Цифровой автоматический мост переменного тока для измерения двух абсолютных параметров Советский патент 1981 года по МПК G01R17/10 

t

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений.

Известны устройства для определения превалирующей составляющей комплексного сопротивления, основанные на определении фазы тока, протекающего через объект измерения, по отношению к направлению, действукидему на нем Cl .

Недостаток этих устройств заключается в низкой точности определения превалирующей составляющей комплексного сопротивления и сложности реализующих их устройств.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является мост, содержащий генератор синусоидального напряжения, мостовую измерительную цепь, экстремальный детектор равновесия, реверсивные счетчики соответственно, например, по параметрам С i; G емкостных измеряемых объектов, триггеры реверса по этим параметрам, счетчик пределов, блок устранения нуля, триггер параметра, пер|еключатели и модулятор f2j .

Недостатком данного моста является невозможность его использования в

следящем режиме измерения, так как определение превалируняцей составляющей комплексного сопротивления при этом является отдельной операцией, предшествующей уравновешиванию моста. Поскольку в процессе уравновешиваний моста параметры объекта измерения могут меняться произвольным образом, то естественно, что превалирующая соtoставляющая может изменяться, причем достаточно часто и в произвольные моменты времени. Поэтому в следящем режиме измерения выбор основного параметра, т.е. определение превалируюISщей составляющей, должен производиться в процессе уравновешивания систематически и достаточно часто, что существенно снижает быстродействие моста И, следовательно, увеличивает его

20 динамическую погрешность измерения.

Цель изобретения - повышение быстродействия моста в следящем режиме измерения.

Поставленная цель достигается тем,

25 что цифровой автоматический мост переменного тока для измерения двух абсолготшлх параметров, содержащий генератор синусоидального напряжения, соединенный с мостовой измерительной

30 цепью, детектор равновесия, соединенный с выходом мостовой измеритель ной цепи, два реверсивных счетчика, соединенные выходами с измерительной цепью, а входами с соответствующими выходами детектора равновесия, два триггера реверса, соединенные с входами соответствующих реверсивных сче чиков, счетчик пределов, соединенный с мостовой цепью, блок устранения нуля, входы которого через переключатель соединены с выходами реверcHBHbix счетчиков, и триггер параметра, соединенный с входами трех переключателей, выходы переполнения ре версивных счетчиков черезвторой переключатель соединены с входом счетчика пределов, выход блока устранения нуля через третий переключатель соединен с входами старших тетрад реверсивных счетчиков, входы триггеров реверса соединены с соответствую щими выходами детектора равновесия, снабжен четырьмя логическими элементами совпадения и логическим элементом разделения, входы которого соеди нены с выходами элементов совпадения а выход - с входами триггера парамет ра, выход переполнения первого ревер сивного счетчика соединен с входами первого и третьего элементов совпадения, а второго счетчика - с входами остальных элементов совпадения, выходы триггера параметра соединены соответственно с входами первых двух и двух последних элементов совпадени выходы первого триггера реверса соединены соответственно с входами первого и третьего элементов совпадения а выходы второго триггера реверса - с входами второго и четвертого элементов совпадения, один выход детектора равновесия соединен с входами первого и третьего элементов совпадения, а второй - с входами второго и четвертого элементов совпадения, выходы реверсивных счетчиков соединены соответственно с входами второго и третьего элементов совпадения. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого моста. Мост содержит генератор 1 синусоидального напряжения, мостовую измерительную цепь 2, детектор 3 равновесия, реверсивные счетчики 4 и 5 соответственно, например, по парамет рам Си G емкостных измеряемых объектов, триггеры б, 7 реверса по этим параметрам, счетчик 8 пределов, блок9 устранения нуля, триггер 10 параметра, переключатели 11-13, логи ческие элементы 14-17 совпадения и логический элемент 1В разделения. Выбор основного параметра в мосте осуществляется в следящем режиме измерения. При этом используются импул сы переполнения реверсивных счетчиков . Рассмотрим все возможные случаи, возникающие в процессе следящего уравновешивания моста. Допустим, что при уравновешивании мостовой цепи реверсивные счетчики по обоим параметрам работают в режиме прямого счета. В этом случае при уравновешивании возможны следующие ситуации. Мостовая цепь по вспомогательному параметру уравновешена на i-и декаде (каждый разряд реверсивного счетчика, начиная от самого стариего до i-го включительно, находится в одном из состояний от О до 9), и при уравновешивании измерительной цепи по основному параметру возникает переполнение счетчика по этому параметру, т.е. появляется импульс переноса на выходе самой старшейтетрады счетчика. В этом случае независимо от состояния счетчика по вспомогательному параметру, составляющая по основному параметру является преобладающей и основной параметр выбран правильно. Импульс переполнения счетчика поступает на вход счетчика пределов и изменяет его состояние. Мостовая цепь уравновешена по основному параметру на i-и декаде, и при уравновешивании цепи по вспомогательному параметру возникает переполнение счетчика. Значит составляющая комплексного сопротивления, принятая за вспомогательный параметр, является превалирукицей и необходимо изменить основной параметр. Если при уравновешивании мостовой цепи реверсивные счетчики по регулируемым параметрам работают в режиме обратно-го счета, то возможны также следукмцие крайние ситуации. Мостовая цепь уравновешивается i-и декадой по основному параметру, по вспомогательному параметру мост уравновешен на i-и декаде. В процессе уравновешивания появляется импульс заема на выходе старшейтетрады ре- , версИБНОго счетчика по основному параметру. В этом случае, при любом состоянии реверсивного счетчика (кроме состояний, при которых самая старшая тетр.зда находится в нулевом состоянии) по вспомогательному параметру, преобладаклдей является составлякицая, принятая за вспомогательный параметр, и, следовательно, необходимо сменить основной параметр. В остальных случаях при появлении импульса заема необходимо изменить диапазон измерения. Мост уравновешен на i-и декаде по основному параметру. При уравновешивании измерительной цепи по вспомогательному параметру появляетс я на выходе реверсивного счетчика импульс заема. Это свидетельствует о том, что вспомогательный параметр измеряемого комплексного сопротивления меньше нуля, т.е. отрицательный, .следовательно, параметры этого со противления не могут быть измерены. Таким образом, изменять основной параметр необходимо только в тех случаях, когда в процессе уравновешивания появляется импульс переполнени счетчика по вспомогательному парамет ру при прямом его счете и равновесии по основному параметру или, когда в процессе уравновешивания появляется импульс переполнения счетчика по ос новному параметру при обратном его счете и ненулевом равновесном наборе счетчика по вспомогательному параметру . Мост работает следующим образом. Синусоидальное напряжение рабочей частоты с выхода генератора 1 поступает на мостовую цепь 2, Выходное на пряжение мостовой цепи поступает на вход детектора 3 равновесия. В предлагаемом мосте уравновешивание начинается после выбора предела при произвольно выбранном основном параметре. Допустим, что после выбора предела измерения триггер 10 параметра находится в нулевом состоянии и пере ключатели 11-13 при этом соответстве но соединяют блок 9 устранения нуля с старшей тетрадой счетчика 4 и вход счетчика 8 пределов с выходом переполнения этого счетчика 4. Это значит, что реактивная составляющая С комплексного сопротивления выбрана ocHOBHfciM параметром, а проводимость G - вспомогательным. Для выработки регулирующих воздействий производится параметрическая модуляция по регулируемым параметрам (модуляторы на чертеже не показаны). Управляющие импульсы, выработанные детекторо 3, поступают на входы реверсивньЬс счетчиков 4 и 5. При равновесии моста управляющие импульсы на выходе де тектора 3 отсутствуют. Допустим, что в процессе уравновешивания оказалось что проводимость G превалирует над емкостью С, т.е., что при равновесии по параметру С и прямом счете по параметру G появился импульс переполнения на выходе счетчика 5. Этот импульс проходит через элемент 17 совпадения и элемент 18 разделения и ус танавливает триггер 10 параметра в единичное состояние. При этом переключатели 11, 13 соединяют блок 9 устранения нуля с старшей тетрадой 5 счетчика, переключатель 12 соединяют выход переполнения счетчика 5 с входом счетчика 8 пределов. После этого мост доуравновешивается. В предлагаемом мосте уравновешивание начинает после выбора предела при произвольно выбранном основном параметре. При этом, если основной парс1метр выбран неверно, то в процессе уравновешипання производится смена основного параметра и доуравновешивание мостовой цзпи. Как и в известном мосте, первый отсчет получен через 1с, а последунлцие - через каждые несколько миллисекундно, в отличие от него при необходимости смены основного параметра система уравновешивания не сбрасывается в исходное состояние, а производит смену основного параметра в процессе уравновешивания, а затем доуравновешивает мостовую цепь. Поэтому в следящем режиме в предлагаемом мосте отсчет измеряемых параметров даже при необходимости смены основного парамет ра производится через каждые несколько миллисекунд. Следовательно, из-за того, что смена основного параметра в предлагаемом мосте производится в процессе уравновешивания (не как отдельная операция), она практически не снижает быстродействия моста. Таким образом, быстродействие предлагаемого моста при работе в следящем режиме в лучшем случае, так как смену основного параметра приходится делать редко, примерно в два раза выше быстродействия известного моста если же составляющие комплексного сопротивления меняются так, что смену основного параметра необходимо производить довольно часто, то быстродействие предлагаемого моста в несколько раз выше, чем у известного . Формула изобретения Цифровой автоматический мост переменного тока для измерения двух абсолютных параметров, содержащий генератор синусО1Одального напряжения, соединенный с мостовой измерительной цепью, детектор равновесия, соединенный с выходом мостовой измерительной цепи, два реверсивных счетчика, соединенные выходами с измерительной цепью, а входами с соответствукнцими выходами детектора равновесия, два триггера реверса, соединенные с входами соответствующих реверсивных счетчиков, счетчик пределов, соединенный с мостовой цепью, блок устранения нуля, входы которого через переключатель соединены с выходами реверсивных счетчиков, и триггер параметра, соединенный с входами трех переключателей, выходы переполнения реверсивных счетчиков через второй переключатель соединены с входами счетчика пределов, выход блока устран ения нуля через третий переключатель соединен с входами старших тетрад реверсивных счетчиков, входы триггеров реверса соединены с соответствукацими вых одами детектора равновесия, отличающийся тем, Что, с целью повышения быстродействия моста в следящем режиме измерения, он снабжен четырьмя логическими Элементами совпадения и логическим элементом разделения, входы которого соединены с выходами элемен