Устройство для допускового контроля одной из составляющих измеряемого комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника Советский патент 1981 года по МПК G01R17/10 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОПУСКОВОГО КОНТРОЛЯ ОДНОЙ ИЗ СОСТАВЛЯЮЩИХ ИЗМЕРЯЕМОГО КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ (ПРОВОДИМОСТИ) ДВУХПОЛЮСНИКА

1

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению и контролю составляющих комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсников.

Известно устройство, реализующее способ измерения величин составляющих комплексного сопротивления двухполюсника, выполненного по последовательной схеме замещения, содержащее генератор синусоидального напряжения, включенный в диагональ питания измерительной цепи, составленной из комплексного сопротивления, причем вершина цепи, примыкающая к образцовому элементу, через первое согласующее устройство подключена-параллельно к опорному входу первого фазочувствительного выпрямителя и первым входам первого и второго блоков деления и через фазовращающее устройство к опорному входу второго фазочувствительного выпрямителя, выход которого соединен со вторым входом второго

блока деления, второй вход первого блока деления подсоединен к выходу первого фазочуветвительного выпрямителя, вершина диагонали питания, примыкающая к измеряемому комплексному сопротивлению при последовательной схеме замещения, через второе согласующее устройство соединена с информационными входами первого и второго фазочувствительных выпрями10телей 1 .

Данному устройству присуще низкое быстродействие, обусловленное тем, что необходимо выжидать пять - шесть периодов измеряемого сигнала для то15го, чтобы получить постоянный уровень напряжения на выходе фазочувствительного выпрямителя, пропорциональный проекции одного сигнала на другой.

Кроме того, для получения инфор20мации об абсолютном (относительном) приращении измеряемой составляющей комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника необходимо выполнять дополнительную косвенную математическую операцию вычитания, что влечет за собой увеличение време ни 1змерения„ Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является более быстродействующее устройство, реализующее способ преобразования приращений измеряемых составляющих комплексного сопротивления двухполюсника, содержащее генератор синусоидального напряжения, включенный в диагональ питания измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных образцового элемента и измеряемого комплексного сопротивления, причем вершина измерительной диагонали заземлена, а вершина диаго нали питания, примыкающая к образцовому элементу при последовательной схеме замещения измеряемого комплекс ного сопротивления или к измеряемом комплексному сопротивлению при парал лельной схеме замещения, через перво согласующее устройство подключена па раллельно к первым входам первого и второго блоков деления, к опорному входу второго фазочуаствительного выпрямителя, через фазовращающее уст ройство - к опорному входу первого фазочувствительного выпрямителя и через амплитудный преобразователь к первым еходам первой и второй разнос ных схем, выходы которых подсоединен ко вторым входам первого и второго б блоков деления соответственно, а вер шина диагонали питания, примыкащая к измеряемому комплексному сопротивлению при последовательной схеме замещения или к образцовому элементу при параллельной схеме замещения, через второе согласующее устройство подключена параллельно к информацион ным входам первого и второго фазочуветвительных выпрямителей, выходы которых соединены со вторыми входами первой и второй разностных схем соответственно С21. Недостатком известного устройства является низкое быстродействие из-за наличия таких инерционных блоков, как амплитудные преобразователи и фазочувствйтельные выпрямители, и кроме того, данное устройство не поз волят контролировать параметры комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника, так как в этом случае необходим опорный канал сравнения. 94 Цель изобретения - повышение быстродействия допускового контроля одной из Составляющих измеряемого комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника Указанная цель достигается тем, что в устройство допускового контроля одной из составляющих измеряемого комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника, содержащее генератор синусоидального напряжения, включенный в диагональ питания измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных образцового элемента и контролируемого двухполюсника, причем вершина диагонали питания, примыкающая к образцовому элементу (контролируемому двухполюснику) подключена ко входу первого согласующего устройства, а вершина цели, примыкающая к образцовому элементу и измеряемому комплексному сс1противлению, заземлена, введены вторая ветвь измерительной цепи, составленная из последова ельно включенных однородных образцовых элементов, формирователь импульсов, блок анализа, блок индикации, причем выход первого согласующего устройства подключен к одному из входов блока анализа и через формирователь импульсов к управляющему входу блока анализа, вершина измерительной диагонали второй ветви через Btopoe согласующее устройство соединена со вторым входом блока анализа, выход которого подсоединен ко входу блока инди кации, Кроме того, блок анализа состоит из п амплитудных анализаторов, где ГУ - число допусковь1х групп, и блока обработки сигналов, причем первый вход блока анализа соединен параллельно с первыми входами амплитудных анализаторов, а второй вход блока анализа - со вторыми входами амплитудных анализвторов, первые управляющие входы амплитудных анализаторов подключены к шинам задания допусков, а вторые управляющие входы - к выходу формирователя импульсов, выходы амплитудных анализаторов соединены с входами блока обработки сигналов. Причем блок анализа может состоять из управляемого усилителя, вход которого подключен к первому входу блока анализа, а рыход - к одному из входов амплитудного анализатора.

5

второй вход которого соединен со вторым входом блока анализа, управляющий вход управляемого усилителя подключен к шине задания допуска, а управляющий вход амплитудного анализатора - к выходу формирователя импульсов, выход амплитудного анализатора соединен с выходом блока анализа.. ,

Кроме этого, амплитудный анализатор содержит дискретный делитель,, первый вход которого соединен с пер вым входом амплитудного анализатора, первый выход дискретного делителя подключен к одному из входов первого дифференциального усилителя, втог рой выход - к одному из входов второго дифференциального усилителя, вторые входы дифференциальных усилителей соединены параллельно со вторым входом амплитудного анализатора, первый и второй выходы первого и второго дифференциальных усилителей соединены соответственно с R и S входами первого и второго триггеров, синхромизирующие входы которых подключены к выходу формирователя импульсов, выход первого триггера соединен с прямым входом элемента Запрет, а выход второго - к инверсному входу выход которого соединен с одним из входов блока обработки сигналов.

Принципиальное отличие предлагаемого устройства от известного заключается в том, что существенно повы.шается быстродействие и расширяются функциональные возможности за счет того, что введены вторая образцовая ветвь и получена мостовая измерительная цепь, формирователь импульсов, блок анализа, блок индикации и наличие новых связей вновь введенными блоками и известными.

На фиг, 1 представлена структурмая схема устройства; на фиг. 2 и 3 варианты реализаций блока анализа; на фиг. Ц - структурная схема амплитудного анализатора; на фиг. 5 векторная диаграмма процесса разбраковни для последовательной схемы замещения конденсатора; на фиг, 6 - временная диаграмма процесса разбраковки для последовательной схемы замещения конденсаторов.

На фиг. 5 обозначены: jS,- параметры измерительной

цепи в обобщенных обозначениях;

4

аЬ - вектор напряжения питания мостовой измерительной цепи;

ас - вектор напряжения, снимаемого с образцового . элемента при последовательной схеме замещения измеряемого двухполюсника или с измеряемого двухполюсника при параллельной

схеме замещения;

pQd,, возможные положения сектора напряжения небаланса;

I Ч-1 . возможные положения фазового сдвига вектора на- пряжения небаланса относительно опорного век- тора.

Уравнение для относительного изменения синфазной составляющей измеряемого комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника имеет следующий вид

13,

).

(1)

сМЗ(. 2 /х (,

Bd

aL d где t - ej

При old 8d уравнение (l) можно переписать в следующем виде

1 dc -Q&

1

K.(2)

00 2

Уравнение (2) справедливо как для последовательной схемы замещения, так и для параллельной с той лишь разницей, что необходимо поменять местами в ветви, содержащей измеряемое комплексное сопротивление, образцовый и измеряемый двухполюсники, а параметры dl, В имеют размерность проводимостей.

Устройство для контроля одной из составляющих измеряемого комплексного сопротивления (проводимости) содержит генератор 1 синусоидального напряжения, измерительную цепь 2, верхняя ветвь которой составлена из последовательно соединенных образцового элемента 3 и контролируемого двухполюсника 4 при последовательной схеме замещения контролируемого двухполюсника или из последовательно соединенных контролируемого двухполюсника 3 и образцового элемента k при параллельной схеме замещения контролируемого двухполюсника, нижняя ветвь составлена из последовательно включенных образцовых однородных элемен7тов 5 и 6, Устройство содержит также согласующие устройства 7 и 8, формирователь 9 импульсов, блок 10 анализа, блок 11 индикации. Блок 10 анализа может состоять из нескольких, например, четырех амплитудных анализаторов 12-15 и блока 16 обработки сигналов, а во втором случае - из управляемого усилителя 17 и амплитудного анализатора 18. В свою очередь амплитудный анализатор содержит дискретный делитель 19, диф ференциальные усилители 20 и 21, син хронные RS-триггеры 22 и 23, элемент Запрет 2, . Рассмотрим работу устройства, например, для последовательной схемы замещения конденсатора по временной диаграмме (фиг 6). Напряжение Ц - снимаемое с образцо вого элемента 3, через согласующее устройство 7 поступает одновременно на вход формирователя 9 импульсов и на один из входов блока 10 анализа (фиг 6, I), а напряжение небаланса С(3 согласующее устройство 8 подается на второй вход блока анализа. На выходе формирователя 9 импуль сов формируется узкий импульс в момент достижения напряжением Uq -cBoero экстремального значения (фиг„ 6, II) Блок 10 анализа производит сравнение величин напряжений (Upfl+ Uf)ri) - 0n И {Uta-f- Ug) c +Uj5i M -UOP В момент действия импульса с выхода формирова-геля 9 импульсов Прося едим, как проходит процесс разбраковки конденсаторов на допусковые группы по величине емкости, когда бяок to анализа выполнен в виде устройства, изображенного на фиг„ 2, ко торый состоит, например, из четырех амплитудных анализаторов 12-15 и блока 16 обработки сигналов. На шину задания допуска каждого ИЗ амплитудных анализаторов поступае сигнал, осуществляющий изменение величины опорного сигнала Ua на величину допуска. Пусть разбраковка производится по четырем допусковым группам 4-1, ±5, 410, ±20. При поступлении на вход амплитудных анализаторов сигналов UQC, и и ч происходит срабатывание того амплитудного анализатора в момент подачи сигнала управления с формирователя 9 импульсов, срабатывание которого находится ниже допуска. На выходе амплитудного анализатора имеется сигнал ,пропорцио19Си cosЧ нальныи -г), где К - коэффициент задания допуска. Сигнал с выхода блока 16 обработки сигналов свидетельствует о нахождении контролируемого конденсатора в той или иной допусковой группе. На фиг. 3 показан вариант выполнения блока 10 анализа с одним амплитудным анализатором 18 и управляемым усилителем 17, который осуществляет умножение величины ( в соответствии с допусковой группой, а в остальном процесс разбраковки аналогичен вышеописанномуРабота амплитудного анализатора, изображенного на.фиг. осуществляется следующим образом. Опорное напряжение и,поступает на вход дискретного делителя 19 (фиг, 6, I), на выходе которого получаем - и-зп в соответствии с контролируемой допусковой группой (например +20 и -20%). Сигнал с первого выхода дискретного делителя 19, пропорциональный +(iQr (фиг„ 6,1), подается на один из.входов дифференциального усилителя 20, а со второго выхода, пропорциональный -UQ,- на один из входов дифференциального усилителя 21, на вторые входы дифференциальных усилителей 20 и 21 поступает напряжение небаланса (фиг 6, I). Сигналы с прямых выходов первого и второго дифференциальных усилителей 20 и 21, пропорциональные соответственно (Ц;(з)-и{5п ) (cct) (оп), подаются на R входы ЙЗ-триггеров 22 и 23, а с инверсных выходов сигналы, прюпорциональные t(Uc)-(-Uon)j и r(Uca)-(Uon)3- на S входы триггеров 22 и 23 (фиГоб, |). В момент подачи управляющего сигнала с выхода формирователя 9 импульсов иг, 6, II) на синхронизирующие входы RS-триггеров 22 и 23 последние перебрасываются из единичного (нулевого) состояния в нулевое (единичное) , когда уровеньпорога срабатывания ниже уровня подаваемого сигнала,и из нулевого (единичного) в единичное (нулевое), когда порог срабатывания выше (фиг. 6, 1Н и JV). Сигнал с выхода триггера 22 ( III) поступает на прямой вход элемента Запрет 2, а с выхода триггера 23 (фиг. 6, IV) на инверсный вход элемента Запрет 2k. Наличие сигнала на выходе элемента Запрет 2k (фиг.6а,//

свидетельствует о нахождении контролируемого конденсатора в допусковой группе, отсутствие (фиг. 6б, V) - за пределами допуска.

Как видно из временной диаграммы,, изображенной на фиг 6, формирование информации о нахождении контролируемого конденсатора в той или иной допусковой группе осуществляется в течение четверти периода опорного.сиг- ю

нала, что значительно выше, чем в известном устройстве.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает, по сравнению с известными, более высокое быстродействие и широкие функциональные возможности, что позволяет использовать это устройство не только для разбраковки конденсаторов (индуктивности) на допусковые группы по емкости (индуктивности) , но и для контроля допустимых напряжений на вращащихся деталях и в системах автоматизированного управления контролем качества технологических процессово

Формула изобретения

1. Устройство для допускового контроля одной из составляющих измеряемого комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника, содержащее генератор синусоидального напряжения, включенный в диагональ питания измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных образцового элемента и контролируемого двухполюсника, причем вершина диагонали питания, примыкающая к образцовому элементу (контролируемому двухполюснику) подключена ко входу первого согласующего устройства, а вершина цепи, примыкающая к образцовому элементу и измеряемому комплексному сопротивлению, заземлена, отличающее:С я тем, что, с целью повышения быстродействия допускового контроля одной из составляющих, измеряемого комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника, введены вторая ветвь измерительной цепи, составленная из последовательно включенных однородных образцовых элементов, формирователь импульсов, блок анализа, блок индикации, причем выход первого согласующего устройства подключен к одному из входов блока анализа и через формирователь импульсов к управляющему входу блока анализа,

вершина измерительной диагонали второй ветви через второе согласующее устройство соединена со вторым вхо- дом блока анализа, выход которого подсоединен ко входу блока индикации,

2. Устройство по п,1, о т л и чающееся тем, что блок анализа состоит из п амплитудных анализаторов , где п - число допусковых

причем первый вход блока анализа соединен параллельно с первыми входами амплитудных анализаторов, а второй вход блока анализа - со вторыми входами амплитудных анализа- . торов, первые управляющие входы амплитудных анализаторов подключены к шинам задания допусков, а вторые управляющие входы - к выходу формирователя импульсов, выходы амплитудных анализаторов соединены с входами блока обработки сигналов,

3. Устройство по По1, отличающееся тем, что блок анализа состоит из управляемого усилителя, вход которого подключен к первому входу блока анализа, а выход - к одному из входов амплитудного анализатора, второй вход которого соединен j со вторым входом блока анализа,

управляющий вход управляемого усилителя подключен к шине задания допуска, а управляющий вход амплитудного анализатора - к выходу формирователя импульсов, выход амплитудного анализатора соединен с выходом блока анализа.

4„ Устройство по пп. 2 и 3| о т личающееся тем, что ампли0тудный анализатор содержит дискретный делитель, первый вход которого соединен с первым входом амплитудного анализатора, первый выход дискретного делителя подключен к одному

5 из входов первого дифференциального усилителя, второй выход - к одному из входов второго дифференциального усилителя, вторые входы дифференциальных усилителей соединены параллель0но со вторым входом амплитудного анализатора, первый и второй выходы первого и второго дифференциальных усилителей соединены соответственно с R и S входами первого и второго

5 триггеров, синхронизирующие входы которых подключены к выходу формирователя импульсов, выход первого триггера соединен с прямым входом групп, и блока обработки сигналов. 118923 элемента Запрет, а выход второго к инверсному входу, выход которого соединен с одним из входов блока обработки сигналов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 19 1.Авторское свидетельство СССР позаявке № 2380702/21, кл, G 01 R 27/02, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке ff 25 1б31/21, кл. G 01 R 27/02, 1977 (прототип).

Ui

16

,

фиг. 2.

±-,

ОН

18

,

П

-ТФиг. 3

4

{fl

w

f/t

t

9n

Ik

LP

n

ФигЛ

l4i ill 14

25

HJ

44, -w a

-w

4J J