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

I

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения активной и реактивной составляющих комплексных сопротивлений или пассивных двухполюсшлх электрических цепей.

Известно устройство допускового контроля сопротивлений электрических цепей, содержащее источник образцового напряжения, преобразователь преобразуемого параметра в напряжение, дискретно управляемый делитель, фазочувствительный выпрямитель и блок сравнения.

К недостаткам такого устройства относятся низкое быстродействие, так как в процессе измерений производится перестройка параметров измерительной цепи, и отсутствие непосредстпенного отсчета активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления. В этом устройстве производится измерение (контроль) модуля и аргумента комплексного сопротивления.

а для перехода к автивной и реактивг ной составляющим необходимы дополнительные вычисления.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, позволяющее раздельно измерять активную и реакт тивную составляющие комплексного сопротивления, которое содержит источник образцового напряжения, преобразователь преобразуемого параметра

to в напряжение, фазочувствительные выпрямители, фазовращатель, дискретный управляемый делитель и блок сравнения 2.

Недостатки указанного устройства

S состоят в низком быстродействии и невысокой точности из-за влияния нестабильности источника образцового напряжения. Кроме того, такое устройство позволяет измерять тольмко составляющие комплексного сопротивления .

Цель изобретения - повьшение быстродействия и точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального напряжения и преобразователь соп ротивление-напряжение, дополнительно введены амплитудный детектор, временной дискриминатор нулей и максимумов синусоидального сигнала, аналоговое запоминающее устройство, логометр, электронный ключ и пере ключатель с двумя парами переключают пшх контактов, причем входы временно го дискриминатора нулей и максимумов синусоидального сигнала и амплитудного детектора объединены между собой и подключены к одному подвижному контакту переключателя, выход амплитудного детектора связан с первым входом логометра, второй вход которого через аналоговое запоминающее устройство и электронный ключ,подключенный также к выходу вре менного дискриминатора, соединен с др гими подвижным контактом переключате ля, две пары неподвижных контактов ко торого попарно объединены между собо и подключены к выходам генератора синусовдального напряжения и преобразователя сопротивление-напряжение На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства. В состав устройства входят генератор 1 синусоидального напряжения, преобразователь 2 сопротивление- напряжение, переключатель 3, временной дискриминатор 4 нулей и максимумов синусоидального напряжения, амплитудный детектор 5, электронный ключ 6, аналоговое запоминающее устройство 7 и логометр 8. Выход генератора 1 синусоидального напряжения подключен к преобразователю 2 сопротивление-напряжени и к одной паре неподвижных контактов переключателя 3, другая пара неподвижных контактов которого соеди нена с выходом преобразователя 2 соп ротивление-напряжение . Последний имеет, кроме того, зажимы для подключения исследуемой цепи (или сопротивления Z.) .Один из подвижных контактов переключателя 3 соединен со входами временного дискриминатора U и амплитудного детектора 5, а .другой подвижный контакт переключателя 3 связан с первым входом элек ронного ключа 6, второй вход которо го подключен к выходу временного дискриминатора 4, а выход - к аналоговому запоминающему устройству 7. К выходам амплитудного детектора 5 и аналогового запоминающего устройства 7 подключены первый и второй входы логометра 8 соответственно. Устройство работает следукицим образом. Выражения для мгновенных значений напряжений на входе и выходе преобразователя 2 сопротивлениенапряжение имеют вид U--U,ivi(Q)t4ifn} (1) (oyt-t-V i- (2) где Ч угол сдвига фаз, равный аргументу комплексного сопротивления 41 Цу,у- амплитуда выходного напряжения . Если напряжение К снимать, например, с образцового резистора сопротивлением R Q , включенного последовательно с сопротивлением RO Uw Wix Z)t Напряжение U с вькода генератора I синусоидальных коЛебаний и напряжение Uy с выхода преобразователя 2 сопротивление-напряжение поступают на соответствующие контакты переключателя 3, который задаются два режима работы: измерение составляющих комплексного сопротивления и измерение составляющих комплексной проводимости. Рассмотрим каждый из этик реждаюв. При измерении составляющих комплексного сопротивления переключатель 3 находится в положении . В этом случае напряжение Uy поступает на входы временного дискриминатора 4 и амплитудного детектора 5, а напряжение U подается через открытый электронный ключ 6 на аналоговое запрминакж1ее устройство 7. Амплитудный детектор 5 формирует постоянное напряжение U „ , пропорциональное амплитуде входного напряжения Uv, т.е. . Ko-RoUyr, Z4 5 где К, - коэффициент преобразования / детектора 5. Напряжение U подается на первый вход логометра 8. Напряжение на выходе аналогового запоминающего устройства 7 изменяется пропорционально с коэффициентом К(коэффициент передачи) напряжению U.Временной дискриминатор 4 выделяет моменты перехода напряжения Uy- через нул и максимум в зависимости от измеряе мой составляющей, реактивной, и в эти моменттл времени Г1акрывает элек ронный ключ 6. На выходе аналоговог запоминающего устройства 7 сохраняется напряжение, пропорциональное мгновенному значению напряжения U в момент изменения состояния электр ного ключа 6. Обозначим через Up и и мгновенные значения напряжения U в моменты перехода напряжения U. че рез нуль и максимум соответственно. Мгновенные значения Up получим из выражения (1), подставляя в него Sti K-1t- P, где К - 0,1,2,3,.. а мгновенные значения Uq - при ПК +% (2К + l}ft/2- Y. Имеем - ±(3(у (5) (6) а На выходе аналогового запоминающего устройства 7 фиксируется напряжение, равное либо при измерении реактивной составляюще либо JUa HK UniCos (8) при измерении активной составляющей комплексного сопротивления .Эти напряжения, одно или другое, подаются на второй вход логометра 8. На выход логометра 8 формируется сигнал, равный отнощению двух напряжений, т.е. либо Upt.tKyUm /ivi Zx U(j- -tKZ eiViV. tkx, felli vr}5. tkZxCO-SVp-KRiiQ) oJyn где Й --- -коэффициент передачи устройства. 9 Таким образом, йыходной сигнал логометра 8 пропорционален либо рективной, либо активной составляющей измеряемого комплексного сопротивления. Полярность этого сигнала в .случае измерения реактивной составля- ющей является признаком характера реактивной составляющей сопротивления (индуктивная или емкостная), При измерении составляющих комплексной проводимости переключатель находится в положении П. В этом случае меняются местами цепи прохождения напряжений U и Ux Напряжение подается на временной дискриминатор 4 и амплитудный детектор 5, а напряжение Uj nocTynaeT через электронный ключ 6 на аналоговое запоминающее устройство 7. Временной дискриминатор 4 вьщеляет теперь моменты, перехода через нуль или максимум .(в зависимости от измеряемой составляющей комплексной проводимости) и в эти моменты закрывает ключ 6, отклю-чая вход аналогового запоминающего устройства 7 от выхода преобразователя 2 сопротивление-напряжение. В остальном принцип действия устройства не отличается от рассмотрен;ного вьщ|е.Очевидно, в этом режиме на выходе амплитудного детектора 5 формируется постоянное напряжение а на выходе аналогового запоминающего устройства 7 либо напряжение либо напряжение ра-- Лх 5 Тогда выходной сигнал логометра 8 равен отношению напряжений UP-V ,W Тр-- V h tK eiviVf tb, (ижfU) lUpgl K%Uv,yco&4 ,.. ТГГ --lCv,COe4-c(5) т.е. выходной сигнал логометра 8 пропорционален реактивной (с учетом знака) или активной составляющей ком-/ плексной проводимости. Таким образом, с помощью предлагаемого устройства значительно уменьшается время измерений, так как здесь отсутствует какая-либо пе рестройка параметров измерительной цепи или уравновешивание; повьппается точность за счет исключения влияния нестабильности источника напряжения (генератора синусоидальных си налов); решается класс решаемых задач за счет измерения не только составляющих комплексного сопротивления но и составлянщих комплексной проводимости. Формула изобретения Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального напряжения и преобразователь сопротивление-напряжение, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерений, а также расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены амплитудный детектор, временной дискриминатор нулей и максимумов синусоидального сигнала, аналоговое запоминающее устройство, логометр, электронный ключ и переключатель с двумя парами переключакнцих контактов, причем входы временного дискриминатора нулей и максимумов синусоидального сигнала и амплитудного детектора объединены между собой и подключены к одному подвижному контакту переключателя, выход амплитудного детектора связан с первым вхо- дом логометра, второй вход которого через аналоговое запоминающее устройство и злектронньй ключ, подключенный также к выходу временного дискриминатора, соединен с другим подвижным контактом переключателя, две пары неподвижных контактов которого попарно объединены между собой и подключены к выходам генератора синусоидального напряжения и преобразователя сопротивление-напряжение. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 282752, кл. G Об F П/04, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР № 256392, кл. G 05 В 23/02, 1968 (прототип).