Цифровой измеритель сопротивления, емкости и индуктивности

302 юз Советс Оциьлистичюских РеспубликБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Дополнительное к авт. сви ву -щ (сударстеенный комитетсвета Министров СССРпе делам изобретенийи открытий 22) Заявлено 10.11.72 (21) 1845886/26-9(51. М. Кл. 6 01 г 27/2 45887 26-9 ен)ием заявкис присоедин (23) Приорите Опубликовано Дата опублико14 15,04,75. Бюллете УДК 621.317.7(088.8) ация описания 11.05.7 б 72) Авторы изобретения В. Ф. Бахмутский, В. Б. Денисюк и Г. А вовский завод электроизмерительных приборо институт нефти и газа(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИ ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИ2,5 и при иавведеныка, времяровой иа.тервалов; з авлеца блок-схема пред Изобретение относится к области цифровой электроизмерительной техники, в частносги к цифровому измерению пассивных параметров частотозависимых электрических цепей на переменном токе путем следующего преобразования в частоту или период.Известны цифровые измерители сопротивления, емкости и индуктивцости, содеркащие управляемый генератор синусоидального напряжения (апример, на основе перестраиваемого гетеродина, смесителя и фильтра нижних частот), подключенный ко входу частотозависимой цепи с измеряемым и образцовым элементами, и преобразователь изменения параметров цепи в напряжение, вход которого 1 подключен к выходу цепи, а его выход подключен к управляющему входу генератора, формирователь периода выходного сигнала генератора, цифровой измеритель периода и два коммутатора. 2Недостаток известных измерителей заключается в существенном влиянии активного сопротивления потерь при измерении емкости и индуктивности. С целью уменьшения погрешност мерении в, предлагаемый измеритель источник напряжения постоянного то импульсный преобразователь и циф меритель отношения временных ипричем выход источника напряжения постоянного тока подключен ко входу измерительной цепи, вход время-импульсного преобразователя подключен к выходу измерительной цепи, входы измерителя отношения временных интервалов подключены к выходам время-импульсного преобразователя напряжения и формирователя периода выходного сигнала генератора через первый коммутатор, управляемый синхронно со вторым коммутатором, входы которого подключены к выходам генератора синуеоидального напряжения и источника напряжения постоянного тока; кроме того, преобразователь изменения параметров измерительной цепи в напряжение содержит фазовременной формирователь, умножитель частогы генератора в восемь раз (например, на основе вспомогательного управляемого генератора с триггерным делителем частоты на 8, синхронизированного по выходу с основным генератором), формирователь периода умноженной частоты, формирователь разностных интервалов и интегратор, причем выходы фазовременного формирователя и. формирователя: периода умноженной частоты подключены. ко входам формирователя разностных сигналов; выход последнего подключен: ко входу интегратора, выход. которого соединен с переетраиваемым гетеродицом.На чертеже предстлагаемого измерителя сопротивления, емкости ц индуктцвцости.Измеритель содержит персстраиваемые гетеродипы 1 и 2, генераторы 3 и 4 синусоидального напряжения соответственно, основной и церестраиваемый смесители 5 и 6 соответственно, фильтры 7 и 8, источник 9 напряжения постоянного тока, коммутаторы 10 и 11, частотозавцсимую измерительную цепь 12, состоящую цз измерявмого и образцового элементов 13 и 14, соответственно (при измерении ехкости образцовый и измеряемый элементы меняются местами), фазовременной формирователь 15 (формирователь временных интервалов, соответствующих фазовому сдвигу между ца 1 ряжециями ца выходе измерительной цепи 12), время-импульсный преобразователь 16 напряжения постоянного тока, интегратор 17, формирователь 18 разностных интервалов, умцожитель 19 частоты, содержащий узлы вспомогательного генератора 2, а также делитель 20 частоты на 8, формирователь 21 периода умцожсиой частоты, частотный компаратор 22 (устройстно автоподстройки частоты вспомогательного генератора 2), устройство управления 23, цифровой измеритель 24 отношения временных интервалов.Предлагаемый цифровой измеритель работает следующим образом.Сигналы основного генератора 3 сцнусоидального напряжения и гетеродцна 1 подаются на смес 1 тель 5, 1 азностцая частота ца выходе которого выделяется фильтром 7. Сигналы Вспомог 11 тельюго генератора 4 сиус 011 д 1 льного напряженя ц гетсродпца 2 подаются ца смеситель 6, разностцая частота на вьходс которого выделяется флыром 8. Гсгероды 1 и 2 перестрацваются в сравнительно узк 1 х пределах напряжениями постоянного тока, поступающими ца их управляющие входы.Частота на выходе вспомогательного генератора 4 в восемь раз больше частоты основного генератора 3, В положении а коммутатора 10 выходной сигнал генератора 3 частоты 1 поступает на вход частотозавцс:мой цепи 12, с выхода которой (общая точка измерительного и образцового элементов 13 и 14) и с выхода основного генератора 3 сигналы поступают ца фазовременной формирователь 15, выделяющий интервал времени 1, соответствующий фазовому,сдвигуо 1.;,р= аС 1 о (1 где 1 - индуктивность катушки, Я - ее ак- ТИВНОЕ СОПрОтИВЛЕНИЕ, Ро - ОбраЗцОВОЕ СО- противление.Выход время-импульсного формирователя 15 подключен ко входу формирователя 18 раэностных интервалов, на второй вход которого поступает времвиной интервал, соответствующий периоду умноженной в восемь раз частоты,вспомогательного, генератора 4, выделяемому формирователем 21 периода умноженной частоты, Частота вспомогательного генератора 4 с помощью триггерного делителя 20 частоты делится в восемь раз, после чего поступает на частотный компаратор 22, на второй вход которого подаи сигнал основного гетератора 3.частотный компаратор 22 выделяет сигнал 5 управления гетеродином 2, осуществляя темсамым синхронизацию частот основного и вспомогательного генераторов 3 и 4 в отношении 1:8.10 Таким образом, времевной,интервал, сформированный формирователем 21 периода умТноженной частоты, равен 8где Т - периодвыходного сигнала основного генератора 3.15 Формирователь 18 разностных временныхТинтервалов сравнивает интервалы 1 и - иТвыделяет их разность 1 -- . Интегратор 1720 преобразует этот разностный сигнал в напряжение, управляющее гетеродином 1. Частотапоследнего и соответственно частота 1 навыходе генератора 3 изменяется до тех пор,пока сипнал рассогласования не сводится к25нулю. Поскольку 1, - = - Т,в 2;Т= Лусловие равновесия Р= - означает 1=вт. е. 1 дг = 1,з 0 Пр этом пз,выражения 1 находимК+Я- =1 (2)Если добротность катушкп велика, т, е.1,й., получаем приближенноЕ,Т, (3)З 5 2 лт, е. измеряемая индуктивность пропорциоц ал ьна периоду выходного сигнала основного генератора 3. Если Р, и й, сравнимы, тоЛЯо(4)40 Ро Йогде К, - напряжение на выходе источцика 9напряжения постоянного тока, поступающеечерез поло 2 кение б коммутатора 10 на частотозавцсимую цепь 12; У 2 - напряжение на,45 выходе частотозавцсимой цепи 12.Это ца 1 ряжецце с помощью время-импульсного преобразователя 16 преобразуетсяво временОй интервал 12.5022 - о (5Ь.,-1-Йогде . - коэффициент пропорциональности.Из выражений (2) и (5) следует, что1.,=К - (6). 11где К=", т. е. измеряемая величина,опропорциональная отношению временных интервалов Т и 12. Измерение отношения осуще ствляется разновременно; в первом такге, соответствующем положению а,коммутаторов 10 и 11, определяется Т, а во втором такте, соответствующем положению б коммутаторов 10 и 11, определяется 12. В третьем такте циф ровой измеритель 24 отношения временныхИзд, М 134 Государственного по делам изо 3035, 1 Г 1 осква, К7комитет аказ 4259Ш 1 ИИП дниснсе бретений 35, Рау бл,1 и. 1 хостромсеого упрЯВленнЯ Гздэтельств, полиграфии и кнжной торГОзл интервалов выполняет обработку колов Т и1, вырабатывает код отношения,Управление коммутаторами 10 и 11 и цифровой измеритель 24 отношения временныхинтервалов осуществляется устройством управления 23. Измерение емкости производится аналогично, так как емкостцые п индуктивные цепи дуальны,При измерении сопротивлений образцовыйконденсатор может быть выбран с весьма малымя потерями, так что отпадает необходимость в выполнении второго такта преобразования. Предмет изобретения1. Цифровой измеритель сопротивления, емкости и индуктивности, содержащий управля.емый генератор синусоидального напряжения (например, на основе:перестраиваемого гете- родина, смесителя и фильтра нижних частот), 20 подключенный ко входу частотозависимой цепи с образцовым и измеряемым элементами, и преобразователь изменения парамегров цепи в напряжецие, вход которого подключен к выходу цепи, а его выход подключен к уиравля ющему входу генератора, формирователь периода выходного сигнала генератора, цифровой измеритель периода и да коммутатора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешностей при измерении, в него введены 30 источник напряжения постоянного тока, время-пмпульсный преобразователь и цифровой измеритель отношения временных интервалов, причем выход источника напряжения постоянного тока подключен ко входу измерительной цепи, вход время-импульсного преобразователя подключен к выходу измерительной цепи, входы цифрового измерителя отношения временных интервалов подключены к выходам время-импульсного преобразователя напряжения и формирователя периода выходного сигнала генератора через первый коммутатор, управляемый синхронно со вторым коммутатором, входы которого подключены к выходам генератора сицусоидального напряжения и источника напряжения постоянного тока. 2. Измеритель ио и. 1, отличающийся тем, что преобразователь изменения параметроз измерительной цепи в напряжение содержит фазовремецной формирователь, умножитель частоты генератора в 8 раз (например, на основе вспомогательного управляемого генератора с триггериым делителем частоты на 8, синхронизированного по выходу с основным генератором), формирователь периода умноженной частоты, формирователь разностиых интервалов и интегратор, причем выходы фазовремецного формирователя и формирователя периода х:1111 ожеиио Гастоты подключены ко входам формирователя разностных интервалов, ыхол последнего подключен ко входу интегратора, ыхол которого соединен с перестраиаемым гетеродииом.