Устройство для измерения параметров комплексного нерезонансного двухэлементного двухполюсника (его варианты)

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРевпублик н 11993 1 55 фч ( ъ(61) Дополнительное к авт; свид-ву- (22) Заявлено 270581 (21) 3298300/18-21 с присоединением заявки Мо . Р 1 М Кп з С 01,К 27/02(23) Приоритет 1 осуларственный комитет СССР оо челам изобретений,и открытий(72) Авторыизобретения Г. И .Шаронов и А, Ф. Проку нцев Пензенский завод-ВТУЗ при Заводе ВЭМ (филиалПензенского политехнического института)(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВКОМПЛЕКСНОГО НЕРЕЗОНАНСНОГО ДВУХЭЛЕМЕНТНОГОДВУХПОЛЮСНИКА (ЕГО ВАРИАНТЫ) Изобретение относится к.измерительной технике, а именно к устройствам для измерения параметров комплексных двухполюсников, и может быть использовано для построения, например, преобразователей абсолютного значения любой из составляющих комплексного сопротивления двухполюсника в напряжение. 10Известно устройство для измерения параметров комплексного нерезонансного двухэлементного сопротивления двухполюсника, содержащее измерительную ветвь, составленную из последовательно соединенных образцового и исследуемого двухполюсников, одна иэ вершин питания которой, примыкающая к исследуемому комплексному сопротивлению двухполюсника, соединена с одним из зажимов источника гармонического сигнала и через первый со гласующий блок с одним из входов Функционального преобразователя, вторая вершина питания измерительной ветви, примыкавшая к образцовому двухполюснику, подсоединена к второму зажиму Ф источника гармонического сигнала и общей шине, а .ершнна измерительной ветви, поимыкаюшая к зажимам образ,цового н исследуемого комплексного сопротивления двухполЮсников, подключена через второй согласующий блок к второму входу функционального преобраэс);вателя 1 3.Недостатком известного устройства является методическая ошибка вследствие конечного значения комплексных сопротивлений согласующих блоков, их коэффициентов -передачи и внутреннего комплексного сопротивления источника гармонического сигнала. Известно также устройство для измерения параметров комплексного нерезонансного двухэлементного сопротивления двухполюсника, содержащей измерительную ветвь, составленную из после. довательно соединенных образцового и исследуемого двухполюсника, вершина которой, прииткающая к зажимам образцового и исследуемого комплексного двухполюсннка, соединена общей шиной, вторые зажимы образцового двухполюсника и исследуемого комплексного двухполюсника подключены к первому и второму зажимам источника гармонического сигнала и через первый и второй согласующие блоки к первому и второму выходам функционального пре"бразователн соответственно99 3155 Составитель В. СтуканФролова Техред Е,Харитончик Корректор В. Прохненко дакто писноеСР лиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 акаэ 448/60 Тираж 70 ВНИИПИ Государст по делам изобр 113035, Москва, Ж енног тений 5, Ра Под комитета СС открытий ская наб., дНедостатком известного устройстватакже является методическая погрешность вследствие конечного значениякомплексных входных сопротивленийсогласующих блоков и внутреннегосопротивления источника гармонического сигнала.Цель изобретения - повышение точности измерения параметров комплекс-ного нереэонансного двухэлементногодвухполюсника путем исключения зави Осимости результата преобразованияот конечного значения внутреннегокомплексного сопротивления согласующих блоков, их коэффициентов передачи и конечного значения внутрен-него комплексного сопротивления источника гармонического сигнала,Указанная цель достигается тем,что в устройство, содержащее источник гармонического сигнала, один иззажимов которого соединен с первымзажимом преобразователя тока, измерительную ветвь, составленную из последовательно соединенных образцов двухполюсника и исследуемого комплексного двухполюсника, один иэ зажимов которой, примыкающий к образцовому двухполюснику, подсоединен к одному иэвходов согласующего блока, второйвход которого соединен с вторым зажимом измерительной ветви, примыкающим к исследуемому комплексному двухполюснику, выходы согласующего блокаи преобразователя тока подключенысоответственно к первому и второмувходам функционального преобразователя, первый и второй выходы которогоявляются выходами устройства, введенключ, первый зажим которого соединенс вторым зажимом источника гармонического сигнала, второй зажим ключа 4 Оподсоединен к вершине измерительнойветви, примыкающей к зажимам образцового и исследуемого комплексногодвухполюсникав, третий зажим ключасоединен с вторым зажимом исследуемого комплексного двухполюсника, авторой зажим преобразователя тока подключен к второму зажиму образцовогодвухполюсника, управляющий входключа подсоединен к третьему выходуфункционального преобразователя,третий вход которого соединен с шинойуправления.В устройство, содержащее источникгармонического сигнала, один из зажимов которого соединен с первым зажимом преобразователя тока, измерительную ветвь, составленную из последовательно соединенных образцового двухполюсника и исследуемого комплексногодвухполюсника, один из зажимов которой, примыкающий к образцовомудвухполюснику,подсоединен к одномуиз входов согласующего блока, второйвход которого соединен с вторым зажимом измерительной ветви, примыкаю щим к исследуемому комплексному двухполюснику, выходы согласующего блока и преобразователя тока подключены соответственно к первому и второму входам функционального преобразователя, первый и второй выходы которого являются выходами устройства, введен ключ, первый зажим которого соединен с вторым зажимом источник гармонического сигнала, второй зажим ключа подсоединен к вершине измерительной ветви, примыкающей к зажимам образцового и исследуемого комплексного двухполюсников, третий зажим ключа соединен с вторым зажимом образцового двухполюсника, а второй зажим, преобразователя тока подключен к второму зажиму исследуемого двухполюсника, управляющий вход ключа подсоединен к третьему выходу функционального преобразователя, третий вход которого соединен с шиной управления.В устройство, содержащее источник гармонического сигнала, один иэ зажимов которого соединен с первым зажимом преобразователя тока, измерительную ветвь, составленную иэ последовательно соединенных образцового двухполюсника и исследуемого комплексного двухполюсника, один из зажимов которой, примыкающий к образцовому двухполюснику, подсоединен к одному иэ входов согласующего блока, второй вход кот рого соединен с вторым зажимом измерительной ветви, примыкающим к исследуемому комплексному двухполюснику, выходы согласующего блока и преобразователя тока подключены соответственно к первому и второму входам функционального преобразователя, первый и второй выходы которого являются выходами устройства, введен управляемый ключ, первый зажим которого подсоединен к второму зажиму источника гармонического сигнала, второй и третий зажимы ключа соединены соответственно с первым и вторым входами согласующего блока, второй зажим преобразователя тока подключен к вершине измерительной ветви, примыкающей к зажимам образцового и исследуемого комплексного двухполюсников, управляющий вход ключа подсоединен к третьему выходу функционального преобразователя, третий вход которого соединен с .шиной. управления.Функциональный преобразователь содержит блок управления, два амплитудных преобразователя, фаэовременной преобразователь и блок обработки информации, причем первый и второй входы функционального преобразоватепя подсоединены соответственно к первому и второму входам фазовременного преобразователя и через амплитулные преобоазователи к первому и вто 993155К 16(2 о+2 к+ ) э 1 2 кик( ф ) о+2 Х+к 2 + (2 х+2 а) 2 О5 10 Уравнения преобразования для сос тавляющих исследуемого комплексногосопротивления двухполюсника с учетом 10,12 и 13 имеет вид 3 1 2 2 +Р 2 фазовый сдвиг напр тельно напряжения ческого сигнала Й КС Й2яжения 1) отнисточника гарравен- (о+В+Цг) 2 Процесс измерения составляющихисследуемого комплексного двухполюс ника, выполненного по параллельнойсхеме замещения происходит аналогично описанному выше, Так в первом такте измерения, т.е. для первого положения ключа 3 в первой иэ структур 30 измерительных цепей (фиг. 2) и в устройстве (фиг. 4), напряжение источника 1 гармонического сигнала подводится через преобразователь 2 токаи ключ 3 к зажимам а и Ь измеритель ной ветви. Во втором такте измеренияключ 3 переводят во второе положение, т.е. подключают источник гармонического сигнала к зажимам Ь и сизмерительной ветви.40 Уравиения преобразования для составляющих исследуемой комплексной прородимобти приведены в таблице (фиг.2).В этом случае также происходитисключение погрешности вследствиененулевого значения внутреннего комплексного сопротивления источникапитания и преобразователя тока, а также вследствие конечного входногосопротивления согласующего блока инестабильности величин коэффициентовпередачи преобразователя тока и согласующего блока, например, при измерении составляющих комплексногодвухполюсника при его параллельнойсхеме замещения.Предположим, что внутренняя проводимость источника гармоническогосигнала 7 л =х+)р внутреняя проводимость йреобразоцателя токаУ=Ц+34,квходная проводимость согласующегоблока Уг =-3 б , образцовый двухполюсник с проводимостью (о = ( иисследуемая комплексная проводимостьдвухполюсника У( =В + 3 2 .В первом такте измерения, 65 для первого положения ключатои 2) 9=аг+ +1) Рг+Ф г "2а согласующего апряжение с вых лока имеет вид 2 л) фател ый сдвиг о напряж 2 4 эС учетом 4 2(К+ +12 "ег-бможно получить Таким образом,О) учетом (6Л = (1(- 4 тс Напряжение с выхода преобразователя тока имеет вид или. (Я -62).Р 2 Ък-+В+2) к 2 К,2+2 К Рг где рг = к(х+П.к+Цг)+В(х+1)- +) ++ рк 1)2-хбг "Обг+1)2 б Фху +О Модуль напряжения Оз равен2 Р 2 +2 2рг + 22 2ия Й, равен1)2 2Й= КкК,КО - + - 2- (ИФазовый сд напряжения Ц,к отельно нап ения источника гческого си а Е равен На основе (11) со 5 Л и 51 пЛ можно определить через параметры исследуемого комплексного двухполюсника и образцового двухполюсника С 05 Л =С 05 (, 1- Уг) С 05 8 ТСТАВ,С учетом 19 и 20 можно получить вход 4 ключа 3. В соответствии ссигналами, поступившими на управляю,щий вход кЛюча 3, он переключаетсяв первом такте измерения в первоеположение. Напряжение питания с выхода источника гармонического сигнала через преобразователь 2 тока иключ 3 подается на измерительную ветвь5 и б к зажимам а и Ь и к входу согласующего блока 7, Сигнал с выхода,согласующего блока, пропорциойальный падению напряжения на измерительной ветви и параллельно подключенном к ней входном сопротивлениисогласующего блока, поступает навход амплитудного преобразователя 11и на один,из входов фаэовременногопреобразователя 12, С выхода амплитудного преобразователя 11 сигнал,пропорциональный амплитудному знатению падения напряжения на измерительной ветви и параллельно подключенном к ней входном сопротивлениисогласующего блока, поступает наодин из входов блока 14 обработкиинформации. В то же время сигнал свыхода преобразователя 2 тока, пропорциональный току источника гармонического сигнала, поступает на входамплитудного преобразователя 13 ина один иэ входов фазовременного преобраэователя 12. С выхода амплитудного преобразователя 13 сигнал, пропорциональный амплитудному значениютока источника гармонического сигнала, поступает на второй вход блока14 обработки сигналов, на третий входкоторого поступает .сигнал.с выходафазовременного преобразователя 12,пропорциональный фазовому сдвигу сигнала с выхода согласующего устройства 9 относительно сигнала с выходапреобразователя 2 тока. Во втоРомтакте измерения сигнал с второго выхода блока 12 управления поступаетна управляющий вход 4 ключа 3 и переводит его во второе положение. Напряжение питания с выхода источника 1гармонического сигнала поступаетчерез преобразователь 2 тока и ключ3 к зажимам а и с и через исследуемый комплексный двухполюсник 5 к,входу согласующего блока 7,сигнал свыхода которого, пропорциональныйпадению напряжения на входном сопротивлении согласующего устройства,поступает на один иэ входов фазовременного преобразователя 12 и на входамплитудного преобразователя 11, свыхода которого сигнал, пропорциональный амплитудному значению падения напряжения на входном сопротивлениисогласующего блока, поступает напервый вход блока обработки сигналов14. В то же время сигнал с выходапреобразователя 2 тока, пропорциональный току источника гармоническогосигнала, поступает на вход амплитудО К 2 6 Таким разом,(2 С учетом 18 и 21 получимУ 2- Ч = агсй.д в(23)У 0 эЫ Л на основе 23исследуемого комплекка определим сов Л через параметры ного двухполюсн 24,5сОэ 1 ч 2 ч = с 05 Ягс 1 ь вВ +1 п (Ч 2- Ч) = з 1 п агс 1 д= .,25)У -. -- ,=В 2+,2ния преобразования для сосисследуемой комплекснойсти двухполюсника с учетом25 имеет видО с 05 Ч 2- Чз) = В, ПцЦз БьЦ 1)Л. = 1 П -- э 1 пЧ 2- Ч) =й.ць э Уравне авляющих роводимо 2, 24 и(26) (27) Уравнения преоб тавляющих исследуе ного двухполюсника при его последоват щения имеют вид азования для сосого двухзлементвида Ех= В - 33льной схеме заме 1)з Цьс о отнозмеренииомплекснонсногоме эаме 5 блокавля ющи ыхо- и- о 1 ЧЗ- Ч 2), - О - ,7где минус соответствует емкостномухарактеру исследуемого комплексногодвухполюсника при его последовательной схеме замещения.В уравнениях 28 и 29 параметрыЫВ В,., у имеют размерность сопротивлений,Так как В= В, а "=, тсительная погрешность при исоставляющих исследуемого кго двухэлементного нереэонадвухполюсника при любой схещения д(1= О, с = ОеУстройство работает следующим образом.Информация о виде измеряемого комплексного двухполюсника и образцового двухполюсника поступает по шине9 управления в блок 10 управления, спервого выхода которого сигнал поступает на управляющий вход блока 14обработки информации, в котором устанавливается, например, при последовательной схеме замещения исследуемого комплексного двухполюсника первая и вторая Функция преобразованияФормула изобретения О ного преобразователя 1 3 и на второйвход фаэовременного преобразователя12. С выхода амплитудного преобразователя 13 сигнал, пропорциональныйамплитудному .значению тока, протекающего через преобразователь 2 тока; 5поступает на второй вход блока 14обработки сигналов, на третий входкоторого поступает сигнал с выходафазовременного преобразователя 12,пропорциональный фазовому сдвигу сиг нала с выхода согласующего блока 7относительно сигнала с выхода преобразователя 2 тока. На первом и второмвыходах блока обработки сигналов формируется информация о величинах изме ряемых составляющих йсследуемого комплексного двухполюсника. 1. Устройство для измерения параметров комплексного нерезонансногодвухэлементного двухполюсника,содержащее источник гармоническогосигнала, один из зажимов которогосоединен с первым зажимом преобразователя тока, измерительную ветвь,составленную из последовательно. соединенных образцового двухполюсника и ис.следуемого комплексного двухполюсника, один из зажимов которой, примыкающий к образцовому двухполюснику,подсоединен к одному из входов согласующего блока, второй вход которогосоединен с вторым зажимом измеритель ной ветви, примыкающим к исследуемому комплексному двухполюснику, выходысогласующего блока. и преобразователякока подключены соответственно к перому и ВтОрОму ВхОдам функциОнальнОгО 40Преобразователя, первый и второй выходы которого являются выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиизмерения составляющих исследуемого 45комплексного двухполюсника при егопоследовательной схеме замещения,в него введен ключ, первый зажим которого соединен с вторым зажимом источника гармонического сигнала, второйзажим ключа подсоединен к вершине измерительной ветви, примыкающей к зажимам образцового и исследуемого .комплексного двухполюсников, третийзажим ключа соединен с вторым зажимомисследуемого комплексного двухполйсника; а второй зажим преобразователятока подключен к второму зажиму образцового двухполюсника, управляющийвход ключа подсоединен к третьемувыходу функционального преобраэователя, третий вход которого соединен сшиной управления,2. Устройство для измерения параметров комллексного нереэонансногодвухэломентного двухполюсника, содер жащее источник гармонического сигнала, один иэ зажимов которого соединен с первым зажимом преобразователя тока, измерительную ветвь, составленную-иэ последовательно соединенных образцового двухлолюсника и исследуемого комплексного двухполюсника, один из зажимов которой, примыкающий к образцовому двухполюснику, подсоединен к одному из входов согласующего блока, второй вход которого соединен с вторым зажимом измерительной ветви, примыкающим к исследуемому комплексному двухполюснику, выходы согласующего блока и преобразователя тока подключены соответственно к первому и второму входам функционального преобразователя, первый и второй выходы которого являются выходами устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения составляющих исследуемого комплексного двухполюсника при его параллельной схеме замещения, в: него введен ключ, первый зажим которого соединен с вторым зажимом источника гармонического сигнала, второй зажим ключа подсоединен к вершине измеритель.ной ветви, примыкающей к зажимам образцового и исследуемого комплексного двухполюсников, третий зажим ключа соединен с вторым зажимом образцового двухполюсника, а второй зажим преобразователя тока подключен к второму зажиму исследуемого комплексного двухполюсника, управляющий вход ключа подсоединен к третьему выходу функционального преобразователя, третий вход которого соединен с шиной управления.3. Устройство для измерения параметров комплексного нереэонансного двухэлементного двухполюсника, содержащее источник гармонического сигнала, один из зажимов которого соеди- . нен с первым зажимом преобразователя тока, измерительную ветвь, составленную из последовательно соединенных образцового двухлолюсника и исследуемого комплексного двухполюсника, один из зажимов-которой,примыкающий к образцовому двухполюснику, подсоединен к одному из входов согласующего блока, второй вход которого соединен с вторым зажимом измерительной ветви, привлекающим к исследуемому комплексному двухполюснику, выходы согласующего блока и преобразователя тока подключены соответственно к первому и второму входам функциональногс преобразователя, первый и второй выходы которого являются выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения составляющих исследуемого комплексного двухполюсника при любой го схеме замещения, в него введен .управляемый ключ, первый зажимкоторого подсоединен к второму зажимуисточника гармонического сигнала,второй и третий зажимы ключа соединены соответственно с первым и вторывходами согласующего блокавторойзажим преобразователя тока подключен к вершине измерительной ветви,примыкающей к зажимам образцовогои исследуемого комплексного двухполюсников, управляющий вход ключаподсоединен к третьему выходу функционального преобразователя, третийвход которого соединен с шиной управления,4. Устройство по пп.1-3, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что функциональный преобразователь содержит блокуправления, два амплитудных преобразователя, фазовременной преобразователь и блок обработки инфорМации,причем первый и второй входы функцинального преобразователя подсоедине-ны соответственно к первому и второ му входам фазовременного преобразователя и через амплитудные преобразователи к первому и второму входамблока обработки информации, третийвход которого соединен с выходомфазовременного преобразователя,третий вход функционального преобразователя подключен к управляющему входу блока управления, первый выход которого подсоединен к четвертому входу30 блока обработки информации, первыйи второй выходы которого подключе.ны к первому и второму выходамфункциенального преобразователя,третий выход которого соединен с вто 15 рым выходом блока управления,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 531098, кл. С 01 К 27/02, 1973.2, Авторское свидетельство СССРР 798626, кл. С 01 й 27/02, 1978