношение эт.ого сигнала к амплитудному значению напряжения наобразцовом двухполюснике, а при измерении второй составляющей исследуемого комплексного двухполюсни ка, выполненного по параллельной сх ме замещения, фазу вектора напряжения, снимаемого с исследуемого двух полюсника, поворачивают на ± 1с /2, фор1Аируют; сигнал, пропорциональный проекции вектора напряжени::, снимае мого с образцового двухполюсника на повернутый вектор напряжения с иссл дуемого двухполюсника, определяют отношение этого сигнала к амплитудному значению напряжения на исследу емом двухполюснике., Погрешностью способа являются большие временные затраты на проведение измерения, обусж)вленные нахождением проекции векторов напряжения. Целью изобретения является сокра щение времени измерения. Достигается это тем, что формиру ют два сигнала, первый из которых пропорционален мгновенному значению напряжения, снимаемого с исследуемо го двухполюсника, а второй с образцового двухполюсника в момент дости }цения экстремального значения напря жения на изжряемом двухполвоснике, определяют отношение первого и второго сигналов, по значению которого судят о величине измеряемой составлякш й. Кроме того при измерении второй составляющей исследуемого комплексн го сопротивления двухполюсника первы сигнал формируют в момент достижения экстремального значения напряжения на измеряемом двухполюснике, а второй - в момент перехода через нулевой уровень напряжения на измеряемом двухполюснике.. На фиг.1 изображена структурная схема устройства для измерения величин составляющих ког шлексного дву полюсника, реализующего способ на фиг.2 - из14грительная цепь для последовательной cxei замещения комплексного двухполюсника и ее кругов диаграмма; на фиг.З - то же, для лельной схемы замещения колтлекдвухполюсника и ее круговая амма; на фиг.4 показаны времениаграммы для последовательной аллельной схем замещения комного двухполюсника, Ь- вектор напряжения питания измерительной цепи; с- вектор падения напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника при последовательной схеме замещения или измеряемого комплексного двухполюсника при параллельной схеме замещения; е- вектор падения напряжения, снимаемого с измеряемого комплексного двухполюсника при последовательной схеме замещения или образцового двухполюсника при параллельной схеме замещения; С - потенциальная точка, соответствующая вершине измерительной цепи; ,у- окружности уравновешивания в обобщенных обозначениях; С - фазовый сдвиг вектора падения напряжения на образцо вом (измеряемом) двухполюснике относительно вектора напряжения питания; фазовый сдвиг вектора падения напряжения на образцовом (измеряемом) двухполюснике относительно вектора падения напряжения на измеряемом (образцовом) двухполюснике;- точка,соответствукяцая мгно-. венному значению напряжения при последовательной схеме замещения измеряемого комплексного двухполюсника, или мгновенному значению напряжения U при параллельной схеме замещения, взятого в момент достижения напряжением UQC при последовательной cxeivts замещения, или напряжением U{jp при параллельной схеме замещения своего экстремального значения} , - точка, соответствукедая мгному значению напряжения и при довательной схеме замещения апряжения jUg при параллельной замещения комплексного олюрника, взятого в момент ода через нулевой уровень, жения Uotc 5 последова- , ой схеме замещения или U-LO при лельной схеме замещения. Уравдпя измерения составляющей ексного Двухполюсника, пропорци нрй синфазной составляющей относительно образцового ника, будет иметь вид

1 об

ху

где

be cos Ц1 ку ,

ас

а для составляющей комплексного двухполюсника, пропорциональной квадрат турной составляющей относительно образцового элемента, будет следующим

1-Р

Ci

be sin (

Kfi

ас

Уравнения (1) и (2) будут справедливыми и для параллельной схемы замещения с той лишь разницей, что параметры оС , 5 и у будут иметь размерность проводимостей, а в измерительной цепи образцовый и измеряелий двухполюсники необходимо поменять местами.

Устройство содержит измерительную цепь 1, составленную из последовательно соединенных образцового (измеряемого) двухполюсника 2 и измеряемого (образцового) двухполюсника 3, генератор синусоидального напряжения 4, блоки согласования 5,6; блок формирования импульсов 7, ключ 8, блок коммутаций 9, блоки деления 10, 11.

Работа устройства осуществляется следующим образом: напряжение и, снимаемое с образцового, например, при последовательной схеме замещения, двухполюсника 2, через блок согласования 5 поступает одновременно на входы ключа 8 и блока формирования импульсов 7, а напряжение , снимаемое с -измеряемого двухполюсника 3, через блок согласовани

6подается на информационный вход блока комл тации 9. С первого выхода блока формирования импульсов

7узкий импульс, сформированный в момент достижения напряжением Uoic своего экстремального значения поступает на управляющий вход ключа

8и блока коммутации 9, а узкий импульс со второго выхода блока формирования импульсов 7 подается на второй управляюищй вход блока коммутации 9. На выходе ключа 8 получаем сигнал в виде узкого импульса, пропорциональный DOIC так который одновременно поступает на первые . входы блоков деления 10, 11, а с первого выхода блока коммутации 9 сигнал в виде узкого импульса, пропорциональный . cosci .сформированный в момент достижения напряжением Ugc своего экстремального знчения, подается на второй вход блока деления 10, со второго выхода

:блока коммутации 9 узкий импульс.

пропорциональный U.-s i пЦ) подается у на второй вход блока деления 11.

Как видно и.з временной диаграммы, изображенной на фиг.4 (а,б), формирование мгновенных значений напряжений, снимаемых с образцового измеряемого двухполюсника, осуществляется в течение полупериода питающего напряжения, что существенно повышает быстродействие измерения составля-. ющих комплексного двухполюсника.

0

На выходе блока деления 10 получают сигнал, пропорциональный синфазной составляющей комплексного двухполюсника относительно образцового двухполюсника/а на выходе блока

5 деления 11 - пропорциональный квадратурной составляющей комплексного двухполюсника относительно образцового двухполюсника.

Для получения информации об абсо0лютной величине измеряемой составляющей комплексного двухполюсника необходимо произвести умножение величины сопротивления образцового двухполюсника на величину числового значения, полученного с выхода блока

5 деления.

Использование предлагаемого способа измерения величин составляющих комплексного двухполюсника обеспечивает по сравнению с известным высокое

0 быстродействие измерения, что позволяет использовать разработанные на основе данного способа устройства в системах автоматизированного контроля и управления технологическими про5цессами.

Формула изобретения

исследуемого двухполюсника, а второй - с образцового двухполюсника а момент достижения экстремального значения напряжения на измеряемом двухполюснике, определяют отношение первого .и второго сигналов, по значению которого судят о величине измеряемой составляющей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл.б 01 R 27/02,

г

Фп.г

Фиг-З

А