Устройство для измерения относительных приращений составляющих комплексного сопротивления двухполюсника Советский патент 1982 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для построения измерителей относительных приращений составляющих комплексного сопротивления двухполюсника.

Известно устройство, реализующее способ измерения величин составляющих комплексного сопротивления двухполюсника, содержащее генератор синусоидального напряжения J вьоход которого соединен с двумя зажимами измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных образцового двухполюсника и измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, общая вершина соединения которых заземлена, вершина соединения образцового двухполюсника и одного из зажимов генератора через первый согласующий блок соединена параллельно через амплитудный преобразователь с первыми входами первого и второго блоков разности, с первьоми входами первого и второго блоков деления, через фазовращающий блок - с опорным , входом первого фазочувствительного вьтрямителя и к опорному входу второго фазочувствительного выпрямителя, общая вершина соединения второго

зажима генератора и исследуемого двухполюсника через второй согласующий блок подключена параллельно к информационным входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей, выходы которых подсоединеЛл к вторым входам первого и второго блоков разности , выходы которых соединены со вторыми входами первого и. второго блоков деления tl.

Недостатком этого устройства является наличие частотной зависимости результатов измерения, так как в уравнения отсчета входит выражение частоты.

Для получения величин приращений составляющих комплексного сопротивления двухполюсника исполвзуются блоки разности, которые усложняют устройство и снижают точность измерения.

Кроме того, недостатком этого устройства является наличие в устройстве двух каналов преобразования, неидентичность которых приводит к СНИ- жению точности измерения.

Известно также устройство, содержащее генератор синусоидального напряжения, включенный в диагональ пигания измерительной цепи, составленной из последовательно включенных образцового и измеряемого двухполюсг ника, причем вершина измерительной диагонали заземлена, вершина диагона ли питания, соединенная с образцовым двухполюсником через первый блок согласования, подключена параллельно через амплитудный преобразователь с одним из входов блока деления, к вхо ду блока формирования импульсов, пер вый выход которого соединен с первьш управляющим входом блока коммутации, второй - со вторым управляющим входо блока коммутации, в epiuHHa диагонали питания, примыкающая к измеряемому двухполюснику, через второй блок согласования соединена с информационны входом блока коммутации,первый выход которого соединен с первым входом блока деления .2. Недостатком этого устройства явля ется низкая точность измерения в свя зи с тем, что при изме1рении приращений составлякицих комплексного сопротивления необходимы также операции вычитания, что усложняет устройство и снижает точность измерения. Резуль тат измерения двухполюсника зависит от частоты питающего напряжения, что выражено в уравнении отсчета по этой сое та вляющей. Кроме того, недостатком устройства является низкое быстродействие, обусловленное использованием такого инерционного блока, как амплитудный преобразователь. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерения сос тавляющих комплексного сопротивления двухполюсника. Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее генератор синусоидального напряжения, один из зажимов которого подключен к одному из входов первого согласующего блока другой зажим - к общей вершине сое динения первого входа второго согласующего блока и к одному из зажимов первого образцового двухполюсника, однородного одной из составляющих комплексного сопротивления исследуемого двухполюсника, другой зажим которого соединен с одним из зажимов исследуемого двухполюсника, выход первого согласующего блока подсоединен к первому входу блока формирования импульсов, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму управляющ1Я4 входам блока коммутации соответственно, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входг1ми блока деления, введены второй образцовый двухполюсник , однородный второй составля ющей ког-шлексного сопротивления двух полюсника, два дополнительных одноро ных образцовых двухполюсника, два со гласующих блока, два ключа, причем один из зажимов введенного образцово го двухполюсника соединен параллельно с общей вершиной соединения одного из зажимов исследуемого двухполюсника, второго входа первого согласующего блока, входа третьего согласующего блока, другой зажим - с общей вершиной соединения зажима генератора, первого входа первого согласующего блока, одного из зажимов первого дополнительного образцового двухполюсника, другой зажим которого подключен к общей вершине соединения корпуса устройства и одного из зажимов второго дополнительного образцового двухполюсника, другой зажим которого подсоединен к общей вершине соединения второго зажима генератора, первого зажима первого образцового двухполюсника и первого входа второго согласующего блока, второй вход которого подключен параллельно к общей вершине соединения входа четвертого согласующего блока, вторых зажимов первого образцового и исследуемого двухполюсников,1ВЫКОД четвертого согласующего блока соединен с одним из информационных входов блока коммутации, другой вход которого подсоединен к выходу третьего согласующего блока через первый ключ соединен с третьим входом блока деления, выход второго согласующего блока подключен параллельно к второму входу блока формирования импульсов и через второй ключ - к Четвертому входу блока деления, первый и второй управляющие входы которого соединены с управляющими входами первого и второго ключей соответственно. На фиг.1 представлено устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства, где Qy,d, напряжение небалансов, снимаемые с измеритель ной цепи; artii HlT н 1пряжения,снимаём1 1е с образцовых двухполюсни. ков. Выражения для относительных приращений составляющих комплексного сопротивления -двухполюсников можно записать в следующем виде .i-s.. ™. Una-co5V о 4;f4: : tfN- . где V, - фазовые сдвиги векторов -напряжений небалансов бпЗ , OmJ , относительно напряжений U/jft ,(/огя,соотЬетственно. Выражения (1) и (2) справедливы для случая, когда дополнительные образцовые двухполюсники равны по величине. Уравнения (1) и (2) не зависят от нестабильности напряжения питания и результат измерения по каждой из составляющих не зависит от величины и изменения другой составляющей комплексного сопротивления двухполюсника. Кроме того, из уравнений (1) и (2) видно, что в каждое из них входит выражение частоты, что позволяет получать частотнонезависимый результат измерения по каждой из составляющих измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника.-Зто возможно потому, что каждый из двухполюсников однороден по своему характеру одной из составляющих комплексного сопротивления двухполюсника. Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, измерительную цепь 2, составленную из основного образцового двухполюсника 3, исследуемого двухполюсника 4, основного образцового двухполюсника 5, дополнительных образцовых двухполюсников 6 и 7, согласующие блоки 8-11, блок 12 формирования импульсов, ключ 13, блок 14 коммутации, ключ 15, блок 16 деления. Устройство работает следующим образом. Напряжение , снимаемое с образцового двухполюсника 3, через согласующий блок 8 поступает одновременно на информационный вход ключа 13 и- на один из входов блока 12 формирования импульсов-, а напряжение 1) снимаемое одной из измерительных диагоналей моста, через согласующий блок 9 подается 4ia один из информаци онных входов блока 14 коммутации. На пряжение небаланса поступает одновременно на один из входов согласующего блока 11 и через согласующий блок 10 - на второй вход блока 14 коммутации, а напряжение с образцового двухполюсника 5 Ug подается н второй вход согласующего блока 11, выхода которого поступает на второй вход блока 12 формирования импульсо и на информационный вход ключа 15. С первого входа блока 12 формирования импульсов узкий импульс, сформирова ный в момент достижения напряжением Uyrib своего экстремального-значения, открывает ключ 13, блок 14 коммутац по первому выходу и синхронизирует работу блока 16 деления. На выходе ключа 13 появляется узкий импульс с амплитудой, пропорциональной , .аоторый поступает на первый вход 1блока 16 деления, а на первом выход влока 14 коммутации сигнал в виде у кого импульса с амплитудой, пропорциональной и. cosH сформированный в момент действия импульса с первого выхода блока 12 формирования импульсов, поступает на второй вход бло1 16 деления. Со второго выхода блока 12 формирования импульсов узкий импульс, сформированный в цемент достижения напряжением Ug| своего экстремального значения, открывает одновременно ключ 15 блока коммутации по второму входу и синхронизирует, работу блока 16 деления. Сигналы с выходов ключа 15 и со второго выхода блока 14 коммутации в виде узких импульсов, амплитуды которых пропорциональны U max и U -cosV, соответственно поступают на третий и четвертый входы блока 16 деления, на выходе которого получают сигналы, пропорциональные относительным приращениям активной и реактивной . составляющих исследуемого КС двухпо люсника, которые разнесены во времени на t . Как видно из временной диаграммы (фиг.2), информация об относительных приращениях составляющих комплексного сопротивления двухполюсника. формируется в течение полупериода питающего напряжения, что позволяет повысить быстродействие в 5-6 раз по сравнению с устройствами, в которых используются известные узлы такие, как амплитудный преобразователь, фазочувствительный выпрямитель и другие. Кроме того, в состав структуры устройства не входят блоки разности, что позволяет значительно упростить устройство и повысить точность измерения, по сравнению с известными устройствами. Использование предлагаемого устройства для измерения относительных приращений составляющих комплексного сопротивления двухполюсникгр обеспечивает, по сравнению с существующими устройствами, более высокую точность и быстродействие измерения... что позволит использовать его в системах автоматизированного контроля и управления технологическими процессами. Формула изобретения Устройство для измерения относительных приращений составляющих комплексного сопротивления двухполюсника, содержащее генератор синусоидального напряжения, один из зажимов которого подключен к одному из входов первого согласукяцего блока, другой зажим - к общей вершине соединения первого входа второго согласующего блока и к од-, ному из зажимов первого образцового двухполюсника, однородного одной из составляющих комплексного сопротивления исследуемого двухполюсника, другой зажим которого соединен с одним из зажимов исследуемого двухполюсника, выход первого согласуквдего блока подсоединен к первому входу блока формирования импульсов, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму управляющим входам блока коммутации соответственно,первый и второй выходы которого соединеиа с первым и вторым входами блока деления, отличающееся тем что, с целью повышения точности и быстродействия измерения, в него введены второй образцовый двухполюсник, однородный второй составляющей комплексного сопротивления двухполюсника, два дополнительных однородных образцовых двухполюсника, два согласующих блока, два ключа, причем один из зажимов введенного образцового двухполюсника соединен параллельно с общей вершиной соединения одного из зажимов исследуемого двухполюсника, второго входа первого согласующего блока, входы третьего согласующего блока, другой зажим - с общей вершиной соединения зажима генератора, первого входа первого согласуквдего блока, одного из зажимов первого дополнительного образцового двухполюсника, другой зажим которого подключен к общей вершине соединения корпуса устройства и одного из зажимов второго дополнительного образцового двухполюсника.

другой зажим которого подсоединен к общей вершине соединения второго зажима генератора, первого зажима первого образцового двухполюсника и первого входа второго согласующего блока, второй вход которого подключен к общей вершине соединения входа четвертого согласующего блока, вторых зажимов первого образцового и исследуемого двухполюсников, выход четвертого согласующего блока соединен с одним из информационных входов блока коммутации, другой вход которого подсоединен к выходу третьего согласующего блока, выход первого согласующего блока через первый ключ соединен с третьим, входом блокаделения, выход второго согласующего блока подключен параллельно к второму входу блока форьшрования импульсов и через второй ключ - к четвертему входу блока деления, первый и второй управляющие входы которого со-единены с управляющими входами первого и второго ключей соответственно.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР по заявке 2541631,кл.С 01 R 27/02, 19.10.79. .

2.Авторское свидетельство СССР

по заявке 2608175,кл. G 01 R 17/10 22.05.80.