Устройство для раздельного измере-Ния МОдуля КОМплЕКСНыХ СОпРОТиВлЕ-Ний Советский патент 1981 года по МПК G01R27/02 

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ МОДУЛЯ КОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕ1-ИЙ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению и контролю составляющих комплексного .сопротивления.

По основному авт. св. № 655988 известно устройство для раздельного измерения модуля комплексных сопротивлений, содержащее индикатор квадратуры, генератор синусоидального напряжения, к двум выводам которого подключены последовательно соединенные образцовые и измеряемое сопротивления и корпус, Д1ва дифференциальных усилителя, сумматор, 6j;OK вычитания, причем дв. входа первого дифференциального усилите- , j ля подключены потенциальными зажимами к образцовому сопротивлению, выход - к первым входам сумматора и блока вычитания, вторые входы последних связаны с выходами другого диффе- у ренциального усилителя, входы которого подключены потенциальными зажимами к измеряемому сопрот1 вленин.-, а выходы сумматора и блока вычитания соедиь ены с соответствующими входами индикатора квадратуры 1.

Однако известное устройство имеет низкую точность измерения из-за отсутствия нулевого режима ири формировании регулирующего воздействия, а такя:е ограниченные функциональные возможности, так как позволяет измерять только модуль комплексного сопротивления.

Цель изобретения - повышение точности измерения модуля комплексного сопротивления и расширение функциональных возможностей за счет измерения фазы комплексного сопротивления.

Указаннаяцель достигается тем, чтоустройство для раздельного измерения модуля комплексных сопротивлений, содержащее индикатор квадратуры, генератор синусоидального напряжения, к двум выводам которого подключены последовательно соединенные образцовое и измеряемое сопротивления и корпус, два дифференциальных усилителя.

сумматор и блок вычитания, причем два входа первого дифференциального усилителя, подключены потенциальными зажимами к образцовому сопротивлению, выход - к пс:рвым входам сумматора и бло вычитания, вторые входы последних связаны с выходами другого дифферен циального усилителя, входы которого подключены потенциальными зажимами к измеряемому сопротивлению, а выходы сумматора и блока вычитания соединены с соответствующими входами индикатора квадратуры, введены управляемый фазовращатель, управляемый делитель напряния, блок разности,.фазонулевой детек тор, блок сравнения амплитуд, два блока уравновешивания, два блока индикации, причем выход первого диф(}|еренциального усилителя через ,управляемый фазовращатель подключен к первому вхо ду фазонулевого детектора и к информационному входу управляемого делител напряжения выход которого подключен к -первым входам блока сравнения амплитуд и блока разност-и, выход второго дифференциального усилителя соедиьен со втО15ыми входами блока сравнения амплитуд и блока разности, выход которого соединен со вторьм входом фазонулевого детектора и с третьим входом блока сравнения амплитуд, выходы псследнкх соответственно подключены ко входам первого и второго блоков уравновешивания, выходы которых соединены соответственно со входами первого и второго блоков иьдикации, синхронизирующие входы блоков уравновешивания подключен к выходу индикатора квадратуры, выход которого Также соединен с регулируемым выводом образцового сопротивления, второй выход первого блока уравновешивания соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, втрой выход второго блока уравновешиван соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения.

На фиг. Г представлена блок-схема устройства; на фиг, 2 и 3 - две разновидности измерительньгх цепей для последовательной и параллельной схем замещения конденсатора, когда в качестве образцового элемента выбрано сопротивление; на фиг. 4 - векторная диаграмма процесса уравновешивания для цепи, изображенной на фиг. фиг. 5 - диаграмма процесса выбора предел; измерения.

Устройство для раздельного измерения модуля комплексных сопротивлений содержит измерительную -цепь 1 , составленную из последовательно включенных измеряемого комплексного сопротивления 2 и образцового сопротивления 3 при последовательной схеме замещения (или образцового сопроти ления 2 и измеряемого комплексного сопротивления 3 прИ параллельной схем замещения), генератор 4 синусоидального напряжения дифференциальные усилители 5 и 6, блок 7 вычитания,.сумматор 8, индикатор 9 квадратуры, управляемый фазовращатель 10, управляемый делитель 1 1 напряжения (УДН), блок 12 разности, фазонулевой детекто 13, блок 14 сравнения амплитуд, блоки 15 и 16 уравновешивания, блоки 17 и 1-8 индикации.

Работа устройства при последователной схеме замещения измеряемого конденсатора происходит следующим образом.

Напряжение ь снимаемое с образцового сопротивления 3 измерительной цепи 1, через дифференциальный усилитель- 5 подается одновременно на информационный фазовращателя 10 и первые входы блока 7 вычитания и сумматора 8, а напряжение с .снимаемое с измеряемого комплексного сопротивления 2, через дифференциальный усилитель 6 поступает одновременно на вторые входы блока 7 вычитания, сумматора 8, первые входыблока 12 разности и блока 14 сравнения амплитуд.

Сигнал с выхода блока 7 вычитания, пропорциойальный разности Ujp-Ut:p4:% подается, на первый вход индикатора 9 квадратуры, а сигнал с выхода сумматора 8,. равный на второй вход индикатора 9 квадратуры. В зависимости от того,, какой фазовый сдвиг напряжения Uag, относк.тельно

т е 7l

1fc

или i

на выходе инI.e. /fr

ер

дикатора 9 квадратуры будет происходи смена знака выходного сигнала, который управляет величиной образцового сопротивления 3. В соответствии с этим вектор разности Ugp (фиг. 3)попадает в 1-й или во 2-й квадранты. В свою очередь разностный вектор может находиться также в первом или во втором квадрантах.

Процесс выбора предела измере- ния начинается сверху, т.е. когда

,

-сзвр.

Изменение обраг цовогс сопротийления 3 произподят до тех пор, пока разностное напряжение UQO не попадает во второй квадрант(п) что соответствует попаданию Up во второй квадрант.

После этого процесс выбора предела измерения заканчивается к начинается процесс уравновешивания по модулю и фазе измepяe ;oгo комплекского сопротивления 2,

С выхода управляемого фазовращателя 10 н.агфяжение повернутое на угол, равный подается Одновременно на один из входов фазокулевого детектора 13 и управляющий вход УДН I 1 . УДН 1 I осуществляет деление напряжения в соответствии с кодом числа, поступаемого с блока 16 уравновещивания. Сигнал с выхода УДН 11, пропорциональный и k,)i поступает одновременно на первый вход блока 12 разности и второй, вход блока 4 сравнения амплитуд На выходе блока 12 разности получаем сигнал, пропорциональный U., который одновременно подается на второй вход фазонулевого детектор-я 1 и третий вход блока 15 сравнения амплитуд. Фазонулевой детектор 13 формирует сигнал сйнфазности(противофазное ти) между Up и U| повернутый на угол k ft/2, а блок 14 сравнения амплитуд формирует момент равенства . .

По знакам сигналов с выходов ФНД 13 и блока 14 сравнения амплитуд блоки 15 и 16 уравновешивания вырабатывают коды чисел, в соответствии с которыми осуществляется работа управляемого фазовращателя 10 и УДН 11.

Кроме того, процесс уравновешивания начинается только после выбора предела измерения, т.е. цосле поступ ления сигнала на синхронизирующие входы блсков 15 и 16 управл.ния,

.Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает по сравнению с известным более высокую точность измерения- модуля комплексного сопротления и имееграсширенные функциональные возможности за счет измерения фазы комплексного сопротив; ения, что

позволяет использовать его в системах автоматизированного управления контролем технологических процессов.

Формула изобретения

Устройство для раздельного измерения модуля комплексных сопротг влений по авт. св. № 655988, отличающееся тем, что, с целью . повьш1ения точности измерения и расширения функциональных .возможностей за счет измерени; фазы комплексного сопротивления, введены управляемый фазовращатель, управляемый делитель напряжения, блок г азности, фазонулевой детектор, блок сравнения амплитуд два блока уравновешивания, два блока индикации, причем выход первого диффере 1Циального усилителя через управляемый фазовргщатель подключен к первому входу фозононулевого детектора и к информационному входу управляемого делителя напряжения, выход которого подключен к первым входам блока сравнения гл штитуд и блока разности, выход второго дифференциального усилителя соединен со вторыь и входами блок сравнения амплитуд и блока разности, выход которого соединен со вторым входом фазонулевого детектора и с третьим входом блока сравнения .амплитуд выходы последних соответственно подключены ко входам первого и второгс блоков уравновешивания, выходы которых соединены соответственно со вкоДа ми первого и второгс блоков индикации, синхронизирующие входы блоков уравновешивания подключены к вьпсоду индикатора квадратуры, выход которого также соединен с ре гулируемым выводом образцового сопротивления, второй вых первого блока уравновешивания соедидиён с управлякдаим входом управляющего фазовращателя, второй выход второго блока уравновеишвания соединен с управляющим входом управ.ляемого делителя напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

/г

глГ

Vt

18

J8

ос

Фиг. Z

Л

Фыг. 3

Фиг. Ц