Устройство для раздельного измерения модуля комплексного сопротивления Советский патент 1981 года по МПК G01R17/10 

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области измерения и контроля составляющих комплексного сопротивления.

По основному авт. Св. 655988 известно устройство для раздельного измерения модуля комплексных сопротивлений, содержащее измерительную цепь, генератор синусоидального нгшряжения, два дифференциальных УСИлмтеля, сумматор, разностную схему и квадратный детектор .

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения из-за отсутствия нулевого режима при формировании регулирующего воздействия, ограниченные функциональные возможности , так как позволяет измерять только модуль комплексного сопротивления.

Цель изобретения - повышение точности измерения составляющих комплексного сопротивления.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введены фазосдвигающий блок, два преобразователя коднапряжение, разностный блок, два фа- зонулевых детектора, два блока уравновешивания, два блока индикации, причем выход первого дифференциального усилителя подключен к одному из входов второго фазонулввого детектора, к информационному входу преобразова-т , теля код-напряжение и через фазосдвигающий блок-к одному входов пер:вого фазонулевого детектора я ко входу первого преобразователя кода-напряжение , выход которого соединен с первым блоком разностного блока, втоtdрой вход последнего соединен с выходом второго преобразователя код-напряжение, третий вход разностного блока подключен к выходу втсчрого дифференциального усилителя, а выход - ко

15 вторым входам фазонулевых детекторов, выходы которых соединены со входами первого и второго блоков уравновешивания соответственно, выходы последних подключены ко входам первого и

20 второго блоков индикации соответственно, синхронизирующие входы первого и второго блоков уравновешивания подключены к выходу квадратурного детектора, а управляющие выходы блоков ,

25 уравновешивания соединены с упргизляег«1м входом первого и второго преобразователя код-напряжение соответственно.

Принципиальное отличие предлагае30мого устройства от известного заключается в том, что существенно повышается точность измерения, и расширяются функциональные возможности устройства.. На фиг. 1-представлена функцио.нальная электрическая схема устройст ва, на фиг. 1а и 16 - две разновидности измерительных цепей для после довательной и пяпаллельной схем замещения конденсатора; логда в качест ве образцового элемента выбрано сопр хивление; ка фиг. 2 - векторная диаг рамма процесса измерения для цепи, изображенной на фиг. 1а; на фиг. 3 процесс уравновешивания измерительной цепи в коде 4-2-2-1/ на фиг. 4 процесс выбора предела измерения, где с, f), 7 параметры измерительной цепи в обобщенных „ обозначениях; аЬ - вектор напряжения пита ния измерительной цепи ас V - вектор падения напряжения снимаемого с измеряемого комплексного сопротивления; сЬ - вектор падения напряжения, снимаемого с об раздового элемента; V - вектор падения напряже ния на активной состав ляющей измеряемого ком плексного сопротивлени -вектор падения напряже ния на реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротив ления, Vj - вектор компенсирующего .напряжения, кх составляющая компенсирующего напряжения, синфазная с вектором -составляющая компенси рующего напряжения, си фазная с сектором ху V « V разностное напряжение Р между векторами v ВО разностное напряжен11е между векторами оси Ув f - фазовый сдвиг v,y относительно VP J V - фазовый сдвиг относительно VgQ, Устройство для измерения составляющих сопротивления содержит измерительную цепь 1, составленную из пocJ eяoвaтeльнo включенных измёряемог -комплексного сопротивления 2 и образцового элемента 3, генератор 4 синусоидального напряжения, дифференциальные усилители 5, 6, блок вычитания 7, сумматор 8, квадратурный детектор 9, фазосдвигающий блок 10, преобразователи код-напряжение 11, 12, разностный блок 13, фазонулевые детекторы 14, 15, блоки 16, 17 уравновешивания, блоки 18, 19 индикаций. Рассмотрим работу устройства по векторным диаграммам, изображенным на фиг. 3 и 4. Напряжение vg, , снимаемое с Образцового элемента 3 измерительной цепи 1 через дифференциальный усилитель 5, подается одновременно на первые входы блока вычитания 7, сумматора 8, фазосдвигающего блока 10, преобразователя код-напряжение 12 и фазонулевого детектора 15, а напряжение VQ,C снимаемое с измеряемого комплексного сопротивления 2 через дифференциальный усилитель 6, поступает одновременно на вторые входы сумматора 8, блока вычитания 7и -на один из входов разностного блока 13. Сигнал с выхода блока вычитания 7, пропорциональный разнос Во ос ВС подается на пер- . вый вход квсщратурного детектора 9, а сигнал с выхода сумматора 8, равный ас Бс ° ав второй вход квадратурного детектора 9. В зависимости от того, какой фазовый сдвиг налряжения V0B относительно Vg,,,T.e.Er/2 или ir/2, на выходе квадратурнбго детектора 9 происходит слюна знака выходного сигнала, который управляет коммутацией образцового элемента 3. 8соответствии с этим вектор разности опопадает в 1-й или во 2-й квсщранты. В свою очередь разностный вектор vp Vj - Vjr j может находиться в каждом из четырех квадрантов. Процесс выбора предела измерения начинается сверху ; т.е. когда о«,) На фиг. 4 а, б, в показаны вариа ; расположения разностного вектора v во 2-м, 3-м и 4-ом квадрантах соответственно при коммутации образцового элемента. Попадание в 4-й квадрант возможно при tg d 1. Изменение образцового элемента 3 производят до тех пор, пока разностное напряжение во попадет во 2-й квадрант (Ц), соответствует попаданию Vp в 1-й квадрант. После этого процесс выбора предела измерения заканчивается, и начинается процесс измерения. С выхода фазосдвигающего блока 10 напряжение ,,повернутое Haii7C/2, подается одновременно на вход преобразователя код-напряжение 11 и на один из входов фазонулевого дётектора 14. Преобразователи код-напряжение осуществляют деление напряжения в соответствии с кодом числа, поступаемого с блоком уравновешивания . 16, 17. Сигналы с выходов преобразователей код-напряжение 11, 12, пропорциональные V k Vjj , поступают на второй и третий входы разностного блока 13. На выходе разностного блока 13 получаем сигнал, пропорциональный м - Vj,, t который одновременно подается на вторйе входы фазонулевых детекторов 14, 15. Фaзoнvлeвыe детекторы 14,

15 предназначены для определения момента синфаэности квазирс1вновесия между VP и ( ), По знакам с выходов фазонулевых детекторов 14, 15 блоки уравновешивания 16, 17 вырабатывают коды чисел, в соответствии о которыми осуществляется коммутация .преобразователей код-напряжение . Кроме того, процесс уравновешивания начинается только после выбора предела измерения, т.е. после поступ ления сигнала на синхронизирукхцие входы блоков уравновешивания 16, 17.

Рассмотрим процесс уравновешивгши в коде 4-2-2-1 для старшего разряда по векторной диаграмме(фиг. 3). При включении первого двоичного разряда 4 (фиг. За) на выходе фазонулевого детектора 15 появляется положительный сигнал, который оставляет включенным преобразователь код-напряжени 12, а на выходе фазонулевого детектора 14 - отрицательный сигнал, который срабатывает преобразователь коднапряжение 11 в исходное состояние {фиг. 36).

- В следующем такте уравновешивания при подключений второго двоичного разряда 2 (фиг. Зв) происходит переуравновешивание как по активной, так и по реактивной составляющим измеряемого комплексного сопротивления 2, поэтому отрицательные сигналы на выходах фазонулевых детекторов 14, 15 сбрасывают преобразователи код-напряжения 11, 12 в исходное состояние (фиг. Зг).

При включении третьего двоичнсяО разряда 2 вновь происходит переуравновешивание по обеим составляющим измеряемого комплексного сопротивления 2 (фиг. Зд)соответственно, отрицательные сигналы с выходов фазонулевых детекторов 14, 15 сбрасывают преобразователи код-напряжение 11, 12 в предыдущее состояние (фиг. Зж). В последнем также (фиг. Зи) наступает переуравновешивание по активной составляющей и недоуравновещивание по реактивной составлякяцей измеряемого ковшлексного сопротивления 2, поэтому положительный сигйал с выхода фазонулевого детектора 14 оставляет включенным преобразоватейь код-напряжение 11, а отрицательный сигнал с выхода фазонулевого детектора 15 сбрасывает преобрагзователь код-напряжение 12 в исходное состояние (фиг. 2к).

На этом процесс уравновешивания в старшем десятичном разряде заканчивается, и на табло блоков индикации 19 будет высвечена соответствующая цифра. Уравновешивание в последукяцих разрядах происходит аналогично.

Формула изобретения

Устройство для раздельного измерения модуля комплексного сопротивления по авт. св. 655988, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены фазосдвиггиощий блок, два преобразователя код-напряжение, разностный блок, два фазонулевых детектора, два блока уравновешивания, два блока индикёщии, причем выход первого дифференциального усилителя подключен к одному из входов второго фазонулевого детектора и к информационному входу второго преобразователя код-напряжение, и через фазосдвигающий блок - к одному из входов первого фазонулевого детектора -я ко входу первого преобразователя код-напряжение, выход которого соединен с первым входом разностного блока, второй вход последнего соединен с выходом второго преобразователя код-напряжение, а iтретий вход разностного блока подкЛю|;чен к выходу второго дифференциального усилителя , а выход - ко вторым входам фазонудавых детекторов, выхо;Ды которых соединены со входами первого и второго блоков уравновешивания соответственно , выходы последних подключены ко входам первого.и второг блоков индикации соответственно, синхронизирующие входы первого и второго блоков уравновешивания подключены к выходу квгщрё турного детектора, а управляющие выходы блоков уравновешивания подключены к управляемым входам первого и второго преобразователей код-напряжение соответственно.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

I

1. Авторское свидетельство СССР , 655988, кл. G 01 ft 27/02, 02,09.76.