Измеритель составляющих комплексного сопротивления Советский патент 1982 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к области измерений активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления Исследуемого объекта, и может быть использовано для измерения относительного приращения одной составляющей и отношения составляющих комплексного сопротивления исследуемого объекта.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является квазиуравновешенный мост переменного тока, содержащий источник питания, подсоединенные к нему ветвь измеряемой величины, составленную из звена с регулируемым коэффициентом передачи и включенного на его выходе объекта измерения, и ветвь образцовой- величины, усилитель с высоким коэффициентом усиленияи ветвью обратной связи, вход которого подсоединён к узлу алгебраического суммирования выходных величин упомянутых ё1етвей, включенные на выходе усилителя индикатор, вы:)(од которого соединен с управляемым входом звена с регулируемым коэффициентом передачи, и измеритель (преобразователь напряжения, пропорционального отношению составляющих измеряемой комплексной величины р. Примем коэффициент Передачи звена с регулируемым коэффициентом передачи равен

К п

ХмУ+КР)

где - установленное значение со К ставляющей ;

постоянный по величине коэффициент , знак которого определяется знаком отклонения измеряемой составляющей от установленного значения;

Р регулируемая величина, значение которой после установления квазиравновесия пропор ционально измеряемому относительному отклонению. 396 Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерения устройства. Поставленная цель достигается тем что в измеритель составляющих комплексного сопротивления, содержащий источник питания, подсоединенные к . нему ветвь измеряемой величины, составленную из звена с регулируемым коэффициентом передачи и включенного на его выходе объекта измерения, и ветвь образцовой величины, усилитель с высоким коэффициентом усиления и ветвью обратной связи, вход которого подсоединен к блоку алгебраического суммирования выходных величин упомянутых ветвей, введены задающий генератор, модулятор, измеритель амп литуды импульсов, индикатор минимального сигнала, формирователь коротких прямоугольных импульсов, элек тронный ключ, формирователи положительных и отрицательных прямоуголь ных импульсов, нуль-орган, измерительный прибор, интегратор, причем задающий генератор подключен через модулятор к управляющему входу звена с регулируемым коэффициентом пере ами, а выход усилителя подключен ; одновременно к измерителю (преобразователю амплитуды импульсов, пропорционального отношению составляющих измеряемой комплексной величины, через электронный ключ и к выходу ин дикатора минимального сигнала, выход которого одновременно соединен со входом формирователя коротких прямоугольных импульсов, выход которого подключен к управляющему входу электронного ключа, и с входом формирователя отрицательных прямоугольных импульсов, равных по амплитуде положительным Прямоугольным импульсам, выход задающего генератора также под ключён через нуль-орган ко входу фор мирователя положительных прямоугольных импульсов и ко второму входу фор мирователя отрицательных прямоугольных импульсов, выходы обоих формирователей положительных и отрицательных прямоугольных импульсов под ключены через интегратор к измерител ному прибору регистрации относительного отклонения измеряемого параметра от его установленного значения. При этом, коэффициент передачи звена с регулируемым коэффициентом передачи равен karccosccosuut) 3 где Уц - установленное значение со-. ставляющей; К - постоянный коэффициент, знак которого определяется знаком отклонения измеряемой составляющей от установлен-, ного значения; переменная линейная функция. Это дает возможность исключить механическую связь между звеном с регулируемым коэффициентом передачи и индикатором равновеЪия по сигналу на выходе которого осуществляется изменение регулируемой величины Р, что приводит к увеличению скорости измерения, а преобразование относительного отклонения измеряемой величины во временной интервал превышает точность измерения ( время-импульсное преобразование).. На фиг. 1 представлена структурная схема измерителя; на фиг. 2 - эпюры выходных напряжений, поясняющие работу измерителя: а - задающего генератора; б - нуль-органа; в - формирователя положительных прямоугольных импульсов; г - усилителя с большим коэффициентом усиления; д - формирователя коротких прямоугольных импульсов; е - формирователя отрицательных прямоугольных импульсов; ж - интегратора; з - электронного ключа; и - измерителя {преобразователя) амплитуды импульсов. Устройство содержит источник 1 питания, подсоединенные к нему ветвь измеря1гмой величины, содержащую звено 2 с регулируемым переменным коэффициентом передачи с подключенным к .его управляющему входу задающим генератором 3 через-модулятор Ч и включенный на его выходе объект 5 измерения, и ветвь образцовой величины с образцовым двух-или четырехролюсником 6, выходные величины которых суммируются в блоке 7 алгебраического суммирования, усилитель 8 с высоким коэффициентом усиления и ветвью 9 обратной связи, выход усилителя 8 подключен одновременно к измерителю 10 ( преобразователю ) амплитуды импульсов через электронный ключ 11, и ко входу индикатора 12 минимального сигнала, выход которого одновременно соединен со входом формирователя 13 коротких прямоугольных импульсов, подключенного к управляющему входу электронного ключа 11 и со входом формирователя 1А отрицате ных прямоугольных импульсов, выход задающего генератора 3 также подклю чей через нуль-орган 15 ко входу фо мирователя 16 положительных прямоугольных импульсов и ко второму вхо ду формирователя импульсов, выходы обоих формирователей 14 и 16 прямоугольных импульсов подключены измерительному прибору 17 через инт ратор 18. Устройство работает следующим об разом. Сигнал с источника 1 питания одновременно поступает на ветвь измеряемой величины и на ветвь образцовой величины. В ветви измеряемой ве личины сигнал проходит через звено с регулируемым переменным коэффицие Том передачи, модулируется по ампли туде и фазе задающим генератором 3 через модулятор k (сопротивление ил емкости звена 2| и проходит через . объект 5 измерения, одновременно по ступая вместе с сигналом, ветви образцовой величины,, прошедшей через образцовых двух- или четырехполюсник 6 и сигналом ветви Э обратной с зи усилителя 8 на блок 7 алгебраического суммирования. Суммированный сигнал с блока 7 поступает на вход усилителя 8 с высоким коэффициентом усиления и с ветвью обратной связи, усиливается и поступает одновременно на индикатор 12 минимального сигнала и на измеритель 10 (преобразова-тель) амплитуды импульсов, регистрирующий отношение составляющих измеряемой комплексной величины (например л tg б) через электронный ключ 11. Индикатор 12 вырабатывает короткий импульс, одновременно запускающий формирователь 13 коротких прямоугольных импульсов, управляемый электронным ключом 11 и управляющий формирователем l4 отрицательных прямоугольных импульсов в момент минимального выходного сигнала усилителя В. Сигнал с выхода-задающего генератора 3 поступает также на нульорган 15, вырабатывающий короткий импульс, производящий одновременно управление формирователем 16 положительных прямоугольных импульсов и сброс (установку в исходное положение) формирователя Т отрицатель ных прямоугольных импульсов, тем самым производя синхронизацию, обе39спечивающую однозначность регистрации знака относительного отклонения другой измеряемой величины - составляющей комплексного сопротивления объекта 5 измерения (например, реактивной составляющей - емкости). Сигналы с двух формирователей 16 и k импульсов одновременно поступают через интегратор 18 на измерительный прибор 17, регистрирующий величину относительного отклонения составляющей изменяемой величины от ее установленного значения, знак которог го определяется знаком отклонения измеряемой составляющей от ее установленного значения. Формула изобретения 1. Измеритель составляющих комплексного сопротивления, содержащий . источник питания, подсоединенные к нему ветвь измеряемой величины, составляющую из звена с регулируемым коэффициентом передачи и включенного на его выходе объекта измерения и ветвь образцовой величины j усилитель с высоким коэффициентом усиления и ветвью обратной связи, вход которого подсоединен к блоку алгебра ического суммирования выходных величин упомянутых ветвей, -о т л и- ч а ющ и и с я тем, что, с целью повыше ния быстродействия и точности измерения устройства, он снабжен задающим генератором,, модулятором, измерителем амплитуды импульсов, индикатором минимального сигнала, формирователем коротких прямоугольных импульсов, электронным ключом, форпмирователями положительных и отрицательных прямоугольных импульсов, нульорганом, измерительным прибором, интегратором, причем задающий генератор подключен через модулятор к управляющему входу звена с регулируемым коэффициентом передачи,а выход усилителя подключен одновременно к измерителю (преобразователю) амплитуды импульсов, пропорционального отношению составляющих измеряемой комплексной величины, через электронный ключ и к входу индикатора минимального сигнала, выход которого одновременно соединен с входом формирователя коротких прямоугольных импульсов выход которого подключен к управляющему входу электронного ключа, и с входом формирователя отрицательных прямоугольных импульсов, равных по амплитуде положительным прямоугольным импульсам,выход, задающего генератора также подключен через нуль-орган к входу формирователя положительных прямоугольных импульсов и к второму входу формирователя отрицательных прямоугольных импульсов, выходы обоих формирователей положительных и отрицательных прямоугольных импульсов подключены через интегратор к измерительному приборурегистрации относительного отклонения измеряемого параметра от его установленного значения. 2. Устройство по П.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что коэффицие:нт пе998 редачи звена с регулируемым коэффициентом передачи равен П.Г .Y i-t-Kav-ccosCcos u;t) -установленное значение составляющей ; -постоянный коэффициент, знак которого определяется знаком отклонения измеряемой составляющей от установленного а1начения qrcco5« переменная линейная функция. со5иЛ./ Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 367388, кл.С 01 R 17/Й, .1973, (прототип). .

I

s

k

II

Ж