Способ измерения параметров нерезонансных трехэлементных двухполюсников Советский патент 1981 года по МПК G01R27/26 

тельную цепь во второе квазиравновесие, характеризуемое равенством згпомянутой реакг.эной и нескомпенсированной активной составЛЯЮ1ЦИХ величин 2.

Недостаток этого способа измерения заключается в низком быстродействии из-за сложности процесса измерения и его релаизации. Измерительную цепь необходимо привести вначале в одно квазиравновесие, характеризуемое определенными признаками, затем в другое квазиравновесие, характеризуемое другими принаками, и только после этого производятся измерения, вычисления и отсчеты измеряемых параметров.

Целы.о изобретения является повышение быстродействия измерений.

IПоставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения параметров нерезопансных трехэлементных двухполюсников,

. включающему подачу на контролируемый нерезонансньш трехэлементный двухполюсник напряжения гармонического сигнала, изменение частоты на;пряжения гармонического сигнала, частоту напряжения гармонического сигнала изменяют до получения экстремального значения тангенса угла потерь или фазового сдвига, вносимого контролируемым нерезонансным трехэлементным двухполюсником, фиксируют Ч мойент достижения экстремального значения тангенсу угла потерь фазового сдвига ; значение частоты напряжения гармонического сигнала и, на фиксированном значении последней измеряют модуль комплексного сопротивления (проводимости) контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника и его, сопротивление (проводимость) на постоянном токе, по измеренным значениям определяют параметры контролируемого нерезонан,сного трехэлементного двухполюсника.

На фиг, 1 представлен пример реализации способа измерения; на фиг. 2 - виды нерезонансных трехэлементных двухполюсников; на фиг. 3 -6 - примеры реализации способа измерения для конкретш 1Х видов нерезонансяых трехэлементных двухполюсников.

Устройство реализагдаи способа измерения (фиг. 1) содержит контролируемый нерезонансный трехэлементный двухполюсник 1, измритель 2, ключ 3, источник 4 постоянного напряжения, а;втоматический программируемый вычислитель 5, ключ 6, генератор 7 гармонического сигнала, фазометр 8, преобразователь тока в напряжение, частотомер 10, измеритель

IIмодуля комплексного сопротивления, табло 12-14. На фиг. 2 изображены конденсаторы 15 и 16, активные проводимости 17 и 18 резисторы 19-24, fcaTyuncB индуктивности 25

и 26. На фиг. 3 приведены те же обозначения что и на фиг. 1, и дополнительно приведены

конденсатор 15 (С), активная проводимость 17 (Y), резистор 19 (R), амперметр постоянного и переменного тока 27, измеритель тангенса угла потерь 28, частотомер 29. На фиг. 4 приведены те же обозначения, что и на фиг. 3, и дополнительно приведены катушка индуктивности 25 (L), активная проводимость 18 (Y), резистор 20 (R), усилитель 30, образцовый резистор 31, фильтр нижних частот 32, фильтр

верхних частот 33, вольтметр постоянного тока 34, вольтметр переменного тока 35. На фиг. 5 приведены те же обозначения, что и на фиг. 4 и дополнительно приведа.ны резисторы 21 (R) и 22 (R,), конденсатор 16 (С), измеS рители на постоянном и переменном токе 36 и 37. На фиг. 6 приведены те же обозначения , что и на фиг. 5, и дополнительно приведены резисторы 23 (Я) и 24 (Ri), катушка индуктивности 26 (L), генератор тока изменяющей0 ся частоты 38, источник постоянного тока 39, вольтметр 40.

Сущность изобретения заключается в следующем.

5 Измеряют сопротивление контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника 1 на постоянном токе (фиг. 1) при помощи измерителя 2, при этом измеритель 2 и двухполюсник 1 (контролируемый нерезонансный трехэлементный) питаются .через i замкнутый ключ 3 от источника 4 постоянного напряжения. Результат измерения с измерителя 2 поступает в виде цифрового кода на автоматический программируемый вычислитель 5, в котором запоминается измеренное значение. После этого ключ 3 размыкается, а ключ 6 замыкается. Изменяют частоту генератора 7 гармонического сигнала, следят за показаниями фазометра 8, одий вход которого подключен к одной клемме контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника, а второй вход - ко второй клемме последнего через преобразователь 9 тока в напряжение. При достижении максимума или минимума показаний фазометра 8 процесс изменения час тоты генератора 7 гармонического сигнала прекращают, и проводят измерение частоты ц., сигнала частотомером 10, а также измеряют измерителем 11 модуль комплексного сопротив- ления контролируемого нерезонансного трех0 элементного двухполюсника 1. Измеренные значения в виде цифрового кода поступают в вычислитель 5. Вычислитель 5 по заданной программе производит обработку результатов измерений. Программа вычислителю 5 задается

5 в зависимости от вида схемы контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника. Результаты вычислений высвечиваются на цифровых табло 12-14 и соответствуют параметрам контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника. 1. Так, напр мер, если обозначить сопротивление контроли руемого нерезонансного трехэлементного дву полюсника 1 на постоянном токе через Ко, а модуль комплексного сопротивления через К при частоте со , то для схемы контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника 1,Изображенной на фиг. 2, емкост ковденсатора 15 (С), проводимость активной проводимости 17 (RI) и сопротивление рези тора 19 (R) вычисляются следующим образо R KO ; КоК Kg - К Kg - К Для двухполюсника (фиг. 2 6), состояще из катущки индуктивности 25 (L), проводимости 18 (R,) и резистора 20 (R) К Для двухполюсника (фиг. 2 в), состояще го из резистора 21 (R резистора 22 (Ri), конденсатора 16 (С) можно записать: К Для двухполюсника (фиг. 2 г), состояще из резисторов 23 (R) и 24 (R,) и катушки индуктивности 26 (L) искомые параметры определяются следующим образом: R KO ; К - Kg Ко К - Kg « Пример 1. На фиг. 3 приведена принципиальная схема устройства, реализующая способ измерения, например, для двухполюсника, изображенного на фиг. 2 а. Контрюлируемый двухполюсник 1, состоящий из конденсатора 15 (С), активной проводимости 17 (Y,) и резистора 19 (R) подключают через ключ 6 к генератору 7 гармонического сигнала, при этом второй полюс контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюс1Шка 1 подключают на корпус через амперметр постоянного и переменного тока 27. Изменяют частоту сигнала генератора 7 гармонического сигнала до наступления минимума тангенса угла потерь контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника 1, фиксируют ее измерителем тангенса угла потерь 28. После этого фиксируют частоту генератора 7 гармонического сигиала и измеряют период Т частоты фиксированного сигнала частотомером 29. Далее амперметром 27 измеряют I - переменный ток фиксированной частоты, протекающий через контролируемый нерезонансный трехэлементный двухполюсник 1. Затем размыкают ключ 6, И замыкают ключ 3, тем самым подключают контролируемый нерезонансный трехэлементный двухполюсник 1 к источнику 4 постоянного напряжения, и амперметром 27 измеряют постоянный ток 1о, протекающий через контролируемый нерезонансный трехэлементный двухполюсник 1 Если выходное напряжение источника 4 постоянного напряжения и генератора 7 гармонического сигнала равно U, то проводимость контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника 1 .на постоянном токе определяется, как YQ lo/U, а проводимость на фиксированной частоте, - как У I/U. По измеренным величинам определяют искомые параметры контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника 1 - R. Y,, С; R I/YO; Y, Ye - YO; с T(Y - YoG), где 0 Y/YO. П p и M e p 2. (Фиг. 4) . Способ реализуется следующим образом. Изменяют частоту генератора 7 гармонического сигнала до достижения на фазометре 8 -максимальных показаний, и в этот момент времени фиксируют частоту генератора 7 гармонического сигнала. Затем производят одновременное измерение частоты 6J частотомером 10, постоянного напряжения Uo - вольтметром 34 и переменного напряжения и - вольтметром 35. По измеренным величинам со, UQ, U легко определяют искомые параметры контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника 1: L, YI, R. Если принять сопротивление резистоpa 31 и напряжение источника 4 постоянного напряжения и напряжение генератора 7 гармонического сигнала равными единичным- значениям, тогда напряжения UQ и U будут таслен но равны соответственно проводимости YQ контролируемого нерезонансного трехэлементг ного двухполюсника 1 на постоянном токе и проводимости 4 контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника 1 на фиксированной частоте. В этом случае величина индуктивности катушки индуктивности 25 (L) определяется как , L 1/ (1 - 0) coY, а активная проводимость 18 (Yj) , как

YI YO - Y0, и сопротивление резистора 20 (R), как

R YO/Y где 0 Y/YO .

П р и м е р 3. (Фиг. 5). Способ реализуется следующим образом. Изменяют частоту генератора 7 гармонического сигнала до достижения на фазометре 8 максимальных показаний, и в этот момент времени фиксируют частоту генератора 7 гармонического сигнала. Затем производят одновременное измерение: периода сигнала частотомером 29,. коэффициента передачи усилителя 30 на постоянном токе измерителем 36 и коэффициента передачи усилителя 30 на фиксированной частоте измерителем 37. По измерительным величинам легко определяются искомые параметры контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника 1: R, RI, С, Если, для простоты, сопротивления образцового резистора 31 принять равными единишому зйачению, то коэффициенты передачи усилителя 30 на постоянном токе и на фиксированной частоте будут соответственно равны сопротивлению контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника 1 на постоянном токе (Ко) и сопротивлению контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника 1 на фиксированной частоте (К), и если период сигнала на фиксирующей частоте равен Т, то искомые параметры находятся следующим образом:

R К .-7 ;

RI Ко - тК;

С Т/ (1 - 7) К,

где 7 - отношение сопротивления контролируемого нерезонансного трехэлементного двухпол 9сника 1 К к сопгютивлению Ко.

П р и м е р 4. (Фиг. 6). Способ реализуется следующим образом. Изменяют частоту генератора тока изменяющейся частоты 38, предварительно замкнув ключ 6, до достижения минимального значения тангенса угла потерь контролируемого нерезонансного грехэлементного двухполюсника 1, которое фиксируеся измерителем тангенса угла потерь 28, который имеет два входа - один вход с высоким входным сопротивлением, другой - с низким. После достижения минимального значения тангенса угла потерь фиксируют частоту генератора тока изменяющейся частоты 38, и измеряют падение напряжения U на контролируемом нерезонансном трехэлементном двухполюснике 1 при помощи вольтметра 40, а затем измеряют период Т синусоидального сигнала генератора тока изменяющейся частоты 38 частотомером 29. Далее размыкают ключ 6, замыкают ключ 3, и измеряют падение напряжения UQ на контролируемом нерезонансном

трехэлементном двухполюснике 1 при помощи вольтметра 40. По измеренным величинам U, DO, Т легко определяются искомые параметры контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника 1: R, RI, L. Примем

токи генератора тока изменяющейся частоты 38 и тока источника постоянного тока 39 одинаковыми и равными единичному значению, тогда сопротивление Ко контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника 1 на

постоянном токе будет вдсленно равно напряжению DO, измеренному вольтметром40, а сопротивление К на фиксированной частоте также численно равно напряжению U, измеренному вольтметром 40. Искомые параметры контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника 1 находятся следующим образом: . R Ко;

R, к.7 - Ко; L Т (К - Ко/7 ),

где 7 - отнощение сопротивления контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника 1 К к сопротивлению Ко.

Формула изобретения

Способ измерения параметров нерезонансных трехэлементных двухполюсников, включающий подачу на контролируемый нерезонансный трехэлементный двухполюсник напряжения гармонического сигнала, изменение частоты напряжения гармонического сигнала, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия измерений, частоту напряжения гармонического сигнала изменяют до получения экстремального значения тангенса угла потерь или фазового сдвига, вносимого контролируемым нерезонансным трехэлементным Двухполюсником, фиксируют в момент достижения экстремального значения тангенса угла потерь ида фазового сдвига значение частоты напряжения гармонического сигнала и,,на фиксированном значении последней измеряют модуль комплексного сопротивления (проводи мости) контролируемого нерезонансного трехэлементного двухполюсника и его сопротивление (проводимость) на постоянном токб, по измеренным значениям определяют параметры контролируемого нерезонансното трехэлементного двухполюсника. 90270 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 344367 кл. G 01 R 17/10, 09.11.70. 2.Авторское свидетельство СССР К 234508. КЛ. G 01 R 31/26, 18.12.67 (прототип)/ f Л1 « f.

к «.

а

1

3-1

-Е

Т т

т

Hh-

Л -CZIb

20

33

fuiA