Цифровой измеритель -параметров

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬПЮ(46) 23.10.84, Бюл. Юф 39 (72) Е.В.Походыло и В.В.Хома (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола(56) 1. Авторское свидетельство СССР Ф 702317, кл. С 01 К 27/26, 1979.2. Авторское свидетельство СССР У 748286, кл, С 01 К 27/26, 1978 (прототип).(54) (57) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СЬКПАРАМЕТРОВ, содержащий источник гармонического сигнала,фаэовращатель,.на базе операционного усилителяв режиме интегратора, линейный преобразователь комплексного сопротивления в напряжение на базе операционного усилителя с измеряемым объектоми образцовым активным элементом сопротивления, переключатель, нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты которого соответственносоединены с выходом и входом фазовращателя, фаэочувствительный и амплитудный детекторы, выходы которыхсоответственно соединены с входамипервого и второго фильтров нижнихчастот, Формирователь опорного сигнала рабочей частоты, выход которого соединен с управляющим входом фаэо" чувствительного детектора, и интегрирующий аналого-цифровой преобразо ватель, выполненный в виде последовательного соединения управляемого ключа, интегратора, блока совпадения, первого Формирователя интервала времени, ключевого блока, счетчика, а также генератора счетных импульсов, выход которого соединен с вторым входом ключевого блока и входом второго Формирователя интервала времени, выход последнего соединен с вторым входом первого формирователя и управляющим входом ключа, сигнальные вхо- Е ды которого подключены к выходам первого и второго фильтров нижних частот, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, выход источника перемен- Я ного сигнала соединен с входом Фазовращателя, вход преобразователя - с входом амплитудного детектора и общим контактом переключателя, а выход - с измерительным входом фаэочувствительного детектора, управляющий вход которого соединен с входом источника гармонического сигнала, а вход формирователя опорного сигна- фь ла рабочей частоты - с выходом генератора счетных импульсов.1 1120Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений (ПКС) емкостного и индуктивного характера,Известен цифровой измеритель С,К- параметров, содержащий переключатель, интегратор, блок сравнения, генератор синусоидального напряжения, измеряеМый элемент, источник опорного напря- О жения, генератор импульсов, селектор, цифровой делитель, циФровой отсчетНый блок, ключ, блок образцовых элеМентов, блок управления, интегратор, блок сравнения, Формирователь времен Ного интервалаНедостатком указанного устройства является наличие образцовых реактивных элементов как емкостного, так индуктивного характера, нестабиль ность которых увеличивает погрешность измерения.Наиболее близким техническим решением к изобретению является измеритель емкости проводимости конденсаторов, индуктивности и сопротивления катушек индуктивнасти, содержащий источник синусаидальнога сигча" ла, преобразователь параметров комплексного сопротивления в напряжение на базе операционного усилителя с иэ меряемым объектом и образцовым актив ным элементом сопротивления, Фаэовращатель в виде операционного усилителя в режиме интегратора, переключатель, фазочувствительный детектор, управляющий вход которого через формирователь соединен с выходом источника синусаидального сигнала и Фильтр нижних частот, а также канал формирования опорного напряжения, выполненный в виде последовательного соединения амплитудного детектора и фильтра нижних частот, логометр, выполненный в виде последовательного соединения управляемого ключа, интегратора, блока совпадения, Формирова теля измеряемого интервала времени, ключевого блока счетчика, а также генератора счетных импульсов, выход которого соединен с вторым входом ключевой схемы, а через Формирователь опорного интервала временис.вторым входом Формирователя измеряемого интервала времени и управляемым входом ключа, входы которого являются входами АЦП, Таким образам, на первый вход АЦП (измерительный) 254поступает напряжение с выхода каналапреобразования, а на второй вход АЦП(опорный) с. выхода канала опорногонапряженияНедостаток известного устройствазависимость вьмоднаго сигнала приизмерении реактивной составляющейат параметров (ВС) Фазовращателя,нестабильность которых приводит кпогрешности измерения.Цель изобретения - повышение точности измерения.Цель достигается тем, что в цифровом измерителе С 1,К-параметров, содержащем источник гармонического сигнала, Фазовращатель на базе операционного усилителя в режиме интегратора, линейный преобразователь комплексного сопротивления в напряжение на базе операционного усилителя с измеряемым объектом и образцовым активным элементом сопротивления, переключатель, нормально замкнутый и нормально разомкнутый,контакты которого соответственно соединены с выходом и входом Фазовращателя, фазачувствительный и амплитудный детекторы, выходы которых соответственно соединены с входами первого и второго Фильтров нижних частот, Формирователь опорного сигнала рабочей частоты, выход которого соединен с управляющим входом фазочувствительного детектора, и интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, выполненный в виде последовательного соединения управляемого ключа, интегратора, блока совпадения, первого Формирователя интервала времени, ключевого блока, счетчика, а также генератора счетных импульсов, выход которого соединен с вторым входом ключевого блока и входом второго Формирователя интервала времени выход последнега соединен с вторым входам первого Формирователя и управляющим входом ключа, сигнальные входы которого подключены к выходам первого и второго фильтров нижних частот выход источника переменного сигнала соединен с входом Фаэовращателя, вход преобразователя - с входом амплитудного детектора и общим контактом переключателя, а выкод - с измерительным входом фазочувствитсльного детектора, управляющий вход которого соединен с входом источника гармонического сигнала, а3 1120 вход формирователя опорного сигнала- рабочей частоты - с вьмодом генератора счетных импульсов.На чертеже приведена структурная схема устройства. 5Цифровой измеритель СЬК-параметров содержит источник 1 гармонического сигнала, фазовращатель 2 на базе операционного усилителя 3 в режиме интегратора с элементами 4 и 5,1 О переключатель 6, линейный преобразователь 7 комплексного сопротивления в напряжение на базе операционного усилителя с измеряемым объектом 8 и образцовым активным элементом 9, 15 амплитудный и фазочувствительный детекторы 10 и 11, Фильтры 12 и 13 нижних частот, Формирователь 14 опор-. ного сигнала рабочей частоты и интегрирующий АЦП 15, в который входят 20 управляемый ключ 16, интегратор 17, блок 18 совпадения, формирователи 19 и 20 интервала времени, ключевой блок 21, счетчик 22 и генератор 23 счетных импульСов. 25Входы преобразователя 7 и амплитудного детектора 10 переключаются через переключатель 6 к генератору синусоидального сигнала либо прямо (измерение активных параметров), ли- З 0 бо через Фаэовращатель 2 (измерение реактивных параметров), а выход соединен с измерительным входом фаэочувствительного детектора 11. Выходы амплитудного и фазочувствительного35 детекторов 10 и 11 через фильтры 12 и 13 соединены соответственно с измерительным и опорным входами АЦП 15. Управляющий вход фазочувствительного детектора 11 связан с выходом формирователя 14 опорного сигнала рабочей частоты и с входом источника 1 гармонического сигнала, вход формирователя 14 соединен с выходом генератора 23 счетных импульсов АЦП 15.Устройство работает следующим образом.Формирователь 14 опорного сигнала рабочей частоты формирует из сигнала генератора 23 напряжение вида "ме андр" частотой Г на которой проводится измерение С 1.К-параметров. Источник 1 гармонического сигнала преобразует выходное напряжение Формирователя 14 в синфазный синусоидаль ныл сигнал частотой 1 2 дии амплитудой Б,. 254 4Фазовращатель 2 осуществляет сДвиг полученного синусоидального сигнала на угол в , которое в режиме измерения реактивных параметров через переключатель 6 прикладывается к входу преобразователя 7 и входу амплитудного детектора 10. В режиме измерения активных параметров на входы прикладывается напряжение источника 1Преобразователь 7 преобразует параметры емкостных объектов по параллельной схеме замещения с составляющими МСи 6 или индук,тивных объектов по последовательной схеме замещения с составляющими Я 1, и Нв синфаэные и квадратурные составляющие комплексного напряжения. В первом случае измеряемый объект 8 включается во входную цепь, а в цепи обратной связи включается элемент 9, во втором - объект 8 и элемент 9 меняются местами, Фазочувствительным детектором 11 осуществляется выделение составляющих ком" плексного напряжения, несущих информацию об измеряемом параметре присутствующих на его измерительном входе путем управления его по управляющему входу напряжением, синфаэным с напряжением источника 1. Амплитудный детектор детектирует напряжение на входе преобразователя,Фильтры 12 и 3 выделяют постоянные составляющие Н и 11, выходных напряжений,Напряжение Ц, прикладывается к из мерительному входу, а напряжение 05 . к опорному входу АЦП 15. Последний осуществляет преобразование напряже" ния на измерительном входе в цифро" вой код путем двухтактного интегрированияВ первом канале интегрирования, время Т которого задается Формирователем 19 в виде импульса, управляющего ключом 16 и формирователем 20, на вход интегратора 17 поступает напряжение Ц (открыт канал ас ключа 16).Во втором такте интегрированияРл по истечении времени Т = - на входиинтегратора поступает напряжение 14 противоположной первому полярности (открыт канал Ьс ключа 16). Начало второго интегрирования фиксируется формирователем 20 по входу К сигналом То, а конец - по входу Я сигналом блока 18 совпадения, определяющего нулевое значение интегрированного напряжения