Устройство для измерения параметров комплексных величин

(21) 3 (22) 0 (46) 1 (71) Л технич комсом (72) М О.В.Ст (53) 6 7614/204.84 Бюл.Р 2 й ордена Лен нститут им,Л овс ина поли- енинского ески а(56)Р 894Изция,1980,рис.1. ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН ОПИСАНИЕ ИЗОБ М АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬ Авторское свидетельство СССР579, кл, С 01 1 17/10, 1980.мерения, контроль, автоматизаМ.: ЦНИИПЭИ приборостроения,11 11-12 (23-34), с.12,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРА"МЕТРОВ КОМПЛЕКСНЫХ ВЕЛИЧИН(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике, касаетсяизмерения параметров комплексногосопротивления. Устройство может бытиспользовано при построении системдля исследования физических характеристик пассивных элементов напеременном токе и высокоточных быстродействующих измерителях, Цельюизобретения является повышениебыстродействия, точности измеренияпараметров комплексных величин, а также расширение функциональных возможностей. Введение вычитающего усилителя 2, нуль-детектора 3 и аналого-цифрового преобразователя (А 1 П 11 5 позволяет уменьшить количество периодов для выдачи результатов измерений за счет использования дифференциального метода в измерительной схеме, а также увеличения количества информативных сигналов. Устройство содержит двухфазный генератор 1, вычитающий усилитель 2, нуль-детектор 3 первый и второй АЦП 4 и 5, образцовую меру 6 с омическим сопротивлением комплексное измеряемое сопротивлегние 7. Информационные выходы каждого АЦП соединены с микропроцессором. Выход АЦП 5 соединен с входом 8 управления уровнем двухфазного генератора 1, сигнальный вход АЦП 4 соединен с выходом вычитающего усилителя 2, а АЦП 5 - с первым входом нуль-детектора 3, первым выводом измеряемого сопротивления 7, вторым входом вычитающего усилителя 2 и первым сигнальным выходом генератора 1,Первый вход усилителя 2 соединен с одним выводом образ.цовой меры 6 и вторым сигнальным выходом 1 О генератора 1, Вторыевь 1 воды сопротивления 7 и образцовоймеры 6 соединены с общей шиной,Управляющий выход 11 генератора 1соединен с управляющим входом АЦП 5и микропроцессором, который подключен также к выходу 12 кода сдвигафаз генератора 1. В исходном состоянии двухфазный генератор выдает 1205032 два гармонических совершенно идентичных сигнала, которые поступаютца измерительную схему, состоящуюиз сопротинления Я образцовой меры6 и комплексного измеряемого сопротивления , . Работа устройства поясняется в описании изобретениявременными диаграммами. 2 ил.Изебретение относится к электроизмерительной технике, точнее кизмерению параметров комплексногосопротивления, и может быть использовано при построении систем дляисследования физических характеристик пассивных элементов на перемен -ном токе и в высокоточных быстродействующих измерителях 1, 6,0,Целью изобретения является повышение быстродействия, точности измерений параметров комплексных величин, а также расширение функциональных возможностей за счет уменьшения количества периодов для выда-.чи результата измерения, использования дифференциального метода низмерительной схеме, а также увеличения количества информативныхсигналов.а фиг.1 представлена структурнаясхема устройства для измерения параметров комплексных величин, нафиг,2 - временные диаграммы работыустройства,Устройство для измерения параметрвн комплексных величин содержитдвухфазный генератор 1, вычитающий усилитель 2, нуль-детектор 3,первый аналого-цифровой преобразователь (АШ 1) 4, второй АЦП 5, образцовую меру 6 с сопротивлениемакомплексное измеряемое сопротивление7 2)Информационные выходы каждогоАЦП соединены с микропроцессоромИ 1); кроме того, выход АЦП 5 сооединен с входом 8 управления уровнем двухфазного генератора 1, сигнальный вход АЦП 4 соединен с выходом вычитающего усилителя 2, асигнальный вход АЦП 5 - с первым входом нуль-детектора 3, первымвыводом комплексного измеряемогосопротивления 7, вторым входом нычитающего усилителя 2 и первым сигнальным ньгходом 9 генератора 1. Первый вход вычитающего усилителясоединен с первым выводом образцовой меры 6 и вторым сигнальнымвыходом 10 генератора 1. Вторыевыводы комплексного измеряемогосопротивления 7 образцовой меры 6соединены с общей шиной. Управляющий выход 11 генератора 1 соединенс управляющим входом АЦП 5 и 1 П,подключенным также к выходу 12кода сдвига фаз генератора 1,Второй вход нуль-детектора соединен с общей шиной, а выход - спервым управляющим входом 13 генератора 1, Управляющий вход АЦП 4 ивторой управляющий вход 14 генератора 1 соединены с МП,Устройство для измерения парамет.25 ров комплексных величин работаетследующим образом.В исходном состоянии двухфазныйгенератор выдает два гармоническихсовершенно идентичных сигнала,которые поступают на измерительнуюсхему, состоящую из сопротивлений8 и Е Сигнал с выхода 10 поступает на образцовое сопротивление,а с выхода 9 - на измеряемое.При поступлении на второй управ 3.ляющий вход 14 генератора 1 сигналапуска от МП начинается цикл измерения е ( фиг.2 а,Т.1) . Гармоническийсигнал, искаженный комплексным40измеряемым сопротивлением, поступает на нуль-детектор. При переходеискаженного сигнала через нуль5О 1520 25 30 35 40 45 50 55 По известным значениям 11 , фазо" вого сдвига дс, величины разностноого сигнала дО и коэффициентаможно определить основные параметры измеряемой комплексной величины. нуль-детектор выдает сигнал, которыйФиксирует в цифровом генераторе Фазовый сдвиг между образцовым и искаженным сигналами (Фиг,2 а, Т,2) .Кодовая комбинация с выхода 12 кодасдвига Фаз поступает для последующейобработки и выдачи конечного результата в МП.С этого момента генератор начинает выдавать гармонический сигнал свыхода 1 О с таким сдвигом фаз относительно сигнала с выхода 9, что на обавхода вычитающего усилителя поступают синфазные сигналы (Т,2 - этомомент выравнивания Фаз напряженийна 0,и Е),ПЗатем в момент т; = - генератор2управляющим выходом 11 разрешаетработу АЦП 5, измеряющего амплитудное значение искаженного сигнала.На МП и генератор 1 поступает кодамплитуды измеряемого сигнала сточностью до единицы младшего разряда АЦП 5. Генератор 1 изменяетуровень сигнала по выходу 10 такимобразом, что на входы вычитающегоо оусилителя напряжения 11 и О приходят не только по фазе, но и грубоО оуравнены по амплитуде (уровень О, = 0,фиг.2 а, Т.З),Если принять амплитудное значениеобразцового сигнала по выходу 1 Оза А, то амплитуда искаженного сигнала определится, какА,где=- 1 О, /0, Таким образом определяется отношение напряжений наи 2 и коэффициент заносится в МП свыхода АЦП 5.Дальнейшая работа измерителя происходит согласно дифференциальномуметоду, который заключается в том,что пи близком равенстве сигналовои О определяют мгновенные знао Хочения их разности д О, а по известным мгновенным значениям О, и разности д 0 определяют мгновенные значения О в ряде точек периода гармонического сигнала,Сигналы вычитаются на вычитающемусилителе 2, и усиленная разностьдвух сигналов поступает на АЦП 4,который посылает коды измеренногосигнала в память МП. Кроме того, имея мгновенные значения разностного сигнала в памяти МП, в отличие от интегральных значений измерительной схемы проТотипа, можно определить не только параметры комплексного сопротивления, но и характеристики измеряемого напряжения (мгновенное, средневыпрямленное, среднеквадратичное значения напряжения и др.), дающие более подробные сведения об исследуемой комплексной цепи.Формула изобретенияУстройство для измерения параметров комплексных величин, содержащее образцовую меру и зажимы для подключения комплексного измеряемого сопротивления, двухфазный генератор и аналого-цифровой преобразователь, информационный выход которого соединен с первым входом микропроцессора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия ,и точности измерений, а также расширения функциональных возможностей, в него введены вычитающий усилитель, нуль-детектор и второй аналогоцифровой преобразователь, информационный выход которого соединен с вторым входом микропроцессора и входом управления уровнем напряжения двухфазного генератора, первый сигнальный выход которого соединен с первым выводом образцовой меры и первым входом вычитающего училителя, а второй сигнальный выход соединен с первым зажимом для подключения комплексного измеряемого сопротивления, вторым входом вычитающего усилителя, входом второго аналого-цифровогопреобразователя и первым входом нуль-детектора, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход - с первым управляющим входом двухфазного генератора, второй управляющий вход которого соединен с первым выходом микропроцессора, а управляющий выход двухфазного генератора соединен с управляющим входом второго аналого-цифрового преобразователя и с третьим входом микропроцессора, с четвертым входом которого соединен выход кода сдвига Фаз двухфазного генератора, выход вычитающего усилителя соединен с входом первого ана-. лого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соедйнен с вторым выходом микропроцессора,Составитель В.СеменчукРедактор И.Рыбченко Техред Л.Микеш Корректор Е,Рошко,Тираж 747 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113025, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/5Заказ 8521/45 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,41205032 Ьвторой вывод образцовой меры и вто- ного измеряемого сопротивления сорой зажим для подключения комплекс- единены с общей шиной,