Измеритель импеданса

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) И 1(5 И 6 01 ЫЙ НОМИТЕТ ССС РЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ГОСУДАРСТВЕ ПО ДЕЛАМ И ИЯ ВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМ ОПИСАНИЕ ИЭОБ(46) 23.11,83. Еюл. Р 43 (72) С.П.Новицкий и И.И.Буренков (71) Институт химии твердого тела и переработки минерального сырья Сибирского отделения АН СССР (53) 621.317.73(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство ССС 9 300835, кл. б 01 В 17/10, 1975.2. Авторское свидетельство СССР 9 684465, кл. С 1 01 В 27/00, 1979 (прототип)(54) (57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ИМПЕДАНСА, содержащий последовательно соединенные,первые повторитель напряжения и вычитающий блок, фильтр нижних .частот и первые измерительный преобразователь напряжение-ток и повтЬритель,"вторые измерительныйпреобразователь напряжение-ток и повторитель напряжения, задатчик программно-изменяющегося постоянного напряжения, соединенный с вторым входом первого вйчитающего .блока, генератор гармонических колебаний,подключенный к опорному входу блока, .фазочувствительных детекторов, и отсчетные блоки, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, в него введены три фиксатора уровня, четыре ключа и так" товый генератор, причем вход второго измерительного преобразователя напряжение-ток через первый ключ подсоединен к выходу генератора гармонических колебаний или кобщей шине, выход второго повторителя напряжения соединен с первым входом второго вычитающего блока непосред" ственно, а с вторым " через второй ключ и первый фиксатор уровня,выход второго вычитающего блока соединен с сигнальйым входом блока фазочувствительных детекторов, выходы которого через третий и четвертый ключи и соответственно через второй и третий фиксаторы уровня и соединены с отсчетньми блоками, управляющие входы ключей соединены ,с выходом тактового генератора.Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано для изучения свойствэлектрических объектов при одновременной поляризации их постояннымтоком. 5Известен измеритель импеданса,в котором производится одновременноезадание измерительного режима попостоянному и переменному току,представляющий собой сочетание моста переменного тока с ручнымуравновешиванием и устройства задания и регулирования программно-изменяющегося постоянного напряжения фЯедостатком этого устройстваявляетсянизкая точность измерения,Известен измеритель импеданса, .содержащий последовательно соединенные первые повторитель напряжения и вычитающий блок, фильтр нижних частот и первый измерительныйпреобразователь напряжение-токи повторитель напряжения, задатчикпрограммно-изменяющегося постоянного напряжения, соединенный с втоРымвходом первого вычитающего блока,генератор гармонических колебаний,подключенный к опорному входу блохаФазочувствительных детекторов, и от-счетные блоки 2 .Недостатками известного устрой"ства являются низкие точностьи быстродействие в области ниЗкихчастот из-за необходимости исполь-зования цепей разделения постоянной и переменной составляющих напря- З 5женин, снимаемого с объекта измере"ния.Целью изобретения является повышение быстродействия и точностиизмерения. 40Поставленная цель достигаетсятем, что измеритель импеданса, содержащий последовательно соединенные первые повторитель напряженияи вычитающий блок, Фильтр нижних ча.стот и первые измерительный преобразователь напряжение-ток и повторитель, вторые измерительный преобразователь напряжение-ток и повто"ритель напРяження, задатчик пРограммно-изменяющегося постоянного напряжения, соединенный с. вторымвходом первого вычитающего блока,генератор гармонических колебаний,подключенный к опорному входу блока Фазочувствительньи детекторов,и отсчетные: блоки, введены три Фиксатора урсаня, четыре клЮча и тактовый геиератор, причем вход второго измерительного щщобразователянарряжеиие-ток через пеРвый ключ . 4 Оподсоединен к выходу генератора гар"монвческих колебанвй или к общей,шине, выход второго иовторителя напряженая соединен с первым входомвторого вычитающего блока иепосредственно, а с вторым - через второйключ и первый фиксатор уровня, выход втОрого вычитающего блока соединен с сигнальным входом блокафазочувствительных детекторов, выходы которого через третий и четвертыйключи и соответственно через второйи третий фиксаторы уровня соединеныс отсчетными блоками, управляющиевходы ключей соединены с выходом тактового генератора,Яа Чертеже представлена блок-схема измерителя импеданса.Измеритель импеданса содержит исследуемый объект, в частности электрохимическую измерительную ячейку 1с исследуемым раствором, в которыйпогружены электрод сравнения 2, вспомогательный 3, рабочий 4 и поляризующий 5 электроды, Последний из нихдля исключения попадания образующихся на нем продуктов реакции в объемеРаствора отделен от основного объема ячейки пористой диафрагмой б.Блок автоматического регулирования потенциала содержит последовательно соединенные первые повторитель напряжения 7 и вычитающийблок 8, Фильтр нижних частот 9 и первый измерительный преобразовательнапряжение"ток 10, причем рабочийэлектрод 4 подключен к общей шинеизмерителя, вход первого повторителя напряжения 7 - к электродусравнения 2, а выход первого измерительного преобразователя напряжение-ток - к поляризующему электроду 5, а второй, вход вычитающегоблока 8 - к задатчикупрограммноизменяющегося постоянного напряжения ,11. Вспомогательный электрод 3 через второй измерительный преобразователь напряжениеток 12 и первый ключ 13 . подключен к генератору гармонических колебаний 14 или к общей шине,а через второй повторитель напряжения 15 и вычитающий блок 16 - к сигнальному входу блока Фазочувствительных детекторов 17. Второй входвычитающего блока 1 б соединен с выходом повторителя напряжений 15через первый Фиксатор уровня 18и второй ключ .19. Выходы Фазочувствительных детекторов 17 соединенысоответственно через третий 20и четвертый 21 ключи, второй 22и третий 23 Фиксаторы уровня с отсчетными блоками 24 и 25. Опорныйвход блока фазочувствительных детекторов 1 подключен к генераторугармонических колебаний 14, а управляющие входы ключей 13, 19, 20 и 21к тактовому генератору б.Измерительный сигнал О снимается с участка ячейки между вспомогательным 3 и рабочим 4 электродамии всегда содержит некоторую постоЗаказ 9294/37 Тираж 710 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьргкй 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Нроектная, 4 янную состанляющую О , а при поляризации рабочего электрода переменным током - и переменную составляющуюОя огде Оо - напряжение генератора гармонических колебаний 14;К " коэффициент передачи измерибтельного преобразователянапряжение-ток 12Е - импеданс электрохимическойячейкипрактически равныйимпедансу границы рабочийэлектрод -. раствор,Измеритель импеданса работаетн двухтактном режиме В одном изтактов " такте запоминания постоянной составляющей измерительного сигнала 0 " ключ 13 подсоединяет входизмерительного преобразонаетля напряжение-ток 12 к общей шине, ключ19 открыт и соединяет выход повторителя напряжения 15 .с входом фиксатора уровня 18, а ключи 20 и 21 закрыты. При этом переменная составляющая в измерительном сигнале 0 отсутствует и в фиксатор уроння 18 поступает лишь постоянная составляющая напряжения О = 04 : . Напряжение на выходе вычитающего блока 16 30равно нулю; так как01 ь- О Ов=Од = - 0 аО =ОВ следующем такте - такте измерения импеданса - ключ 13 соединяетвыход. источника гармонических колебаний 14 с входом измерительного преобразоватеЛя 12, ключ 19 закрыт,а ключи 20 и 21 открыты, напряжениегенератора гармонических колебаний140, поступает через ключ 13 н измерительный преобразователь 12, где изнего Формируется ток, протекающийчерез участок ячейки, находящийсямежду вспомогательным 3 и рабочим 4электродами, причем величина этого 45тока ие зависит от значения импенданса Е упомянутого участка ячейки,Напряжение Оу, поступающее на вход.повторителя напряжения 15, и напряжение на выходе нычитающего уст"ройстна в этом такте коммутацииравны О=и, +О:;О "-Оу - Ощ=Од-ьО= 1 гдеО:=я= О,В =04 значение йостоянной составляющей напряжения Ор, запомненное в фикса" торе уровня 18 н конце предыдущего такта.При неизменном напряжении задатчика 11 н течение рассмотренныхдвух тактов напряжения 04: к О-.равны и следовательно а 0 = =0; О:Йд, т.е. на вход блока фазочувстнительных де" текторон 17 поступает чистый гармонический сигнал 06: Ц 4 Оо К 34который здесЬ раскладывается на действительную и мнимую составляющие относительно напряжения Оо, поступающего на опорный вход этого блока.Действительная и мнимая составляющие напряжения 04 с выхода блока фазочунствительных детекторов поступают соответственно через ключи .20 и 21 и фиксаторы уровня 22 и 23 в отсчетные блоки 24 и 25, проиормнронанные н размерности сопротивления. Затем операции повторяются,в частности, наступает следующийтакт - такт запоминания постояннойсоставляющей Ор . В течение этоготакта может быть задано новое значение потенциала рабочего электрода путем установления соответствующего значения напряжения на вьиоде задатчика 11, чему соответствует и новое значение постоянной составляющей напряжения Од , запоминаемое фиксатором уровня 18.- Заметим, что в этом такте благодаря вве.,дению ключей 20 и 21 и фиксаторовуровня 22 и 23 на выходах последних сохраняются значения действительной и мнимой составлявщиХ напряжения Оу,запомненные в конце тактаизмерения импеданса. Этим исключаетсясброс показаний отсчетных блоков24 и 25 в такте запоминания постоянной составляющей напряжения 04