Устройство для измерения параметров комплексного двухполюсника (его варианты)

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 191 (11 1) 601 К 27/ Й КОМИТЕТ СССР РЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙГОСУДАРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНДЕТЕЛЬСТВУ ТОРСНО(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯМЕТРОВ КОМПЛЕКСНОГО(57) 1. Устройство для измеренияпараметров комплексного двухполюсника, содержащее источник гармонического сигнала, один выход которого подключен к одному из входовпервого ключа, второй вход которогоподсоединен к общей шине, второй выход источника гармонического сигнала соединен с одним из входов второго ключа, второй вход которогоподсоединен к общей шине, согласующий .блок, один из входов которогосоединен с общим зажимом для подключения первого блока"образцового иисследуемого двухполюсников, второйвход согласующего блока подсоединен к общей шине, а выход согласующего блока подключен к входу функционального преобразователя, первыйвыход которого соединен с управляющим входом источника гармонического сигнала, второй и третий выходыфункционального преобразователяподсоединены к управляющим входампервого и второго ключейсоответственно, а четвертый и пятый выходыфункционального преобразователя подключены к входам первого и второгоблоков индикации соответственно,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности измерения, .в него введены два ключа и два блока образцовых двухполюсников, причем второй вывод первого блока образцовых двухполюсников подсоединен к первому входу одного из дополнительных ключей, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым выходом источника гармонического сигнала и с одним из выводов второго блока образцовых двухполюсников, средний вывод второго и третьего образцовых двухполюсников подключен к первому входу согласующего блока, а второй зажим .для подключения исследуемого комплексного двухполюсника подсоединен к первому входу другого дополнительного ключа, второй и третий входы которого эО соединены соответственно с вторым выходом источника гармонического сигнала и с другим выводом третьего блока образцовых двухполюсников, уп- С равляющие входы первого, второго и третьего блоков образцовых двухполюс-ф ников соединены соответственно с шестым, седьмым и восьмым выходами функционального преобразователя, девятый выход которого соединен с управляющими входами первого и второго дополнительных ключей соответственно.2. Устройство для измерения параметров комплексного двухполюсника, содержащее источник гармонического сигнала, один выход которого подключен к одному из выводов первого блока образцовых двухполюсников и к одному из входов первого ключа, второй. вход которого подсоединен к общей шине, другой выход источника гармонического сигнала соединен с одним из зажимов для подключения исследуемого комплексного двухполюсника и к первому входу второго ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, согласующий блок, один иэ входов которого подсоединен к общей шине, а выход согласующего блока подключен к входу)44) (48) ъ(М йа(йф. М) 81 п (у-Чз):э(о внений (31), (3 м выражения для им образом 38)-(40) а, аКь На основании (47), (48) за меряемых 1 и, Умножаю числправых частей урна Оэ (ОЖф +Фчк видуи:а 044 О ль и знаменательнекий (41) и (42)з) и преобразуем ОМОЮ а основании уравне+М ачени у того, что О отн ика га можно предположит ,К"БвК=К так (Согласующий блок .ный выпрямитель и преобразователь в том тактах работа и тех же точках п На основе уравнений (33) и (35) получим Я чфф (38) Ч, -Й 4 Уна основании уравполучимочимЩч 4 м 444),Оу044 ВЩМЦ-М1О (42) Ъ.:Въ Ке 3 9 ь (43) фа Я 2 ь 0443 ЬФо ОзбКФэ "044 СОФФч ОзМ6 фД(В, фф фОф "4(44) 25Обозначим Ь"фФфМ И (4 Ь=) О щ ЙЬМЯ 444(8444.0 (Ф 4 Й Ч44 ц Э Ц Ю ЙуЙу где К и К - коэффициент передачи ЗО фаз очувс твитель ного выпрямителя в третьем и четвертом тактах измерения; Й и Ь - численные значения сиг налов,пропорциональных напряжению Ое, детектированному синхронно с опорными ортогональными сигналами й и М со ответственно; Я и И 4 - численные значения сигф налов пропорциональных напряжению , детектированному синхронно с опорными ортогональными сигналами )( и М соответственно. жоаким образом,й 6 э (э4+ Йэ(444 (45) 50 ь, что К=К,К:); как Ои 04, а Ц:ц, 60фазочувствительаналого-цифровой первом и четвер-, ют примерно в.одних. ередаточных харак теристик соответственно, а также и во втором и третьем тактах измерения) .На основании уравнений (13), (14) и (45), (4 б) получим О.- =ЮЯ,С, (54)Х ЬЬМ 4- МЙ 44(ййЯ Ч 4 М )Рассмотрим пример измерения параметров исследуемого комплексного не- резонансного двухэлементного двухполюсника при его параллельной схеме замещения, имеющего индуктивный характер комплексной пронодимости.Предположим что образцовый двухполюсник 2 имеет значение (= =1, исследуемый комплексный двухполюсник 3 имеет значение У-( = -,ху комплексный двухполюсник 8 имеет эна чение (у,:р-б.Выражение для напряжения Ц= Щ в первом такте измерения (фиг, За) с выхода согласующего блока 8 (фиг. 4"=4 ач где К - коэффициент передачи согласующего блока 8 в первом такте измерения, или У Д,. 414 в=е,) , л1(1 -х+фпряжения 04 равен Фазовый сдвиг напряженисительно напряжения Е истомонического сигнала раненФ =С сп Выражение для напряжения Ос)4 р Ц 1 втором такте измерения ,фиг. 3(105) При измерении, например, параме ров исследуемого комплексного иере зонансного двухэлементного двухполюсника при его параллельной схеме замещения, имеющего емкостной характер У " + Яу, возможно при син тезе образцовой ветви испольэовать образцовый двухподюсник 2, имеющий значение Л в третьем и четверт .тактах измерения,Эа два первых такта получим энаения составляющих исследуемого комлексного двухполюсникаопределяемых равнениями вида10 наковые, можно заключить, чтоЙсь о сД=(асЦ;+аа,Д;(04 4 =(а,. а,)С учетом указанного получим значения, определяемые уравнениями (31)и (32) и другими уравнениями (табл.1и 2),Рассмотрим реализацию способов напримере работы устройств (Фиг. 4-8),Сигнал с первого выхода дискретного генератора 14 импульсов, выполненного на основе двухфазного генератора импульсов, генерирующего двепоследовательности прямоугольныхимпульсов М и М, сдвинутых относительно друг друга на, поступает на управляющий вход источника 1гармонического сигнала, который Формирует синусоидальное напряжение Епитания измерительной цепи. В первом такте измерения по команде с второго выхода блока 16 управления, черезтретий выход Функционального преобразователя 11 ключ 10 подсоединветзажим 6, примыкающий к зажиму Ь,для подключения исследуемого комплексного двухполюсника 3 (Фиг. 5 и 7) кобщей шине С. В устройствах, изображенных на фиг. 4 и б, по командес шестого выхода блока 16 управлениячерез девятый выход Функциональногопреобразователя 11 ключи 4 и 5 подсоединяют зажимы а и Ь к зажимамисоответственно. В устройствах,изображенных на Фиг. 5 и 7, по ко-манде с шестого выхода блока 16 управления через девятый выход функционального преобразователя 11 ключ 5подсоединяет зажим 1 к зажиму С . Ключ 9 разомкнут. Сигнал Ц с выхода согласующего блока 8, пропорциональный падению напряжения Ц( : 0 , поступает через первый вход функционального преобразователя 11 на инФормационный вход фаэочувствительного выпрямителя 15, на управляющийвход которого через блок 16 управления поступает опорный сигнал ( с первого выхода дискретного генератора14 импульсов, Сигнал с выхода фазочувствительного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению О, детектированному синхронно с первым опорным сигналом ф, поступает на входаналого-цифрового преобразователя18 который по сигналу с четвертоговыхода блока 16 управления формируеткод Й. С выхода аналого-циФрового 55преобразователя 18 код числа М поступает на вход микропроцессора 17и запоминается, После запоминаниякода Й в микропроцессоре 17 с егопервого выхода поступает сигнал на 60третий вход блока 16 управления, который иивертирует опорный сигнал науправляющем входе Фазочувствительнымвыпрямителем 15,т.е.на управляющийвход Фазочувствительного выпрямителя 65 15 поступает опорный сигналЩсигналсдвинут относительно сигнала Я, на)ного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению И, детектированномусинхронно с опорным сигналом Й, поступает на вход аналого-цифровогопреобразователя 18, который по сигналу с четвертого выкоде 1.6 блока угравления форьирует код числа И.С выходааналого-цифрового преобразователя18 код числа Йу поступает на входмикропроцессора 17 и запоминается.Микропроцессор, 17 может производить операцию вычитания Йе-М= 2 й, возведения в степень (й - й)4 йПосле запоминания кода Н в мйкропроцессоре 17 с его первого выхода поступает сигнал на третий ввод блока16 управления, который переключаетопорный сигнал на управляющем входефазочувствительного выпрямителя 15,т.е. на управляющий вход фазочувствительного выпрямителя 15 поступает опорный сигнал М с второго выхода дискретного генератора 14 импульсов. Сигнал с выхода фазочувствительного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению О, детектированному синхронно с опорным сигналом М, поступает на вход аналогоцифрового преобразователя 18, который по сигналу с четвертого выходаблока 16 управления формирует кодМ( . С выхода аналого-цифрового преобразователя 18 код числа М поступает на вход микропроцессора 17 изапоминается, После запоминания кодаМ, в микропроцессоре 17 с его первого выхода поступает сигнал на третийвход блока 16 управления, которыйинвертирует опорный сигнал на управляющем входе фазочувствительного выпрямителя 15, т.е. на управляющийвход фазочувствительного выпрямителя 15 поступает опорный сигнал М(опорный сигнал М сдвинут относительно сигнала М на 1 Ж), Сигнал свыхода фаэочувствительного выпрямителя 15, пропорциональный напряжениюО, детектированному синхронно сопорным сигналом М, поступает на входаналого-цифрового преобразователя 18,который по сигналу с четвертого выхода блока 16 управления формируеткод М . С выхода аналого-цифровогопреобразователя 18 код числа М поступает на вход микропроцессора 17 изапоминается, микропроцессор 17 может проиэводить операции вычитания М 4 -М. 2 М, возведения в степень(М -М ) 4 Мф, умножения (Й-й)(М -М )=4 ЙИ и суммирование (М - м )+(М 1 -мщ ): 4 (й+и,), После запоминания кода М 1 в микропроцессоре 17 с его первого выхода поступает сигнал на третий вход блока 16 управления, по сигналу с первого и второго выходов которого через второй и третий выходы функционального преобразователя 11 ключ 9 замыкается, а ключ 10 размыкается, Ключи 4 и 5 остаются в предыдущем состоянии. Таким образом, во втором такте измерения напряжение(1 с вы-. хода источника 1 гармонического сигнала поступает к зажимам а и Ь измерительной ветви, содержащей исследуемый комплексный двухполюсник.Напряжение Ол, пропорциональное на" пряжению ЦОа,с выхода согласующего блока 8 поступает через вход ФункцианальноГо преобразователя 11 на информационный вход Фазочувствительного выпрямителя 15, на управляющий вход которого через блок 16 управления поступает опорный сигнал (кс первого выхода дискретного генератора 14 импульсов. Сигнал с выхода фазочувствительного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению Од, детектированному синхронно с первым опорным сигналом,Ц, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 18, который по сигналу с четвертого выхода блока 16 управления формирует код )(гл, С выхода аналого-цифрового преобразователя 18 код числа М 2 л поступает на вход микро процессора 17 и запоминается, После запоминания кода 2 л в -микропроцессор 17 с его первого выхода поступает сигнал на третий вход блока 16 управлениякоторый инвертирует опорный сигнал на управляющем входе фазочувствительного выпрямителя 15, т.е. на управляющий вход фазочувст- вительного выпрямителя 15 поступает опорный сигнал й, Сигнал с выхода фазочувствительного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению О,г,детек тированному синхронно с опорным сигналом й, поступает на вход аналогоцифрового преобразователя 18, который посигналу с четвертого выхода блока 16 управления формирует код числа Мг . С выхода аналого-цифрового преобразователя 18 код числа Йщ поступает на вход микропроцессора 17 и запоминаетсяМикропроцессор 17 может производить операции вычитания Я 2 Л - 822= 2 Й 2, возведения в степень (М-йг 2)24 М и умножения (млл лг,. ) (3 чгл - Йгг):4 мл Игр (%л -М ) (И 2 л в йгг )=4 йлй. После запоминания кода йгг в микропроцессоре 17 с его первого выхода поступает сигнал на третий вход блока 16 управления, который переключает опорный сигнал на уп. равляющем входе фаэочувствительного выпрямителя 15, т.е. на управляющий вход Фазочувствительного выпрямителя 15 поступает опорный сигнал М с второго выхода дискретного генератора 14 импульсов, Сигнал с выхода фаэочувствительного выпрямителя, 15,пропорциональный напряжению ф, детектированному синхронно с опорным сигналом М, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 18, который по сигналу с четвертого вы хода блока 16 управления формирует код М, С выхода аналого-циФрового преобразователя 18 код числа Мд поступает на вход микропроцессора 17, 1 и запоминается. После запоминания 0 кода МЛ в микропроцессоре 17,с его первого выхода поступает сигнал на третий вход блока 16 управления, который инвертирует опорный сигнал на управляющем входе фазочувстви тельного выпрямителя 15, т.е. на .управляющий вход фазочувствительного выпрямителя 15 поступает опорный . сигнал. Сигнал с выхода фаэочувствительного выпрямителя 15, пропорциональный напряжению Йг, детектиро- ванному синхронно с опорным сигналом М, поступает на вход аналогоцифрового преобразователя 18, который по сигналу с четвертого выхода блока 16 управления формирует код Мгк . С вихоДа аналого-ЦИФРовОго преобразователя 18 код числа Му 2 поступает на вход микропроцессора 17 и запоминается. Микропроцессор 17 производит операции вычитания М 2 л - 30 М 22 2 Мй, возведения в степень 4 М, умножения 4 ЙЛМ, 4 МлМ 2, сложения 4 (ййд +М,М 2), 4 (йф+М 22), вычитания +4 (Млй 2-МлМ) и делениЯ ЪМ+МЛМ. йлй+ММ 2, Щф-йлЬ 2, М 4 Ч 2-Мй ни,кф-и(ФВ зависимости от программы по командам с пятого и шестого выходов микропроцессора 17 блоки управле ния образцовыми Двухполюсникдми 21 и 20 формируют значения образцовыхдвухполюсников М 2,2,Щ )2 и А 1, определяемые,например, уравнениямиления (проводимости) и т.д. Дляуменьшения влияния паразитных параметров импеданса подводящих проводов, паразитных емкостей, шунтируязциХ объект и т.д, можно их измерить, Так при разомкнутых входныхзажимах объект измерения отключен,измеряется и запоминается входнаяемкость, шунтирующая исследуемыйкомплексный двухполюсник, а при эакороченных входных зажимах измеряются и запоминаются индуктивностьи активные сопротивления подводящихпроводов. Структура устройств при этом не изменяется, а изменяетсялишь алгоритм измерения, т.е. можноэфФективно испольэовать возможностимикропроцессора, который запоминаетизмеренные параэитные параметры иучитывает их в дальнейшем при вычислении любой пары параметров исследуемого комплексного двухполюсника. Изобретение позволяет повысить 10 точность измерения параметров исследуемых комплексных двухполюсников,что особенно важно при создании комплекса приборов для АСУТП.функционального преобразователя,первый выход которого соединен с управляющим входом источника гармонического сигнала, второй и третийвыходы функционального преобразователя подсоединены к управляющимвходам первого и второго ключейсоответственно, а четвертый и пятыйвыходы функционального преобразователя подключены к входам первого ивторого блоков индикации соответственно, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью, повышения точности измерения, в него введены дваблока образцовых двухполюсннков ндополнительный ключ, первый вход которого водсоединен к второму выводупервого блока образцовых двухполюснвков и второму зажиму для подключения исследуемого комплексного двухполюсника, второй и третий выводыдополнительного ключа соединены со-ответственно с вторым входом согласующего блока и общим выводом второго и третьего блоков образцовыхдвухполюсников, другие выводы второго и третьего блоков образцовыхдвухполюсников подключены к первомуи второму выходам источника гармонического сигнала соответственно,управляющие входы первого, второгои третьего блоков Ьбраэцовых двухполюсииков соединены соответственнос шестым, седьмым и восьмыми выходами функционального преобразователя,девятый выход которого подсоединенк управляющему входу дополнительного ключа.3. Устройство для,измерення параметров комплексного двухполюсника, содержащее источник гармоническогосигнала, один из выходов которого подключен к одному из выводов первого блока образцовых двухполюсникови к одному из входов первого ключа,второй вход которого подсоединен кобщей шине, другой вывод источника гармонического сигнала соединен с первым входом второго ключа, второй вход которого .подсоединен к общей шине, согласующий блок, один иэ входов которого соединен с вторым выводом первого блока образцовых двухполюсников и с одним иэ зажимов для подключения исследуемого комплексно,го двухполюсника,. второй вход согласующего блока подсоединен к общей шине, а выход согласующего блока подключен к входу функционального преобразователя, первый выход которого соединен с управляющим входом источника гармонического сигнала, второй и третий выходы Функционального преобразователя подсоединены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно, а четвертый и пятый выходы Функционального ,преобразователя подключены к входам первого н второго блоков индикации соответственно, о т л н ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй блок образцовых двухполюсников н доплонительный ключ, один иэ входов которого подсоединен к второму зажиму для подключения исследуемого комплексного двухполюсннка, второй и третий входы дополнительного ключа соединены соответственно с вторым выходом источника гармонического сигнала и с одним иэ выводов второго блока образцовых двухполюсников, другой вывод которого подсо-единен к первому входу согласующего блока, управляющие входы первого и второго блоков образцовых двухполюсников подключены соответственно к шестому и восьмому выходам функционального преобразователя, девятый выход которого соединен с управляющим входом дополнительного ключа.4. Устройство для измерения параметров,комплексного двухполюсника, содержащее источник гармонического сигнала, один из выходов которогоподключен к одному из выводов первого блока образцовых двухполюсников и к одному из входов первого ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, второй выход источника гармонического сигнала соединен с одним из зажимов для подключения исследуемого комплексного двухполюсника и к первому входу второго ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, согласующий блок, один из входов которого подсоединен к ббщей шине, а выход согласующего блока подключен к входу функционального преобразователя, первый выход которого соединен с управляющим входом источника гармонического сигнала, второй и третий выходы функционального преобразователя подсоединены к. управляющим входам первого н второго ключей соответственно, а .четвертый н пятый выходы функциональногореобразователя подключены к входам первого и второго блоков индикации соответственно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй блок образцовых двухполюсников, дополнительный ключ, один из выводов которого подсоединен к второму зажиму для подключения исследуемого комплексного двухполюсника, второй и третий входы дополнительного ключа соединены соответственно свторым входом согласующего блока и одним иэ выводов второго блока двухполюсников, другой вывод которого подсоединен к второму выходу источника гармонического сигнала, управляющие входы пер- вого н второго блоков образцовых1068840 Составитель Л.СотниковРрковецкая Техрсд М,тепер Редакт ор Л.Ферен с 4/ Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул. Проектная,4 1457/40 Тираж 711ВНИИПИ Государственного копо делам изобретений и113035, москва, ж, Рау 1 ос Подятета СССРоткрытийкая наб.,д.1068840 двухполюсников подключены к шестому и восьмому выходам функционального преобразователя, девятый выход которого соединен с управляющим входом дополнительного ключа.5. Функциональный преобразователь, включающий дискретный генератор импульсов, один из выходов которого подсоединен к первому выходу функционального преобразователя и к одному из входов блока управления, второй вход которого соЕдинен с вторым выходом дискретного генератора импульсов, первый и второй выходы блока управления подсоединены к второму и третьему выходам функционального преобразователя, третий выход блока управления подключен к управляющему входу Фазочувствительного выпрямителя, вход которого соединен с входом Функционального преобразователя, а выход - с входом аналогоцифрового преобразователя,управляющий вход которого подсоединен к четвертому выходу блока управления, вы 1Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам измерения параметров комплексного двухполюсника, и может быть использовано для построения, например, преобразователей абсолютного значения любой иэ составляющих комплексного двухполюсника в циФру.Известно устройство измерения параметров комплексного нереэонансного двухзлементного сопротивления двухполюсника, содержащее измерительную цепь, составленную из последовательно соединенных образцового и исследуемого комплексного двухполюсников, вершина которойпримыкающая к зажимам образцового и исследуемого комплексного двухполюсников, соединена с общей шиной, вторые зажимы исследуемого комплексного двухполюсника и образцового двух полюсника подключены к первому и второму зажимам источника гармонического сигнала и через первое и второе согласующие устройства к первому и второму входам функционально го преобразователя соответственно, первый вход которого соединен с информационными входами первого и второго фаэочувствительных выпрямителей, второй вход функционального преобразователя подсоединен к опорному входу первого фаэочувствительного выпрямителя, вторым входам первого ,и второго блоков деления и через ход аналого-цифрового преобразователя подсоединен к входу микропроцессора, один иэ выходов которого подключен к третьему входу блокауправления, пятый выход которогосоединен с вторым входом микропроцессора, второй и третий выходы которого подсоединены к четвертому ипятому выходам Функционального преобразователя соответственно, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения,в него введены три блока управленияобразцовыми двухполюсниками, причемчетвертый, пятый и шестой выходымикропроцессора соединены соответственно с управляющими входами пер"вого, второго и третьего блоков управления образцовыми двухполюсниками, выходы которых подсоединены соответственно к шестому, седьмому и восьмому выходам функционального преобразователя, девятый выход которого подключен к шестому выходублока управления. Фаэовращающее устройство к опорт ному входу второго фазочувствительного выпрямителя, выход которого подключен к первому входу второго блока деления, выход которого соединен с вторым выходом функционального преобразователя, первый выход которого подсоединен к выходу первого блока деления, первый вход которого соединен с выходом первого фаэочувствительного выпрямителя, С 13.Недостатком устройства является методическая ошибка от конечных значений комплексных сопротивлений согласующих блоков, с помощью которых снимаются падения напряжений с исследуемого комплексного двухполюсника и образцового двухполюсника.Кроме того, недостатком устройства является низкая точность измерения вследствие фаэовых сдвигов в тракте преобразования сигналов,Известно устройство для измерения параметров комплексных двухполюсников, содержащее дискретный генератор импульсов, один выход которого соединен с первым входом блока управления, а второй - с вторым входом блока управления и с входом источника гармонического сигнала, выход которого подсоединен к одному из входов согласующего блока и к одному иэ зажимов исследуемого комплексного двухпо.посника, второй зажим которо 1068840Го соединен с входом преобразователятока и с вторым входом согласующего блока, выход которого подключенк одному из информационных входовключа, второй информационный входкоторого соединен с выходом преобразователя тока,. управляющий вход ключа подсоединен к первому входу блока управления, а выход - к информационному входу фаэочувствительноговыпрямителя, управляющий вход кото- , 10рого соединен с вторым выходом блокауправления, а выход фазочувствительного выпрями.геля подсоединен к входуаналого-циФрового преобразователя,управляющий вход которого соединен с 35третьим выходом блока управления,выход аналого-цифрового преобразователя подсоединен к входу микропроцессора, управляющий вход которогосоединен с четвертым выходом блока 20управления, третий вход которого подключен к первому выходу микропроцессора, второй и третий выходы которого соединены с первым и вторымблоками индикации соответственноС 21,Недостатком устройства являетсязависимость результата измерения отконечного значения комплексного сопротивления согласующего блока и ненулевого значения комплексного сопротивления преобраЪователя тока, атакже от нестабильности их коэффициентов передачи.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для измеренияпараметров комплексного нерезонансного двухэлементного двухполюсника,содержащее источник гармоническогосигнала, один из зажимов которогоподключен к одному из зажимов образцового двухполюсника и к одному из 40зажимов первого ключа второй зажимк оторого подсоединен к общей шине,второй зажим источника гармонического сигнала соединен с одним из зажимов для подключения исследуемого ком" 45плексного иеревонансного двухэлемент"ного двухполюсиика и с первым зажимом второго ключа,второй зажим ко" торого подсоединен к общей шине, согласующий блок, один иэ входных зажимов которого соединен с вторым зажимом образцового двухполюсника и вторым зажимом для подключения ис,следуемого комплексного нерезонансного двухэлементного двухполюсника, второй зажим согласующего блока соединен с общей шиной, а выход согласующего блока подключен к одному из входов функционального преобразователя, содержащего дискретный генератор импульсов, один из выходов которого соединен с одним иэ входов блока управления и через первый выход функционального преобразователя с управляющим входом источника гар.монического сигнала, второй выход 65 дискретного генератора импульсов соединен с вторым входом блока управления, первый н второй выходы которого через второй и третий выходы Функционального преобразователя подсоединены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно, третий выход блока управления подключен к управляющему входу фазочувствительного выпрямителя, вход которого соединен с входом функционального преобразователя, а выход фазочувствительного выпрямителя подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соединен с четвертым.выхо- дом блока управления, выход аналогоцифрового преобразователя подсоединен к входу микропроцессора, первый выход которого подключен к третьему входу блока управления, пятый выход которого соединен с вторым входом микропроцессора, второй и третий выходы которого через четвертый и пятый выходы функционального преобразователя подключены к входам первого и второго блоков индикации соответственно .31.Недостатком известного устройства является зависимость результатов измерения от нелинейности коэффициента передачи тракта преобразования сигнала.Цель изобретения - повышение точности измерения параметров комплексного двухполюсника путем исключения зависимости результата измерения от нелинейности коэффициентов передач аналогового тракта преобразования.Поставленная цель достигается тем, что согласно первому варианту в устройство для измерения параметров комплексного двухполюсника, содержащее источник гармонического сигнала, один выход которого подключен к одному из входов первого ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, второй выход источника гармонического сигнала соединен с одним из входов второго ключа, второй вход/которогоподсоединен к общей шине, согласующий блок, один из входов ко" торого соединен с общим зажимом для подключения первого блока образцового и исследуемого двухполюсников, второй вход согласующего блока подсоединен к общей шине, а выход согласующего блока подключен к входу Функционального преобразователя, первый выход которого соединен с управляющим входом источника гармонического сигнала, второй и третий выходы функционального преобразователя подсоединены к управляющим входам . первого и второго ключей соответственно, а четвертый н пятый выходы Функционального преобразователя по ключены к входам первого и второгоблоков индикации соответственно, вве- соответственно с вторйм входом согдены два ключа, и два блока обраэ- ласующего блока и общим выводом втоцовых двухполюсннков, причем второй рого и третьего блоков образцовыхвывод первого блока образцовых двух- двухполюсников, другие выводы втополюсников подсоединен к первому рого и третьего блоков образцовыхвходу одного из дополнительных клю двухполюсннков подключены к первомучей, второй и третий входы которого и второму выходам источника гармосоединены соответственно с первым вы- нического сигнала соответственно,ходом источника гармонического сиг- управляющие входы первого, второгонала и с одним выводом второго бло- и третьего блоков образцовых двухка образцовых двухполюсников, сред полюсников соединены соответственноний вывод второго и третьего блоков с шестым, седьмым и восьмым выхообраэцовых двухполюсников подключен дами функционального преобраэовак первому входу согласующего блока, теля, девятый выход которого подсоеа второй зажим для подключения ис- динен к управляющему входу дополниследуемого комплексного двухполюсни тельного ключа,ка подсоединен к первому входу дру- Согласно третьему варианту в устгого дополнительного ключа, второй Ройство, содержащее источник гармои третий входы которого соединены нического сигнала, один иэ выходовсоответственно с вторым выходом ис- которого подключен к одному иэ выточника гармонического сигнала и с 2 О водов первого блока образцовых двух-другим выводом третьего блока об- полюсников и к одному из входов пер"раэцовых двухполюсников, управляю- всго.ключа, второй вход которогощие входы первого, второго и треть- подсоединен к общей шине, другойего блоков образцовых двухполюсни- выход источника гармонического сигков соединены соответственно с шес нала соединен с первым входом втотым, седьмым и восьмым выходами Рого ключа, втоРой вхоД котоРогофункционального преобразователя, де- подсоединен к общей шине, согласувятый выход которого соединен с уп- ющий блок, один из входов которогоравляющими входами первого и второ- соединен с вторым выводом первогого дополнительных ключей соответ- блока образцовых двухполюсников и сственно.ЗО одним из зажимов для подключенИя исСогласно второму варианту в уст- следуемого комплексного двухполюсниройство, содержащее источник гармо- ка, второй. вход согласующего блоканического сигнала, один выход кото- подсоединен к общей шине, а выход -рого подключен к одному из выводов к входу функционального преобраэовапервого блока образцовых двухполюс теля, первый выход которого соединенников и к одному из входов первого с управляющим входом источника гарключа, второй вход которого подсое- монического сигнала, второй и третийдинен к общей шине, другой выход ис- выходы - с управляющими входами перточника гармонического сигнала сое- вого и второго ключей соответственно,динен с одним из зажимов для подклю а четвертый и пятый выходы - с вхочения исследуемого комплексного двух дами первого и второго блоков индиполюсника и к первому входу второго кации соответственно, введены втоключа, второй вход которого подсоеди- рой блок образцовых двухполюсниковнен к общей шине, согласующий блок, и дополнительный ключ, один из вхо"один иэ входов которого подсоединен 45 дов котоРого подсоединен к втоРомук общей шине, а выход согласующего зажиму для подключения исследуемоблока подключен к входу функциональ- го комплексного двухполюсника, втоного преобразователя, первый выход рой и тре ийой и т етий входы дополнительногокоторого соединен с управляющим вхо- ключа соединены соответственно сдом источника гармонического сигна О вторым выходо с очника гармоничесла, второй и третий выходы функционального преобразователя подсоеди- второго блока образцовых двухполюснены К управляющим входам первогои ников, другой вывод которого подсоевторого ключей соответственно, а чет- динен к первому входу сбгласующегове тый и пятый выходы функциональ- блока, управляющие входы первого иверты и и тного преобразователя подключены к второго блока образц д у55з овых в хполюсвходам первого и второго лрого блоков ин- йиков подключены соответственно кдикации сои соответственно в него введе- шестому и восьмому выходам функци. ны два блока образцовых двухполюсУонального преобразовател , де я евятыйников и дополнительный ключ, первый выход которого соединен с управляювход которого подсоединен к вди н к второму 60 щим входом дополнительного ключа,выводу первого блока образцовых двухполюсников и второму зажиму для под- устройство для измерения параметровключения исследуемого комплексного " комплексного сопротивления, содержавухполюсника, второй и.третий выво- щее источни рчник га монического сигнала,дды дополнительного ключа соединены 65 один иэ выходов ро ов кото ого подключенк одному из выводов первого блокаобразцовых двухполюсников и к одномуиз входов первого ключа, второй входкоторого подсоединен к общей шине,второй выход источника гармонического сигнала соединен с одним иззажимов для подключения исследуемого комплексного двухполюсника и к первому входу второго Ключа, второй вход которого подсоединен к общей шине, согласующий блок, один из входов которого подсоединен к общей шине, а выход согласующего блока подключен к входу функционального преобразователя, первый выход которого соединен с управляющим входом источника гармонического сигнала, второй и третий вьиоды функционального преобразователя подсоединены к управляющим входам первого и второго ключей, соответственно, а четвертый и пятый выходы функциональ ного преобразователя подключены к входам первого и второго блоков индикации соответственно, введены второй блок образцовых двухполюсников и дополните)льный ключ, один из выводов которого подсоединен к второму зажиму для подключения исследуемого комплексного двухполюсника, второй и третий входы дополнительного ключа .соединены соответственно с вторым входом согласующего блока и одним иэ выводов второго блока двухнолюсников, другой вывод которого подсое. динен к второму выходу источника гармонического сигнала, управляющие входы первого и второго блоков образцовых двухполюсников подключены к шестому и восьмому выходам функционального преобразователя, девятый выход которого соединен с управляющим входом дополнительного ключа,Кроме того, в функциональный п 1 еобразователь, включающий дискретный генератор импульсов, один иэ выходов которого подсоединен к первому выходу функционального преобразователя и к одному из входов блока управления, второй вход которого соединен с вторым выходом дискретного генератора импульсов, первый и второй выходы блока управления подсоединены к второму и третьему выходам функционального преобразователя, третий ,выход блока управления подключен к управляющему входу фазочувствительного выпрямителя, вход которого соединен с входом функционального преобразователя, а выход - с входом аналого-циФрового преобразователя, управляющий вход которого подсоединен к четвертому выходу блока управления, выход аналого-цифрового преобразователя подсоединен к входу микропроцессора, один иэ выходов которого подключен к третьему входу блока управления, пятый выход которого соединен с вторым входом микропроцессора, второй и третий выходы которого подсоединены к четвертому и пятому выходам функционального преобразователя соответственно,5 введены три блока управления образцовыми двухполюсниками, причем четвертый, пятый и шестой выходы микропроцессора соединены соответственно с управляющими входами первого,1 О второго и третьего блоков управленияобразцовыми,двухполюсниками, выходыкоторых подсоединены соответственнок шестому, седьмому и восьмому выходам функционального преобразователя,15 девятый выход которого подключен кшестому выходу блока управления,На фиг, 1 показаны два состоянияизмерительной цепи, содержащей исследуемый комплексный двухполюсникаи 3 - первый и второй такты измерения, 3 и В - состояния образцовойизмерительной цепи); на фиг. 2 - 5варианты устройства для измеренияпараметров комплексных двухполюсни 25 ков"на фиг, 6 - функциональный преобразователь,Устройство содержит источник 1гармонического сигнала, блок 2 образцовых двухполюсников для выборапредела измерения, исследуемый комЗО плексный двухполюсник 3, ключи 4 и 5,блок 6 образцовых двухполюсников,имеющий резистивный и (или) емкостной .характер сопротивления (проводимости), блок 7 образцовых двухполюс 35 ников, имеющий образцовые двухполюсники резистивного и емкостного характера сопротивления (проводимости),согласующий блок 8, содержащий фильтрнастроенный на частоту напряжения40 питания измерительной цепи, а входное сопротивление (проводимость)согласующего блока 8 имеет, например, комплексный характер, ключи 9и 10, функциональный преобраэова 45 тель 11 блоки 12 и 13 индикации.Функциойальный преобразователь 11содержит дискретный генератор 14 импульсов, который выполнен, например,на логических элементах без примеО нения точных аналоговых элементов наоснове двухфазного генератора импульсов, генерирующего с первого и второго выходов последовательности прямоугольных импульсов со скважностьюравной двум и сдвинутых относительно друг друга на +с высокой точностью, фаэочувствительный выпрямитель 15, блок 16 управления, микропроцессор 17, аналого-цифровой пре-.образователь 18, блоки 19-21 управ 60 ления образцовыми двухполюсниками.Рассмотрим возможность повышенияточности измерения параметров исследуемого комплексного нерезонансногодвухэлементного, двухполюсника, на 65 пример, при измерении составляющих10 1068840 исследуемого комплексного двухполюсника однородной и неоднородной по.характеру сопротивления образцовомудвухполюснику при последовательнойсхеме замещения исследуемого комплексного двухполюсннка. Рассмотрим четыре такта измерения на примере эквивалентной схемы измерительной цепи(фиг. 3 а , Д и С ) .Предположим, что образцовый двухполюсник 2 имеет значение 2 = ыисследуемый комплексный двухполюсник3 имеет значение Уз = Мк = фх +1 Ухкомплексный днухполюсник 8, эквивалентный, входному комплексному сопротивлению согласующего блока 8,имеет значение 3-3+,Л,Определим модуль напряжения Уви его Фазовый сдвиг относительнонапряжения питания Е в первом и втором тактах измеренйя. Выражение длянапряжения ф :Ф в первом тактеизмерения (фиг. 3 с выхоДа согласующего блока 8 (фиг. 4 - б) имеет видЕр въ(8)и уравна основаучимЫ Та ненийУмножим правых час на Ч 2(сои(1 виду исли й ур + Ф. 02 МЬ ЦЗа(01 Й 0222 ау 4 д 2(1024 М щ 9.Щ ф к ь)л К 2 А 12 л =А 1" напряжения Ч, Ч змерения (фиг.З щего блока (фиг дл те ас Выражени во втором т с выхода соимеет ви Иа ЪО 4 ф ЬМ); Мл=КЗОлза(Рй.55 . 2 К 02 ЕОЕ 0 Р-(; М 2-КЧ 02 2 И -Р) Где К де Кф и К иЛь Ойл 2 Е 2(+ае Я-,д.М",.Ч-у Ъ=б к+,)3 у,М О.Х.Модуль напряженияравен фазовый сдвиг напряжения Э от носительно напряжения Е источника гармонического сигнала ранен коэффициент передачи согласующего блока во второмтакте измерения,фазовый сдвиг напряжения Ч 2 относительно напряжения Е источникагармонического сигнала равен,Х -ОЬ (4)ц = жефазовый сдвиг напряжения Ч 4 относительно Нуаряжения Ч 2 равенф-+Х - Йк )5) 10 На основании уравнений (1) получим1 й кк л 02 ус На основании уравнены чим сов ф-у 2 гз) =сов(9-Ф( )Используя фазочунствительный выпрямитель и аналого-цифровой преобразователь, получим численные значения сигналов пропорциональных напряжениям Ч и Одетектированным синхронно с опорными ортогональными сигналами М и М, которые представля ют собой меандры с периодом, равным периоду напряжения Е источника гармонического сигнала коэффициенты передач Фазочувствительного выпрямителя в первом и втором тактах измерения;фазовый сдвиг опорного сигнала Й относительно напряжения Й источника гармонического сигнала 1(17) фазовый сительно на монического Е =вес(чения сигиональныхдетектихронно с 10 гональны" Ю и М со,(18 Выражени в,четвертом с выхода со и 5) имеет для напряжения такте измерения ласующего блока ае " (1 диг. За) (Фиг, 4 л:Ек дачи согл четвертом де К коэффициент пересующего блока втакте измерения.напряжения л раог+ 36Оц Е Йг 2 о ряжения Ои отЙ источника гравенО + ХЬ.З.Рд-О 2напряжения ОЭ отия Ол Равенл.2 Х(21 фазовый сдвиг сительно напряже монического сигн напияла, фз ф ЪЗ. А 2.КЬУмножим числитправых частей урана О (гофф +Вк виду4 ж фдЪ Ц Ф Оцг 2 Кь.) Д ЦД 2 О 2 ь Цйо ель и знаменатель внений (25) и (26 ф ) и преобразуем илгде Ми М( - численные значения сигналов пропорциональных .напряжению Цл, детектированному синхронно сопорными ортогональными сигналами й и М соответственно;Ки М 2 - численные энаналов пропорцнапряжению 02рованному синопорными ортами сигналамиответственно.к ркакв, ыайа- ИМа 14)Ы,К 2 Кц К ЕЩОтносительная погрещнссть измерения составляющих исследуемого комплексного двухэлементного двухполюсника равнакл кг-кгкФ 40 г (15)Р Р, К 2 К,,у Я " и Клкъ -Камь 40 офд (1 6)Ю,эч К 2 КцДля исключения указанной погрешности синтезируют образцовую ветвь,дополняющую ветвь, содержащую исследуемый комплексный.двухполюсник до 30моста Оуэна или моста Максвелла-Вина,так как изготовить образцовые двухполюсники емкостного характера намного проще чем индуктивного. сПредположим, что образцовый двухполюсник 6 имеет значение У -б 2.,образцовый комплексный двухполюсник7 имеет значение Ь . - ф, а комплексный двухполюсник Ъ, эквивалентный входнОму кОмплекснсму сОПРОтив 40лению согласующего блока 8, имеет.значение причем Иг "К+Ъ.йлйа +Млм, а Млйг- Клмн,2, И л ЩА 2 й-ЬфОпределиммодуль напряжения Одв 45и его Фазовый сдвиг относительнонапряжения питания Е в третьем ичетвертом тактах измерения. Выражение для напряжения Ода=О(л,в третьемтакте измерения (Фиг. Зс) с выхода 50согласующего блока 8 (Фиг. 4 и 5)имеет видЕкьЬв 1о, ык рудр;Г,где К" коэффициент передачи согласука(его блока в третьемтакте измерения,Э, г г(Л Я л.;Ъ3Модуль напряжения ОЬ равен Уа сдвиг напряжения О .отно пряжения Й источника гарсигнала равен