Измеритель параметров пассивных двухполюсников

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик21) 2 34 926 3/1 8 27/2 рственный комитетСССРлам изобретениин открытий Гос 3) Приоритет(72) Авторы изобретени А.М.Павлов и Л.П.Боровски рдена Ленина институт проблем управлени Заявите(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫ ДВУХПОЛЮСНИКОВнт, авыходнымих вол тиас является возможно 15 20 Изобретение относится к облас электроизмерительной техники, в ч тности к преобразованию и измерению параметров комплексных величин переменного тока и величин, определяемых ими, иможет быть использовано для контроля и измерения параметров объектов с многоэлементной схемой замещения, например, при исследовании процессов на границе электрод- электролит в задачах электрохимии, при исследовании процессов в живых тканях и организмах, а также при контроле параметров различных технологических процессов и иэделий электрон радиопромышленности.Известен измеритель параметров пассивных двухполюсников, содержащий источник синусоидальных колебаний, операционный усилитель, измерительную цепь и фазочувствительныйвольтметр 1).Недостатком этого устройства является низкое быстродействие.Известно также устройство, содержащее генератор синусоидальных колебаний, выход которого соединен с опор ными входами двух фазочувствительных вольтметров, с одним непосредственно, а с другим - .через фазовращатель,куль-орган, регулируемый элеме ,также операционный усилитель,которого соединен с измеритель входами двух фазочувствительны ьт метров 2).Недостаток этого устройства заключается в его ограниченных возможностях, а именно в том; что оно не позволяет измерять параметры объектов со схемой замещения, содержащих более трех элементов.Целью изобретения расширение функциональных стейустройства.Это достигается тем, что в измеритель параметров пассивных двухполюсников, содержащий генератор синусоидальных колебаний, выход которого непосредственно и через фазовращатель подключен к опорным входам двух фазочувствительных вольтметров, а также ко входу нуль-органа, регулируемый элемент, соединенный с одним зажимом для подключения объекта измерения, другой зажим соединен.со входом операционного усилителя, выход которого подключен к измерительным входам двух фазочувствительных вольтметров, введены блок выдержки времени, переключатель, дополнительный резистор, а также формирователь сигнала управления, причем вход последнего соединен с одним иэ выводов дополнительного резистора и с одним из входов переключателя, другой вход последнего соединен с выходом генератора синусоидальных колебаний, а другой вывод дополнительного резистора соединен с корпусом, при этом выход Формирователя сигнала управления соединен с одним иэ выводов регулируемого элемента, кроме. того под вижный вывод переключателя соединен с другим выводом регулируемого элемента, а управляющий вход переключателя соединен с выходом блока выдержки интервала времени, 16На чертеже представлена структурная схема измерителя.Измеритель содержит генератор 1 синусоидальных сигналов, операционный усилитель 2, измеряемый. объект 3, у регулируемый элемент (резистор) 4, Фазовращатель 5, Фазочувствительные вольтметры б и 7, формирователь 8, нуль-орган 9, блок выдержки времени 10, переключатель 11 и постоянный резистор 12.Генератор 1 синусоидальных сигналов непосредственно и через ФаэоФращатель 5 подключен к опорным входам двух фазочувствительных вольтметров б и 7. К входу операционного усилителя 2 подключены последовательно соединенный измеряемый объект 3 к регулируемый резистор 4, а его выход подключен ко входам фаэочувствительных вольтметров. Выход генератора 1 соединен со входом нуль-органа 9, выход которого подключен ко входу блока 10 выдержки времени. К выходу блока выдержки времени подключен управляющий вход переключателя 11. 40 Одна клемма переключателя соединена с выходом генератора, другая - с точкой соединения входа формирователя 8 и резистора 12, а клемма перекидного контакта - с регулиРуемым ре зистором. Выход формирователя 8 соединен с управляющим входом регулируемого рези тора, который имеет отрицательное сопротивление.Устройство работает следующим 50образом.Генератор 1 синусоидального напряжения через переключатель 11 питает цепь, состоящую из последовательно соединенных измеряемого объекта 3, регулируемого резистора 4 и операционного усилителя 2. Синфазная и квадратурная компоненты выходного напряжения операционного усилителя 2 измеряются соответственно Фазочувствительными вольтметрами б и 7,опор-. 80 ными для которых служат напряжение, синфазное с источником питания, и напряжение, сдвинутое относительно его на 90 с помощью Фаэовращателя 5. В момент перехода синусоиды напряжения питания через нуль срабатывает нуль-орган 9, запускающий блок 10 выдержки времени (например, блокинг-генератор или одновибратор), который на некоторое времяпереводит перекидной контакт переключателя 11 из одного положения в другое, подключая резистор 4 с отрицательным регулируемым сопротивлением к постоянному резистору 12.Если длительность т импульса блока выдержки времени выбрать настолько малой, чтобы за это время напряжение на емкости С не успело существенно изменяться, то в течение времени йпока переключатель находится в другом положении, напряжение на резисторе 12 равно напряжению на конденсаторе С.При периодическом переводе переключателя 11 иэ одного положения в другое на резисторе 12 образуетсяпоследовательность импульсов напряжения длительностью Г , амплитуда которых равна амплитуде напряжения на суммарном сопротивлении.Напряжение на суммарном сопротивлении может быть равно нулю (при конечных С и у) лишь в одном случае, а именно, когда суммарное сопротивление равно нулю .Таким образом, отсутствие импульса напряжения на сопротивлении 12 в момент перехода синусоиды напряжения питания через нуль свидетельствует о моменте компенсации управляемым отрицательным резистором 4 активного сопротивления измеряемого объекта, а наличие импульса - о наличии нескомпенсированного сопротивления.Следовательно, последовательность импульсов напряжения на сопротивлении 12 может быть использовано для управления отрицательным резистором 4, компенсирующим активное сопротивление измеряемого объекта.Импульсы напряжения подаются на вход формирователя 8. сигнала управления регулируемым резистором. Сигнал с выхода формирователя вызывает. изменение отрицательного сопротивления регулируемого резистора 4 до момента исчезновения импульсов на входе формирователя, т.е. до момента компенсации.Структура формирователя определяется видом сигнала управления регулируемым резистором и может быть реализована простыми и известными способами. Так, например, при применении резистора, управляемого постоянным напряжением, формировательпредставляет собой простейший интегрирующий усилитель.После регулировки отрицательного сопротивления до исчезнования импульсов на измерительном резисторе значение активного сопротивления Можно отсчитать по значению отрицаТираж 696 ИИПИ Государственного по делам изобретений 5, Москва, Ж, Рауш Подписнокомитета СССРи открытийкая наб., д.4/5 илиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная,тельного сопротивления, активная составляющая двухэлементной части измеряемого объекта пропорциональна синфазной составляющей выходного напряжения усилителя 2, и ее значение можно отсчитать по показаниям фазочувствительного вольтметра 7, 5 реактивная составляющая двухэлементной части исследуемого двухполюсника пропорциональная квадратной составляющей выходного напряжения усилителя 2 и ее значение можно отсчитать р по показаниям фазочувствительного вольтметра 6.Если период напряжения питания намного больше длительностиблока выдержки времени, коммутация не влияет на показания фазочувствительных вольтметров из-за их инерционности, а отсутствие в цепи управления инерционного нуль-индикатора модуляции повышает быстродействие устройства.Измеритель позволяет измерять параметры объектов, эквивалентные схемы которых представляют собой последовательное соединение активного сопротивления и емкости, параллельно которой включен многоэлемент ный двухполюсник.Измеритель позволяет решать многие задачи, возникающие при исследованиях в электрохимии, биологии, в промышленности при контроле параметров различных технологических процессов и готовых изделий. формула изобретения 35 Измеритель параметров пассивных двухполюсников, содержащий генераторсинусоидальных колебаний, выход которого непосредственно и через фазовращатель подключен к опорным входам двух фазочувствительных вольтметров, а также ко входу нуль-органа, регулируемый элемент, соединенный с одним зажимом для подключения объекта измерения, другой зажим соединен с входом операционного усилителя, выход которого подключен к измерительным входам двух фазочувствительных вольтметров, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей устройства, в него введены блок выдержки времени, переключатель, дополнительный резистор, а также формирователь сигнала управления, причем вход последнего соединен с одним из выводов дополнительного резистора и с одним из входов переключателя,другой вход последнего соединен с выходом генератора синусоидальных колебаний, а другой вывод дополнительного резистора соединен с корпусом, при этом выход формирователя сигнала управления соединен с одним из выводом регулируемого элемента, кроме того подвижный вывод переключателя соединен с другим выводом регулируемого элемента,а управляющий вход переключателя соединен с выходом блока выдержки интервала времени.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Мартяшин А.И. и др. Преобразо-, ватели электрических параметров для систем контроля и измерения. Энергия, М., 1976, стр.326.2. Авторское свидетельство СССР 9 220346, кл. С 01 В 17/14, 21.03.76