Цифровой измеритель сопротивления емкости и индуктивности Советский патент 1982 года по МПК G01R27/26 

(5) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИ

I

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано для из.мерения параметров электро-радиоцепей с сосредоточенными элементами, под которыми понимается сопротивление R, емкость С и индуктивность L.

№вестно устройство для измерения R, L, С параметров, основанное на время-импульсном преобразовании переменного напряжения (или тока), пропорционального измеряемому параметру. Известные цифровые измерители сопротивления, емкости и индуктивности, основанные на преобразований измеряемого параметра в пропорциональный временной интервал (и затем в код) путем создания в исследуемой цепи переходных режимов при питании ее определенными сигналами, чаще всего . прямоугольными и другими l.

Недостатком этого устройства является то, что оно не удовлетворяет требованиям инвариантности неинфор.мативных параметров и обладает сложными алгоритмами обработки измерительной информации, приводящими к сложной аппаратурной реализации.

Наиболее близким к изобретению , является цифровой измеритель сопротивлений, емкости и индуктивности, содержащий управляемый генератор синусоидального напряжения, частотозависимую цепь, состоящую из

10 измеряемого и образцового элементов, преобразователь изменения параметров цепи в напряжение, формирователь пе- . риода выходного генератора, цифровой измеритель периода, два коммутатора,

ts источник напряжения постоянного тока, время-импульсный преобразователь и цифровой измеритель отношения временных интервалов, а преобразователь изменения параметров измерительной

20 цепи в напряжение содержит фазовременной формировател, умножитель частоты генератора в восемь раз, форми-, рователь .периода умноженной частоты. формирователь разностных сигналов и интегратор zj. Недостатками этого измерителя являются весьма сложная аппаратурная реализация, что приводит к невысокой TOMHOCtH измерения, обусловленной необходимостью выполнения большого числа измерительных преобразований, каждое из которых вносит свою погрешность в результат измерения, и низкое быстродействие, которое рбусловлено необходимостью перестрой ки гетеродинов в процессе измерений до выполнения соответствующих услоВИЙ. Этот недостаток особенно прояв- 15

ляется при измерениях на низких частотах, а также он не позволяет измерять такие параметры, как добротность катушек и тангенс угла потерь конденсаторов и требует предварительного знания характера исследуемого реактивного элемента - индуктивность или емкость.

Цель изобретения - повышение точности измерения и быстродействия и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель сопротивления емкости и индуктивности, содержащий генератор синусоидального напряжения, подключенный ко входу измерительной цепи и к одному из входов первого коммутатора,.последовательно соединенные времяимпульсный преобразователь и блок деления, второй коммутатор и блок управления, два выхода которого соответственно соединены с управляющими входами первого и второго коммутаторов, введены нуль-орган, суммирующий и вычитающий счетчики, блок переноса и третий коммутатор, приче вход нуль-органа соединен с общим выводом измерительной цепи и с другим входом первого коммутатора, выход которого соединен с входом время-импульсного преобразователя, а выход нуль-органа соединен со входом блока управления и с одним из входов второго коммутатора, выход последнего соединен с управляющим входом время-импульсного преобразователя, а другой вход второго коммутатора соединен с выходом вычитающего счетчика и с первым входом блока переноса, выход которого соедине с входом вычитающего счетчика. 9

тельную цепь 2, включающую измеряемый элемент 2 и образцовый элемент Ц, коммутатор 5 нуль-орган 6, -блок 7 управления, время-импульсный преобразователь 8, содержащий генератор 9 импульсов и преобразователь 10 напряжение-время, коммутаторы 11 и 12, суммирующий счетчик 13, блок I переноса, вычитающий счетчик 15

и блок 16 деления.

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальное напряжение lJ(t) с выхода генератора 1 синусоидального напряжения поступает на измери-

тельную цепь 2 и на первый вход (вход а) коммутатора 5- В измеритель ной цепи 2 протекает синусоидальный ток

i (t) IrrtsiniOt

где ;

амплитуда выходного напряжения генератора 1 синусоидального напряжения , Z - полное сопротивление измерительной цепи 2. С достаточной степенью точности можно считать Z - Z, так как сопротивление RO образцового элемента Ц выбирается из условия

.

Ток I(t) образует на образцовом элементе 4 падение напряжения

: IJo(t) t

где Мт Ц RO

Напряжение Up(t), пропорциональное току I (t), подается на второй вход (вход Ь) коммутатора 5Измерение производится в два этапа. На первом этапе измеряют мгно6счетный вход последнего и счетный вход суммирующего счетчика, соответственно соединены с выходами третьего коммутатора, а управляющие входы блока переноса и третьего коммутатора соединены с третьим выходом блока управления, а вход третьего коммутатора соединен с другим выходом время-импульсного преобразователя. На чертеже представлена функциональная электрическая схема измерителя . , Измеритель содержит генератор 1 синусоидального напряжения, измеривенные значения U(0) и и(Ш). 8 этом случае коммутатор 5 открыт по входу а и через него на вход время-импульс ного преобразователя 8 поступает напряжение U(t) с выхода генератора 1 синусоидального напряжения. Нуль-орган 6 выделяет переходы через нуль напряжения Uj (t), пропорционального току i (t), и формирует в эти моменты импульсы, поступающие в блок 7 управления и на первый вход (вход а) второго коммутатора 11, который открыт по этому входу. Проходя через коммутатор 11, импульсы поступают на запуск время-импульсногр преобразователя 8, На выходе последнего образуется код мгновенного значения напряжения U(0). В это же время коммутатор 12 открыт по выходу а и закрыт по выходу Ь. Импульсы с генератора 9 Импульсов время-импульсного преобразователя 8 .через коммутатор 12 поступают на суммирующий счетчик 13 в котором они накапливаются за полупериод тока (или напряжения). Это означает, что в суммирующем счетчике 13 записан код N 2 т.е. половины периода Т. После окончания полупериода X тока блоком 7 управления коммут оторы 11 и 12 переводятся в другое состояние, при котором коммутатор 11 открывается по входу а, а коммутатор 12 открывается по выходу а. Кроме того, сигналом с третьего выхода блока 7 управления, поступающим на управляющий вход блока. Ц переноса, код N- из суммирую-. щего счетчика 13 переписывается в вычитающий счетчик 15 со сдвигом на один разряд, т.е. в вычитающем счетN ,, чике 15 записан код - N-r-. Импульсы с генератора 9 импульсов поступают через коммутатор 12 по выходу b на списывание показаний вычитающего счетчика 15- Когда вычитающий счетчик 15 обнулится, на его выходе формируется импульс. Очевидно, момент появления этого импульса соотвётствует четверти периоду u)t у. Этот импульс по входу b коммутатора 11 поступает на запуск время-импуяьс ного преобразователя 8, которым производится преобразование мгновенного значения напряже,ния U(). Код этого (тг напряжения поступает на блок 16 деления. Выходным импульсом вычитающего счетчика 15 код молупериода из суммирующего счетчика 13 через блок. переноса снова вводится в вычитающий счетчик 15. По полученным значениям U(0) и и у в блоке 16 деления определяют для катушки индуктивности коэффициент добротности л -Ш) для конденсатора тангенс угла потерь На втором этапе измерений определяют амплитуду тока 1п и затем параметры R, L, С. Для определения амплитуды тока по сигналу с первого выхода блока 7 управления коммутатор 5 переводится в другое состояние, при котором он открывается по входу b и на время-импульсный преобразователь 8 через него поступает напряжение Uo (t) , пропорциональное току i(t). Коммутатор 11 по-прежнему открыт по входу Ь, а коммутатор 12 по выходу Ь. В момент перехода тока i (t) через нуль коммутатора 12 открывается по выходу b управляющим сигналом с блока 7 управления, и импульсы с генератора 9 импульсов поступают на списывание показаний вычитающего счетчика 15. Момент обнуления вычитающего счетчика 15 как и в предыдущем случае, соответствует полупериоду тока, т.е. его амплитуде. Ка выходе вычитающего счетчика 15 формируется импульс, который поступает через коммутатор 11 на запуск время-импульсного преобразователя 8. На выходе преобразователя 8 образуется код, пропорциональный амплитуде тока Irrv- Этот код поступает в блок 1.6 деления, в котором производится определение искомого параметра согласно соотношениям. Формула изобретения. Цифровой измерител сопротивления емкости и индуктивностиj содержащий генератор синусоидального напряжения подключенный ко входу измерительной