Мостовой измеритель параметров пятиэлементных пассивных двухполюсников

(9) ( ) 5)С 01 К 17/10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ РСНОЫУСВИДЕТЕЛЬ У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИ(71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 938167, кл, С 01 К 17/10, 1982.2. Авторское свидетельство СССР У 467273, кл. С 01 К 17/10, 1975.3. Авторское свидетельство СССР В 983552,кл, С 01 К 17/10, 1982 (прототип).(54)(57) 1 е МОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЪ ПАРАМЕТРОВ ПЯТИЭЛЕМЕНТНЫХ ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий электрический мост, два смежных плеча разных ветвей которого образованы конденсаторами, третье плечо - клеммами для подключения обьекта измерения, четвертое плечо - уравновешивающим многоэлементным пассивным двухполюсником, состоящим из последовательно соединенных первого конденсатора и первого резистора, к смежным выводам которых подключен один из выводов второго конденсатора, генератор импульсов сложной формы, первый выход которого соединен с первой вершиной диагонали питания электрического моста, второй выход генератора импульсов сложной формы и вторая вершина диагонали питания электрического моста соединены с общей шиной, нуль- индикатор, подключенный к измерительной диагонали электрического моста двумя входами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения параметров пятиэлементных пассивных двухполюсников, в него введены второй резистор и третий конденсатор, соединенные между собой параллельно и включенные между вторым выводом второго конденсатора и вторым выводом первого резистора, третий выход генератора импульсов сложной формы соединен с третьим входом нуль-индикатора.2. Измеритель по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что генератор импульсов сложной формы содержит четыре формирователя импульсов нря моугольной формы с изменением напряжения в импульсе по линейному закону, по квадратичному и по кубичному, коммутатор, соответствующие входы которого соединены.с выходами формирователей импульсов, блок синхронизации,. четыре выхода которого соответственно соединены с входами формирователей импульсов, пятый выход - с одним из входов коммутатора, выход которого соединен с первым выходом генератора. импульсов сложной формы, шестой выход блока синхронизации " с третьим выходом генератора импульсов сложнойформы,седьмой выход блока синхронизации- свторым выходом генератора импульсов сложной формы, 1147986Недостатком устройства является отсутствие возможности раздельного уравновешивания более чем по трем параметрам.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электрический мост, который содер- жит генератор импульсов трапецеидальной формы, соединенный с диагональю питания электрического моста,55 Изобретение относится к информационно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике и может быть использовано для измерения пяти параметров двухполюсника, содержащего однотипные реактивные элементы.Известен мост для измерения параметров пассивных трехэлементных нерезонансных двухполюсников, который1 О содержит последов ательно соединенные генератор, интегратор, шунтированный ключом, объект измерения, операционный усилитель., дифференциатор, шунтированный ключом, дифферен циальный усилитель, нуль-индикатор, кроме того, к выходу генератора присоединены входы двух операционныХ усилителей, выходы которых через сумматор подключены к дифференциаль О ному усилителю, к выходу диффереНциатора подключен детектор определения линейности переходного напряжения, а к выходу дифференциального усилителя - детектор выделения информации о наличии линейной составляющей 11 .Недостатком такого моста является отсутствие возможности раздельного уравновешивания и измерения более ЗО чем трех параметров, а также сложность схемы.Известно устройство для измерения параметров двухполюсников, содержа - щее последовательно соединенные сум- З 5 матор, электрический иост, дифференциальный усилитель, к выходу которого через управляемые ключи подсоединены три канала обработки и индикации сигналов неравновесия, генерато О ры длинных и коротких прямоугольных импульсов, выходы которых подключены к входам сумматора, генератор сигналов запуска, выходы которого соединены с входами генераторов длинных 45 и коротких импульсов и с управляющими входами ключей 21. конденсаторы в смежных плечах отношения разных ветвей моста, в плечахсравнения последовательно соединенные конденсатор и резистор, шунтированный. конденсатором, конденсаторв плече с уравновешивающими элементами, один вывод которого подключенк общей точке двух конденсаторов ирезистора, другой - к общей точкеконденсаторов плеч отношенияминуль-индикатор 3,Недостатком известного устройства является отсутствие возможностиуравновешивания и измерения болеечем трех параметров двухполюсников,что сужает его функциональные возможности.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей мостового измерителя путем измерения параметров пятиэлементных пассивныхдвухполюсников.Поставленная цель достигаетсятем, что в мостовой измеритель параметров пятиэлементных пассивныхдвухполюсников, содержащий электрический мост, два смежных ключа разных ветвей которого образованы конденсаторами, третье. плечо - клеммами для подключения объекта измерения, четвертое ппечо - уравновешивающим многоэлементным пассивным двухполюсником, состоящим из последовательно соединенных первого кон"денсатора и первого резистора, ксмежным выводам которых подключенодин из выводов второго конденсатора, генератор импульсов сложной фоемы, первый выход которого соединенс первой вершиной диагонали питания электрического моста, второй выход генератора импульсов сложной формы и вторая вершина диагонали питания электрического моста соединены с общей шиной, нуль-индикатор, подключенный к измерительной диагонали электрического моста двумя входами, введены второй резистор и третий конденсатор, соединенные между собой параллельно и включенные между вторым выводок второго конденсатора и вторым выводом первого резистораг третий выход генератора импульсов сложной формы соединен с .третьим входом нуль-индикатора.Кроме того, генератор импульсовсложной формы содержит четыре формирователя импульсов прямоугольнойформы с изменением напряжения в импульсе по линейному закону, по квадратичному и по кубичному, коммутатор,соответствующие входы которого соединены с выходами Формирователей 5импульсов, блок синхронизации, четыре выхода которого соответственносоединены с входами формирователейимпульсов,.пятый выход - с однимиз входов коммутатора, выход которого соединен с первым выходом генератора импульсов сложной формы, шестой:выход блока синхронизацни - с третьимвыходом генератора импульсов сложнойформы, седьмой выход .блока синхронизации - с вторым выходом генерато"ра импульсов сложной формы,На чертеже представлена функциональная схема мостового измерителяпараметров пассивных двухполюсников. 20.Измеритель содержит генератор 1импульсов сложной формы, выход которого подключен к электрическому мосту. В смежных плечах разных ветвеймоста включены конденсаторы 2 и 3.Плечо с уравновешивающими элементамисостоит из последовательно соединенных конденсатора 4 и резистора 5,параллельно которому включены последовательно соединенные конденсатор 306 и резистор 7, шунтированный конденсатором 8. Измеряемый двухполюсник (объект измерения) содержитпоследовательно соединенные конденсатор 9 и резистор 10, параллельнокоторому включены последовательносоединенные конденсатор,11 и резйс"тор 12 и конденсатор 13. К измерительной диагонали моста подключен нульиндикатор 14. Генератор 1 импульсов 4 Осложной формы содержит формирователь 15 импульсов прямоугольнойформы, Формирователь 16 импульсовлинейно изменяющейся формы, формирователь 17 импульсов квадратичнойформы и. Формирователь 18 импульсовкубнчной формы. Выходы их соединеныс входами коммутатора 19, выход которого является .выходом генератора.Входы Формирователей и один из вхо Одов коммутатора соединены с выходами блока 20 синхронизации.Устройство работает следующимобразомВ исходном состоянии напряжениена входе и выходе электрического.моста равно нулю. Под воздействиемуправляющих. импульсов с блока 0 синхронизации коммутатор 19 вначале подключает к электрическому мосту формирователь 15 импульсов прямоугольной формы, При воздействии очередного прямоугольного импульса в установившемся режиме в ветвях устанавливаются нулевые токи, и напряжение неравновесия зависит только от емкостей С, С, С,1, Сэ конденсаторов 2,3,4 и 9. Однократной регулировкой емкости С уравновешивающего конденсатора 4 приводят плоскую вершину сигнала на выходе моста к нулю, т.е. выполняют первое условие равновесияСС,-С,С=О, (1) равновесие отмечают по нуль-индикатору.После первого уравновешивания коммутатор 19 подключает к электрическому мосту формирователь 16 импульсов линейно изменяющейся формы, При воздействии очередного импульса после окончания переходного процесса в ветвях устанавливаются неизменяющиеся токи, и напряжение неравновесия зависит от емкостей перечисленных выше конденсаторов и сопротивлений К К,о резисторов 5 и 10. Однократной регулировкой сопротивления К 5 резистора 5 приводят к нулю плоскую вершину сигнала неравновесия, т.е, выполняют второе условие равновесия5 С-С =О, . Д) Равновесие здесь й в дальнейшем отмечают по нуль-индикатору 14.Далее блок 20 синхронизации через коммутатор 19 подключает к электрическому мосту Формирователь 17 с изменением напряжения в импульсе по квадратичному закону. При воздействии квадратичного импульса после окончания переходного процесса через конденсатор. 6 устанавливается неизменяющийся ток, зависящий от емкости ( конденсатора 6 и ие зависящий от значения сопротивления резистора 7 и емкости конденсатора 8. Однократной регулировкой значения емкости С уравновешивающего конденсатора 6 приводят к нулю плоскую вершину сигнала неравновесия, т,е. выполняют условие равновесияС (С+С,1)-СС=0, (3) где Сп, Сц 1 - емкости конденсаторов 11 и 13 соответственно.Блок 20 синхронизации через коммутатор 19 подключает к мосту фор1147986 иаа н 757 Яу.,д мв пдщФиаваа ШВ Патаат, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 мирователь 18 с изменением напряжения в импульсе по кубичному закону.При воздействии кубичного импульса после окончания переходного процесса напряжение неравновесия зависит от 5 значения сопротивления К резистораи не зависит от значения емкости С конденсатора 8, Однократной регулировкой значения сопротивления В уравновешивающего резистора 710 приводят плоскую вершину сигнала неравновесия к нулю, т.е, выполняют четвертое условие равновесияСДй,С(Сцф С,.)ЙСмС,Д- Ц,СС С,=, ) где К - сопротивление резистора 12.ЯВо время переходного процесса напряжение неравновесия, которое имеет форму экспоненциальных всплесков, зависит от всех уравновешивающих параметров. Однократной регулиров кой последнего уравновешивающего параметра - емкости Сконденсатора 8 -приводят всплески к нулю,и выполняют пос" леднее пятое условие равновесияСС(С+Сь) - С 1 Сь С ц - О, (5) Определяют искомые величины:СзС зС 2 С СО С С(ьф Сз)8 С(С,ФСв) Сэ Сь ь ВСя(СьТаким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять пять параметров двухполюсника, что расширяет его функциональные воэможности и область применения. Уравновешивание моста раздельное, что перспективно для автоматических измерений. Объект измерения в устройстве может быть другим. Предлагаемое устройство может найти применение при электроскопических исследованиях биологических объектов, таких как белковые растворы и живые ткани,