Измеритель комплексного сопротивления с компенсацией паразитных параметров

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9 61) 26 5 С 01 К 27/02 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯЧРИ ГКНТ СССР Я ИЕ ИЗОБ ПИ К АВТОР(56) Кнеллер В.В Десова А, А, Авто тели комплексных нированным уравн Энергия, 1975,Авторское сви В 779916, кл. С (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ТИВЛЕНИЯ С КОМПЕ ПАРАМЕТРОВ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к элект=роиэмерительной технике и макет бытьиспользовано для измерения составляющих емкостных и индуктивных обьектов. Цель изобретения - повьппениеточности измерения. Устройство содержит генератор 1 синусоидального колебания, первый 2, второй 3 переключатели, операционный усилитель 4,фазовый детектор 5, третий переключатель 6, фазовращатель 7, вольтметр 8Введение в устройство двух инвертйрующих усилителей 9,10, суммирующего усилителя 11, корректирующего конденсатора 12 и двух паразитных емкостей позволяет устранить влияние параэитных параметров на результат измерения и повысить точность измерений, 1 ил.Иэобретени относится к электроиэмерптельной технике, может бытьиспользовано для измерения составляю.щих емкостных и индуктивных объектов, а также активных сопротивленийвысокой точностью, с отсчетом показаний вольтметра на выходе измерителя и является усовершенствованиемизобретения по авт.св, У 779916.Целью изобретения является повышение точности измерения,Иа чертеже изображена структурнаясхема предлагаемого измерителя,Измеритель содержит источникопорного напряжения переменного тока,первый 2 и второй 3 переключатели, операционный усилитель (ОУ) 4,фазовый детектор 5, третий переключатель 6, фазосдвигающую цепь 7,вольтметр 8, первый 9 и второй 1 Оинвертирующие усилители с единичнымкоэффициентом усиления, суммирующийусилитель 11, корректирующий конденсатор 12, образцовый резистор 13 спараллельно подключенной паразитцойемкостью, измеряемое комплексноесопротивление 14 с параллельно подключенной паразитной емкостью,первый 5 и второй 1 б входные зажимыизмерительной цепи.Для измерения емкостных объектовпервый и второй переключатели устанавливаются в положение С, а для измерения индуктивных - в положение 1,.Измеритель в случае измерениясоставляющих емкостного объекта работает следуюшим образом,Исходя из условий работы операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью (ОС) понапряжению, запишем уравнение токов1( + 1, + 1, = О, (1)где 1( - ток, протекаюший по цепиОС;1 - ток, протекающий по прямойцепи;1- ток, протекаюший через корректирующий конденсатор12(Ск)Запишем уравнение (1) как сумму токов, протекающих по всем ветвям, образованным элементами измерительной цепи и параэитными параметрами,1 и + 1(г + 1 г( + 1 гг + 1 = О,ток, протекающий черезобразцовый резистор;ток, протекакцций черезпараэитную емкость,параллельно подключеннУю к об(2 разцовому резистору;ток, протекающий черезизмеряемое комплексное сопротивление;1 г 2 ток протекаюшии черезпаразитную емкость, параллельно подКлюченную к изме 2((О ряемому комплексному соп 15 ротивлениюПодставляя в выражение (2) значения токов, получим1--- - = П 3С, =цеЕНоЗЯСк По/(к "о РСо+ 20+ (33 ОС К + Ц Р/кг) 3 ЖкКК(где (3 - выходное напряжение ОУ 4;К - сопротивление образцовогоОрезистора;Я - частота источника 1 опорного напряжения 63 = 2 оЕ; 25 С о(,С(, - паразитные параметры;С - емкость корректирующего конКденсатора;2 - измеряемое комплексноесопротивление. 30 35 К(,К, 2- сопротивления резисторов сумматора 11,40 1 ц = Ц/К 1( = Н,ЗЫС,;+ ц Язв)ЮСк 50 Для компенсации и ар аз итцых пар а- метров необходимо выполнение усло- вий 255 Но 3(Сп = БоИГч45Ко22 - (о 3 ЦС Пг13 (330 С К +Е5 1626190 где 0, - выходное напряжение источО Еника 1;ь - выходное н апряжени е опер аГционного усилителя 4;Иэ (3) и (4) получим значения коэффициентов передачи по первому и второму входам суммирующего усилителя 11: 6 Кк 1 П кПри этом измерение реальной и мнимой составляющих напря ения (9) пэмисходит аналогично измерению сос галяющих для емкостного об".екта,Анализ работы измерителя : учетом параэитных параметров осушс тнля 1 О ют следующим образом,Запишем уравнение токов КК. Сп 1С, ф1Т 1 + Т 12 = Тг Тг 2 КэКК 2.(6) 15 Подставим значения токов В ветвяхдля емкостного объектаБЕУ 10 Сп, = -11 ИСп 2Ко(10) Иэ Г 10) выоаэим значение вь 1 ходногон;.ряжения 1(1 + С,К,) ЗО СкКк(1 + СЗгСи, Кг) Аналогично получим выражение выходного напряжения усилителя 4 для индуктивного объекта с учетом параэитных параметров 40 ИТ х КхА(8) Сопоставление выражений (7) и (11), а также (9) и (12), показывает увеличение точности, достигаемое в предлагаемом измерителе.Таким образом, с помощью преобра - эователя за счет 1 лсключения влиячия паразитных параметров можно повысить точность измерения составлчющих комп 55 лексного сопротивления,С учетом выполнения условий (3) и (4) напряжение на выходе операциснногс усилителя 4 можно записатьПри измерении мнимой сс тавляющей(7) на управляющий вход Фазового детектора 5 подается сигнал с источника1 через фазосдвигающую цепь 7 и переключатель 6, который находится э положении Х. Полученное напряжение,пропорциональное реактивной составляющей,измеряется вольтметром 8,При измерении активчой составляющей на управляющий вход Фазовогодетектора 5 подается сигнал с источника 1 через переключатель 6, которыйустайавливается в положение К,Полученное напряжение также измеряетсявольтметром 8.Для случая измерения индуктивных объектов, представленных последовательной схемой замещения, получим выражение баланса токов, подставляя для этого в выражение (2) значения токов, протекающих по соответствующим ветвям:ФЛ ЦюЦСь = - ЖрКк + 3 Ку) -УрЯСщ + Ьр ЗИСА +к К 1 где 1 - измеряемьй индуктивный объектПодставляя в выражение (8) значения коэффициентов (5) и (6), получим напряжение на выходе операционного усилителя 4 для индуктивного объекта Г Г С па + С к И х - оЭ С и с К о -1 УЕ = -0(В ---- А) + Кк Ю Т.к о Кх1626190 Составитель В.ЧеботоваТехред А.Кравчук Корректор И.Муска Редактор И,Горная Заказ 276 Тираж 407 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101,Формула изобретенияИзмеритель комплексного сопротивления с компенсацией паразитных параметров по авт.св. У 779916, о т л и 5 ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два инвертирующих усилителя с единичными коэффициентами передачи, двухвходовой сумматор с регулируемыми коэффициентами передачи по каждому из входов, корректирующий конденсатор и две паразитные емкости,подключенные параллельно соответственно из меряемому комплексному сопротивлениюи эталонному резистору, первый входсуммирующего усилителя подключен через первый инвертирующий усилительк первой клемме для подключения измеряемого комплексного сопротивления,к второй клемме которого подключенчерез корректирующий конденсатор выход суммирующего усилителя, второйвход суммирующего усилителя подключенчерез второй инвертирующий усилительк переключающему контакту второгопереключателя,