Устройство для измерения составляющихКОМплЕКСНОгО СОпРОТиВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01R17/10 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения параметров комплексного сопротивления.

Известно устройство для измерения составляющих | омплексного сопротивления, содержащее измерительную цепь, составленную из последовательно включенных измеряемого комплексного сопротивления и образцового элемента, место соединения которых подключено к общей шине. Свободный конец, примыкающий к измеряемому комплексному сопротивлению, соединен с первым зажимом генератора синусоидального напряже.ния, свободный конец, примыкающий к образцовсяну элементу, соединен со вторым зажимом генератора синусоидгшьного напряжения и через согласующее устройство к входу амплитудного преобразователя и к выходу усилителя-ограничителя,выход которого соединен с инверсными входами первого и второго элементов запрет, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго блоков уравновешивания, информационные выходы которых соеди нены соответственно с входами первого и второго цифровых индикаторов, а управляемые выходы - с управляющими входами соответственно первого и второго регулируемых формирователей , опорных сигналов, входы которых соединены соответственно с третьим и четвертым зажимами генератора синусоидального напряжения, а выходы с одним из входов соответственно первбго к второго компараторов, вторые входы которых подключены к выходу амплитудного преобразователя, а выходы соответственно с прямыми входами первого и Ьторого элементов запрет,

пятый зажим генератора синусоидального напряжения соединен с общей шиной flji

Недостатком устройства является низкая точность, обусловленная неидентичностью каналов формирования регулирующих воздействий по составляющим .комплексного сопротивления.

Известно устройство для измерения составляющих комплекйного сопротивления, содержащее измерительную

цепь, составленную из последовательно включенных измеряемого комплексного сопротивления и Образцового элемента, место соединения которых

.подключено к общей шине, свободный конец, прюалкающий к измеряемому комплексному сопротивлению, соединен с первым зажимом генератора синусоидального напряжения, свободный конец, примьисаюадий к образцовому элементу, соединен с вторым зажимом ге;нератора синусоидального напряжения и через согласующее устройство к входу амплитудного преооразозателя и к входу усилителя-ограничителя, прямой выход которого подключен к управляемому входу первого ключа, а инверсивный выход - к управляемому входу второго ключа и к одним из входов первого и второго блоков уравновешивания, информационные выходы соедине(ны соответствен но с входами первого и второго цифровых индикаторов, а управляющие входы - с управляемыми входами соответственно первого и второго цифровых индикаторов, а управляющие выходы - с управляемыми входами соответственно первого и второго формирователей опорных сигналов, входы которых соединены соответственно с третьим и четвертым згшимами генераторов синусоидального напряжения-, а, выходы соответственно через первы и вторюй ключи соединены с одним из входов компаратора, второй вход которого соединен с выходом амплиту ного преобразователя, а выход - со вторыми входами блоков уравновешива ния, пятый зажим генератора синусои дального напряжения соединен с обще шиной Гз . Недостатком данного устройства является также низкая точность, обусловленная наличием двух формиро вателей опорных сигналов в совмещен ием тракте формирования регулирующи воздействий по составляющим комплек ного сопротивления. Цель изобретения - повьвиение точ ности устройства измерения составля щих комплексного сопротивления. Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения составляющих кс 1плексного сопротивлени содержащее измерительную цепь, составленную из последовательно включенных измёряекюг.о комплексного сопротивления и образцового элемента, соответствукяцие выводы которых соединены с общей шиной ,второй вЫвод измеряемого ксдаплексного сопротивления соединён с первым зажимом генератора синусоидального напряжения, второй вывод образцового элемента соединен с вторым зажимом генератора синусоидального напряжения и через последовательно соединенные согласуивдее устройство и амплитудный преобразователь - к одному из входов компаратора, выход которого соединен с входом блока обработки сигналов, первый и второй выходы которого подсоединены к входам первого и второго цифровых индикаторов соответственно, третий выход к управляющему входу дискретного формирователя опорных сигналов, ключ, третий зажим генератора синусоидального напряжения соединен с общей ШИНОЙ, введены два генератора .тактовых нмпульсов, причем выход согласукмцего устройства соединен с первыми входами генераторов тактовых импульсов, вторые выводы которых подсоединены соответственно к четвертому и пятому зажимам генератора синусоидального напряжения, а выходы соответственно с первыми и вторыми управляющими.входами блока обработки сигналов и ключа, выход которого соединен через дискретный формирователь опорных сигналов со вторым входом компаратора, четвертый и пятый зажимы генератора синусоидального напряжения соединены с третьим и четвертым входами ключа. Введение двух генераторов тактовых импульсов позволяет уменьшить погрешность неидентичности каналов формирования регулирующих воздействий при одновременном измерении составляющих комплексного сопротивления за счет использования одного дискретного формирователя опорных сигналов. На фиг.1 .представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - временная диаграмма исходного состояния устройства после включения в измерительную цепь измеряемого комплексного сопротивления и процесса измерения составляющих комплексного сопротивления методом развертывающего уравновешивания в коде 4.2.2.1 на примере одной декады. Структурная схема устройства соде жит измерительную цепь 1, составленную из измеряемого комплексного сопротивления 2 и образцового элемента 3, генератор 4 синусоидального напряжения, согласующее устройство 5, генераторы 6,7 тактовых импульсов, амплитудный преобразователь 8, ключ 9, дискретный формирователь 10 опорных сигналов, компаратор 11, блок 12 обработки сигналов, цифровые индикатоЕ 1 13,14. На временной диаграмме приняты следующие обо з н аче н ия: и .и,, - напряжения генератора синусоидального напряжения, причем, и синфазно с напряжением питания,а и сдвинуто по отношению к напряжению питания на /2; Up - напряжение, снимаемое с плеча измери-вельной цепи, смежного с измеряемым комплексным сопротивлением;аст сигнал, уровень которог равен экспериментальном значению Ugc; Ч - фазовый сдвиг напряжени в UQ относительно 90- - фазовый сдвиг напряжени и/ относительно Ид ; А,Р - серии тактовых импульсо на выходе генераторов 6 тактовых импульсов,причем серия А используется при -уравновешивании по активной составляющей ко плексного сопротивления серия Р - при уравновеши вании по реактивной составляющей; К ...Kg- точки пересечения сигнал dcfn с синусоидной напряжения и в момент действия тактовых импуль сов серии А, причем .KI...K« - состояния недоуравн6вешивания а kjсостояние переуравновеши вания; .„ff- точки пересечения, сигнал с синусоидой напряж ния и в момент действи тактовых импульсов серии Р, причемб iC, е - состояния недоуравновешива ния,0,64 состояния пе реуравновешнвания. Известно, что условия квазиравно весия по активноЯ и реактивной составляющим измеряемого комплексного сопротивления характеризуются соответственно следуюсчими выражениями: 90° , (1) (2) Для точек k , k, kj, k можно записать аи ас« «а отсюда. Ч - arcsln|{, - - Уд. Для этих точек f9( что соответствует состоянию ведоуравновешивания по активной составляющей . Для точек К,в, 5 можно записать .аналогично «-(« - аой - и -sint отсюда 1 arcsin ilaiffl . (5) 1 Для. этих точек записываем V-l (). что также соответствует состоянию недоуравновешивания по реактивной составляющей. Для тЬчек ky соответственно можно записать f90°- 4J , (7) Ч - К О, V8 ) iTO соответствует состоянию переуравновешивания по активной (7) и реактивной (8) составляющим комплексного сопротивления. Устройство работает следующим образом.. : . Управление работой устройства производится сериями тактовых импульсов, получаемых на выходах генераторов 6 и 7 тактовых импульсов, причем длительность импульсов серии А (строка Ь), используемой при измерении активной составляющей комплексного сопротивления, пропорциональна сдвигу фаз между напряжением питания измерительной цепи, предварительно сдвинутого на J/2, и (строка а) и напряжением, снимаемым с плеча измерительной цепи, смежного с измеряемым UQIJ, (строка а У при переходе их с минуса на плюс, а длительность импульсов серии Р (строка с), используемой при измерении реактивной составляющей,пропорциональна сдвигу фаз между, напряжением, синфазным с напряжением питания измерительной цепи - и (строка а) и напряжением, снимаемым с плеча измерительной цепи, смежного с измеряемым Ьд при переходе их с плюса на минус. Измерение обоих составляющих производится в одном канале по мере поступления тактовых импульсов обеих . серий, а -именно тактовые импульсы серий А и Р поступают поочередно, поэтому и оценка каждой составляющей кoмплeкJнoгo сопротивления производится поочередно по каждому щагу выбранного кода уравновешивания, в данном случае 4.2.2.1. Напряжение Оос строка а) через согласующее устройство. 5 поступает одновременно на вход амплитудного преобразователя 8 и первые входы генераторов 6 и 7 тактовых импульсов , из вторые входы которых поступают напряжения с генератора 4 синусоидального напряжения, сдвинутые ме)кду собой на 7/2, и,, и и . Генераторы 6 и 7 тактовых импульсов формируют серии импульсов вида А и Р (строки b и с), длительность которых определяется величиной сдвига фаз входных сигналов, причем серия А образуется при переходе входных сигналов с минуса на плюс, 1а серия Р - при переходе с плюса на минус. напряжения U и 11 (строка а) поступают на входы ключа 9, работа которо.го управляется сериями А и Р. В момент действия этих импульсов ключ открьшается, пропуская на вход дискретного формирователя 10 сигналов сигналы,представлякндие часть синусоид иапряже ний U,j или и (строка d) . Дискрет. ный формирователь 10 сигналов изменяет амплитуду сигналов в соответствии с заданным кодом, который обрабатывается и хранится в блоке 12 .обработки сигналов. Сигналы с.выхода дискретного формирователя 10 сигналов (строка е поступают на один из входов компаратора 11, на второй вход его поступает сигнал UQC. с выхода амплитудного преобразователя 8(строка е), уровень которого пропорционален амплитуде напряжения UacНаличие импульса на входе блока 12 обработки сигналов, подаваемого с выхода компаратора 11 (строка f) в моменты действия тактовых импульсов обеих-серий, свидетельствует о недоуравновешивании по измеряемым составляющим комплексного сопротивления, и блок 12 обработки сигналов оставляет включенным соответствующи элемент памяти, т.е. памяти по активной составляющей и памяти по реа тивной составляющей, которые входят в блок 12 обработки сигналов. Ре-. зультаты измерения высвечиваются на цифровых табло блоков индикации 13 и 14. Рассмотрим процесс измерения обе составляющих комплексного сопротивл ния при формировании регулируиадих воздействий в одной декаде соглас.но кода 4.2.2.1. Первый тактовый импульс серий А и Р не используется в работе устройства и является исходным состоянием после включения в измерительну цепь измеряемого комплексного сопро тивления. При поступлении второго тактовог импульса серии А (строка Ь) на первый управлякяций вход ключа 9 и перв управляющий.вход блока 12 обработки сигналов через ключ 9 проходит част синусоиды напряжения U,j (строка d) . В блоке 12 обработки сигналов включается память по активной составляю щей (строка к), управляющая подключением элементов в дискретном форми рователе импульсов 10, подключая при этом элемент с весом 4 на время действия тактового импульса серии А В соответствии с этим на вход компаратора il поступает сигнал с выхо дискретного формирователя 10 импуль сов , уменьшенный по с1мплитуде (стро ка е), а на выходе компаратора появляется импульс (строка д). Его появление дает команду на фиксирование включенного элемента памяти блока 12 обработки сигналов до начала следующего измерения. Затем на управлякяцие входы ключа 9 блока 12 обработки сигналов поступает второй тактовый импульс серии Р (строка с). При этом в-блоке 12 обработки сигналов включается память по реактивной составляющей (строка В ), управляющая положением тех же эле{ментов в дискретном формирователе 10 сигнсшов на время действия тактового импульса серии Р, а в компараторе 11 П1; оизводится оценка измеряемой составляквдей. При наличии импульса на выходе компаратора 11 (строка gj включенный элемент памяти по реактивной составляющей фиксируется до начала следующего измерения (строка }. Дальнейшая работа устройства происходит аналогичньом образом. При отсутствии импульса с компаратора 11 при измерении активной составляющей комплексного сопротивления (строка j - пятый тактовый импульс серии А), при измерении реактивной составляющей (строки h - третий тактовый импульс серии Р, i - четвертый тактовый импульс), сбрасывается соответствующий элемент соответствующей памяти в блоке 12 обработки сигналов. В результате измерения активной составляющей в памяти остаются вкл1оченными элементы весом 4.2.2 (строка к), при этом блок индикации 13 в 1свечиват цифру 8, по реактивной составляющей в памяти остаются включенными элементы весом 4,1 (строка J ), при этом блок индикации 14 высвечивает цифру 5. Использование изобретения для измерения составляющих комплексного сопротивления позволяет повысить точность измерения параметров комплексного сопротивления и вместе с тем расширить функциональные возможности АСУТЦ, в которых об изменениях технологических параметров судят по изменениям параметров комплексных преобразователей. Формула изобретения Устройство для измерения составляюших комплексного сопротивления, содержащее измерительную цепь, составленную из последовательно включеныщх измеряемого комплексного со-противления и образцового элемента, соответствующие выводы которых соединены с общей щиной, второй вывод измеряемого комплексного сопротивления соединен с первым зажимом генератора синусоидального напряжения,

втЪрой вывод образцового элемента соединен с вторым зажимом генератора синусоидального напряжения и через последовательно соединенные согласующее устройство и гилплитуднЫй преобразователь - с одним из входов компаратора, выход которого соединен с входом блока обработ|си сигналов, первый и второй выходы jKOToporo подсоединены к входам первого и второго цифровых индикаторов соответственно, третий выход - к управляющему входу дискретного формиров ат.еля опорных сигналов, ключ/ третий зажим генератора синусоидального напряжения соединен с общей шиной о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьше ния погрешности от неидентичности каналов формирования регулирующих воздействий, в него введены два генератора тактовы импульсов, причем выход согласующег

устройства соединен с первыми входамк генераторов тактовых импульcfoB, вторые выводы которых подсоеди.нены соответственно к четвертому и пятому зажимам генератора синусоидального напряжения, а выходы соответственно к первым и вторым управлянвдим входам блока обработки сигналов и ключа, выход которого соединен через дискретный формиро атель опорных сигналов со вторым

0 входом компаратора, четвертый и пятый зажимы генератора синусоидального напряжения соединены с третьим, и четвертым входами ключа.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР

по заявке 2496698/21,

кл. G 0-1 R 17/10, 1977. 2. Авторское свидетельство СССР

по заявке 2543777/2 , 1977,

Фиг