Способ измерения коэффициентов передачи электрического многополюсника

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к Автоюскомь сеидетедьствь 362257 Союз Советсних Социалистичесних РесптблиьЗаявлено 14.Х.1969 ( 1360703/18.10)с присоединением заявки шоовПриоритет омитет по делам зобретеиии и открытипри Совете МинистровСССР ДК 621.317.733.0Опубликовано 13.Х 11,1972, Бюллетень ЛЪ 2 за 1973 Дата опубликования описания 22.111.1973. М. Казаков явитель Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения АН СС ПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭффИЦИЕНТОВ ПЕРЕДАЧ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МНОГОПОЛЮСНИКАИзобретение относится к ооласти электро- измерительной технитси и решает задачу раздельного измерения синфазной и квадратурной компонент собственных и взаимных комплексных сопротивлений и проводимостей, а также коэффициентов передачи по току и напряжению электрического многополюсника в заданных энергетических режимах на полюсах. Устройства, реализующие опосоо, могут найти широкое применение,при измерении и контроле параметров электрических многополюсников, в особенности таких, которые могут считаться линейными только вблизи заданных энергетических режимов на их полюсах, например изделий микроэлектроники и транзисторов.Известен спосоо измерения коэффициентов передачи многополюсника, заключающийся в использовании многомерной электроизмерительной цепи уравновешивания, составленной из исследуемого и образцового регулируемого многополюсников, на одноименные полюса которых подают от независимых источников токи или напряжения (в зависимости от вида измеряемых коэффициентов), обеспечивающие заданные энергетические режимы. Коэффициенты передачи ооразцового многополюсника при этом изменяют до тех пор, пока разности зависимых активных электрических величин на всех одноименных 1 полюсах исследуемого и образцового многополюсника не будут равны нулю. Способ предусматривает задание требуемых энергетических режимов ча все полюса исследуемого многополюснпка и одновре менное определение всех измеряемых коэффициентов, однако о раздельности измерения здесь говорить не приходится. Уравновешивающие регулировки при таком спосоое не однозначны; процесс уравновешивания сильно 10 усложняется и удлиняется при увеличениичисла полюсов исследуемого объекта больше двух.Предлагаемый способ обеспечивает раздельное измерение одной из составляющих од ного из комплексных коэффициентов передачимногополюсника благодаря тому, что задают приращение модулю одной из независимых активных величин на двух одноименных полюсах многополюсников, а воздействие, управ 20 ляющее уравновешиванием по соответствующей составляющей, формируют по величине и знаку приращений соответствующей составляющей разности одной из зависимых активных величин исследуемого многополюсника и 25 одноименной с ней зависимой активной величины образцового многополюсника относительно вектора изменяемой независимой активной величины.Способ;позволяет измерять составляющие 30 всех коэффициентов передачи, для чего при.ращения задают, наприыер, поочередно, модулям всех независимых активных величин.На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для раздельного измерения синфазной компоненты проходной проводимости (коэффициента передачи напряжения в ток) трехполюсника; на фиг. 2 - образцовый трехполюсник.Устройство содержит источники напряжения 1 и 2 с э. д. с. Е и Е 2 (источники независимых активных электрических величин), обеспечивающие для исследуемого многополюсника 3 с полюсаыи 4, 5 и б заданные режимы по напряжению, трансфорыатор напряжения 7 с обмотками 8, 9, 10 и 11 (соответственно витки пз - .п,) коммутатор 12, компаратор токов 13 с обмотками 14, 15 и 1 б (соответственно витки п 4 - :пб), усилитель 17 рабочей частоты оз, охваченный через резистор 18 с сопротивлением Лз глубокой отрицательной обратной связью по напряжению, синхронный детектор 19, усили гель коъгмутационной частоты 20, синхронный детектор на реверсивном двигателе 21, генератор 22 коммутационной частоты Р и образцовый трехполюсник 23 с полюсами 24, 25 и 2 б и управляющим входом 27.В соответствии с предлагаемым способом обеспечения раздельного измерения синфазой компоненты д 4,5 коэффициента передачи напряжения 04 на полюсе 4 исследуемого трехполюсника 3 в ток через полюс 5 (комплексная проводимость Р 4,5=д 4,5+1 в 45) задают приращения модулю независимой активной электрической величины С 4 на одноименных входных полюсах 4 и 24 исследуемого 3 и образцового 23 трехполюсников, что обеспечивается с помощью трансформатора напряжения 7 и управляемого от генератора 22 коммутационной частоты коммутатора 12, включающего последовательно с выходной обмоткой 8 поочередно равные (п,=по), но противоположно намотанные модуляционные обмотки 9 и 10. Формирование управляющего,воздействия по величине и знаку приращения синфазной компоненты разностей зависимых электрических величин - токов 15 и 125 - через одноименные выходные полюса 5 и 25 исследуемого 3 и образцового 23 трехполюсников относительно вектора (14, или то же самое относительно вектора Е, производится с помощью вычитающего устройства на компараторе токов 13 (принято п 4=пз=пб) и усилителя 17, синхронного детектора 19, на опорный вход которого подается напряжение с источника Е усилителя 20 коммутационной частоты и реверсивного двигателя 21, в качестве опорного напряжения на который подается напряжение, управляющее коымутатором 12. Двигатель изменяет синфазную компоненту д 24,25 комплексной проводимости У 24,25=-024,25+ 1 вз; 25 образцового трехполюсника 23 через управляющий вход 27 до тех пор, пока напряжение коммутационной частоты на выходе усилителя 20 не будет равно нулю. При этом будет соблюдаться равенство Д 45=д 2425, Лействительно, напряжение У 4= 024 равно5 4 - (пв + по 811 п 8 п Й 1)пиа токи 15 и 125 равны:14 - УУ 4,5+ Ев У 5,б+ 1 в101 вв: СХ У 24 25 + Ев У 25,25где Уо и У 25,2 б - выходные, проводимости трехполюсников 3 и 23, а 1 вз - ток, вызываемый внутренними независимыми источниками15 трехполюсника 3 (рассматривается наиболееобщий случай автономного ыногополюсника).Напряжение на входе синхронного детектора 19 пренебрегая погрешностью статизма усилителя 17, можно записать в виде:20+ 1 в 3 ЙвНапряжение на выходе синхронного детек 25 тора 19 с коэффициентом передачи К 12 равно+ Ев (Ябб - 252 б ) + 1 в СО 8 (1 в Е,) Я 1 вК 1 вУсилитель 20 с коэффициентом передачи Кзоусиливает только 5 еременное напряжение счастотой коммутации Й, поэтому напряжение35на его выходе имеет вид:вв - Е Й 1 вК,вК 24 (Я 4,5 - Я 2425) ХП 11Х 81 яп 81 п й 1,Откуда Видно, что при д 4,5)Д 24,25 фазы этОГОи опорного напряжения с генератора 22 совпадают, а при д 4,5(Д 24,25 отличаются на 180.При Ь 2 о=0 имеем д 45=224,25,45 Образцовый многополюсник может бытьреализован самыми различньгми способами(см. фиг. 2), так ооразцовый трехполюсник,представляемый У - параметрами реализованна усилителях 28 и 29, охваченных относитель 50 но Входа и выхода через комплексные проводимости 30 (Узо), 31 (Уз),32 (Узз), емкость 33(Сзз) и активную проводимость 34 (дз 4) глубокой отрицательной обратной связью,по току. Если, пренебречь погрешностями статизмаусилителей, то уравнения трехполюсникаможно записать в виде24 134 Увв + 1 вв Ув1., =и,.(М,.+1.С)+и, У.60Синфазной компонентой образцовой проводимости, одноименной с измеряемой, является в данном случае активная проводимость дз 4, поэтому вал двигателя 21 необходимо соеди нить с движком переменного резистора 34,Заказ 533/9 Изд.1027 Тираж 404 ПодписноеИНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб., д. 415 график, пр. Сапунова. Очевидно, что точно также можно измерить компоненты и всех остальных проводимостей исследуемого трехполюсника.Процессы измерения всех, проводимостей можно совместить во времени, если, например, так же, как и в цифровых экстремальных мостах, модулировать оба независимых напряжения низкочастотными напряжениями, сдвинутыми по фазе на 90 (с так называемой фазовой селекцией огибающих). Величина модуляции может быть выбрана настолько малой, что заданные энергетические режимы на,полюсах исследуемого многополюсника практически не изменяются. Предмет изобретения1. Способ измерения коэффициентов передачи электрического многополюсника при заданных энергетических режимах на всех его полюсах путем сравнения их с одноименными регулируемыми коэффициентами передачи образцового многополюсника, при котором на каждые два одноименных полюса многополюсников подают независимую активную величину, например напряжение, отличающийся тем, что, с целью обеспечения раздельности изме рения одной из составляющих одного из комплексных коэффициентов передачи, задают приращения модулю одной из независимых активных величин, а воздействие, управляющее уравновешиванием по соответствующей со ставляющей, формируют по величине и знакуприращений соответствующей составляющей разности одной из зависимых активных величин исследуемого многополюсника и одноименной с ней зависимой активной величины 15 образцового многополюсника относительновектора изменяемой независимой активной величины.2. Способ ло и, 1, отличающийся тем, что, сцелью измерения составляющих всех коэффи циентов передачи, приращения задают, например, поочередно, модулям всех независимых активных величин.