Измеритель импеданса

Союз Советских Социал истицеских РеспубликОП ИКАНИЕВ 97 Д,89 ИЗОБРЕТЕН ИЯ ВТОР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ олнительное к авт. свид-ву(51) М. Кл,26 01227/2 осударственный номит Совета Министров ССС по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В. В. Воп Киевский ордена Ленина попитехнический институт 50-петия Вепикой Октябрьской сопиапистической ревопю) ИЗМЕРИТЕЛЬ ИМЕАКСА о Изобретение относится к области электрорадиоизмерительцой )схцики и может быть использовано при определении активной и ракт и В н 0 Й с 0 с т а В,)51 10 п 1 и х и О л н ы х с 0 и р 0 т и В л н и и исследуемых двух- и цетырехполюсциков.Известен измеритель активной и реактипной составляюНей, содержащий опорный геи ратор, дифференпиру)ощий усилитель и измерительные приборы 11.Недостатком этого измерителя является низкая тоццость измерений.Ближайшим по своей технической сущности к данному является измеритель импеданса, содержаций опорный генератор, включенный пас,едовательцо с эта 10 нцым сопротивлепием и внешними зажимами, которые используются для подкл)оцения неизвестного комплексного со противления. К эталонному сопротивлеио полк)ючен дифференциальный усилител)выходной сигнал которого пропорциоцальцый тоо, проходящему через эталонное сопротив,спи и который подается цсрез усилитег 1-о раницители на стробировацные усилители, ца другис входь которых через парафазный усилитель подае.гся напряжение, снимаемос с измсряемои) импеданса. На вьХоде стробир 1 хванных усилителей, открываемы ца полпериода прямоугольным напрякенисм усилителей-огранициТ. Воподарский и В. И. Губар тели, срдпсс зпачсгпс тока будет пропорциональ)го соотцстствспцо активной и реактивной составляюпей полноО сопротив,1 ни 51.Однако и 1 и и 3 и е) с ц и и О 0,1 ь и Н 1" с О и ) От и ВлениЙ В пи)оком частотпом ди 1)Назоне ВОЗ- ци кают:1 Н;1 ч итс, ьн ые ПО 1 рс пп 10 сти из-за ш мцтировс)пп 5 1 зъСр 51 МОГ) ИХ 1 псданс 1 Входным 1)- п)1)ти влепи) сплите,151 фазоинвс)Т 01) и дпф 1 к ренпиалыЫм си,1 ителс 11, а также из-за Возникновения частотных погреп)ностей отдельныхОб),11)коц из.11)итсля. Исп)льзование строооскО- пич.скОГО прсООразОВатс,1 я ВО Входных псп 51 х, ко 1з)и Ос1 пеств,яст Не 1 ИОс ахплит д 510 фа 3 0 В ы х с 00 т ц О и с ц и Й н а и 11 51 ж с н и й, В ы д сл 51 е м ы х П) Э)Ч 1 Л 01 П 10 М И 1 ЗМЕ,)ЯСХОМ С)П)ОТИВ,СИИ)1 Х, на фиксировацнук) частоту опорного сигнала, уменьшает цастотную погрешность отдельных Олоков измерителя. Но погрешность из-за шунтирования измеряемого импеданса собственным Входным сОГ 1 ротинлением сиГнальнОГО канала преобразователя остается, цто значительно сни"б. жает динамицеский диапазон измеряемых сопротивлений.Целью изоог)стен ия явл 51 ется 1)асширениединамического диапазона измерений.Цель достигается тем, цто в измеритель имг)сдацса, содержап)ий опорный генератор, выход которого неН)средствсшц) соединен со Входом опорного канала стробоскопического преобразователя и через эталонный резистор соединен со входом сигнального канала стробоскопического преобразователя и с зажимами для подключения измеряемого импеданса, а выход опорного канала стробоскопического преобразователя соединен с входом дифференциального усилителя, один из выходов которого соединен непосредственно и через фазоврагцатель с входами двух идентичных каналов, состоящих из последовательно соединенных ограничителя, стробированного усилителя и индикатора, при этом другие входы стробированных усилителей соединены с выходом инвертирующего усилителя, вход которого соединен с выходом сигнального канала стробоскопического преобразователя, введены.два ключа, управляемый фазовращатель, управляемый аттенюатор, моделирующий резистор, комплексное сопротивление уравновешивания и нуль-орган, причем вход управляемого фазовращателя соединен с выходом опорного канала стробоскопического преобразователя, со входом одного из ключей, а выход управляемого фазоврашателя соединен с входом управляемого аттенюатора, с выходом одного из ключеи и входом другого ключа, а выход последнего соединен с выходом управляемого аттенюатора, с выходом дифференциального усилителя и с одним из выводов моделирующего резистора, другой вывод которого соединен с одним из выводов комплексного сопротивления уравновешивания и с одним из входов нуль-органа, другой вход которого соедийен с входом инвертирующего усилителя, кроме того, другой вывод комплексного сопротивления уравновешивания соединен с общей шиной измерителя.На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого йзмерителя импе- данса.Измеритель содержит опорный генератор 1, эталонный резистор 2, измеряемый импеданс 3, стробоскопический преобразователь 4, входное сопротивление 5 опорного канала стробоскопического преобразователя, входное сопротивление 6 сигнального канала стробоскопического преобразователя, управляемый фазовращатель 7, ключ 8, управляемый аттенюатор 9, ключ 1 О, моделирующийрезистор .11, комплексное сопротивление 12 уравновешивания, дифференциальный усилитель 13, фазовращатель 14, ограничители 15, 16, стробированные усилители 7, 18, индикаторы 19, 20, нуль-орган 21, инвертарующий усилитель 22.Опорный генератор 1 последовательно соединен с эталонным сопротивлением 2 и с внешними зажимами а, б для подключения измеряемого импеданса 3. Вход опорного канала стробоскопического преобразователя 4 гюдключен к опорному генератору 1 и шунтирует его своим входным сопротивлением 5, а вход сигнального канала стробоскопического преобразователя соединен с внешними зажимамв и измеряемым импедансом параллельно которому включено его собственное входное сопротив 4ление 6. Выход опорного канала подключсп последовательно к управляемому фазовращателю 7, шунтируемому клюевом 8, к управляемому аттенюатору 9, шунтируемому ключом 10, ,к моделирующему сопротивлению 11, к комплексному сопротивлению 12 уравновешивания, а также к дифференциальному усилителю 13, другой вход которого подключен к моделирующему резистору 11, а выход непосредственно и через фазовращатель 14 подключен последовательно к усилителям-ограничителям 15, 16, ьок стробированным усилителям 17 активнзй и 8 реактивной составляющих импеданса и к индикаторам 19, 20. Выход сигнального канала преобразователя 4 соединен с нуль-органом 21, другой вход которого подключен к моделирую 15 гцему сопротивлению 11, а также с входом инвертирующего усилителя 22, выход которого подключен к стробированным усилителям 17, 18.Измерение импеданса осуществляется в дватактаВ первом такте измерения, называемом тактом калибровки, осушествляется измерение входного сопротивления 6 сигнального канала стро"боекопического преобразователя 4 и его запоминание, при этом ключи 8, 10 находятся в положении 11.Амплитудно-фазовые соотношения напряжения ,опорного генератора 1, параллельно которому подключено сопротивление 5, и напряЗ 0 жения Ь;, выделяемого на входном сопротивлении 6 сигнального канала стробоскопического преобразователя 4, переносятся на промежуточную фиксированную частоту опорного сигнала, С выхода опорного канала снимается напряжение Ь а с выхода сигнального канала снимается найряжение С причем Ь; = Ц 1-с = 1-Изменяя комплексное сопротивление 12уравновешивания по модулю и аргументу по нуль-органу 21 добиваются равенства двух напряжений Ь= С, по модулю и фазе, где 1-Зь - напряжение, выделяемое на комплексном сопротивлении уравновешивания 12. Тогда комплексное сопротивление уравновешивания будет равно выходному сопротивлению сигнального канала, так как модулирующее сопротивление 1 равно эталонному сопротивлению 2, которые носят активный характер, а также1 =С и Г = с,.11 рименение цепочки, состояшей из моду лирующего резистора 11 и комплексного сопротивления 12 уравновешивания, позволяет смоделировать амплитудно-фазовые соотношения, перенесенные на промежуточную частоту опорного сигнала, высокочастотных сигналов, выделяемых на эталонном резисторе 2 и вход ном сопротивлении сигнального канала стробоскопического преобразователя при исключенном измеряемом импедансе 3.Во втором такте осушествляется измерениеимпеданса и к внешним зажимам подключается измеряемый импеданс 3, а ключи 8, 10переводятся в положение 1. При этом напряжение Сне равно 1Изменяя фазовый сдвиг фазоврашателем 7 и меняя ослабление аттенюатора 9, добиваются, как и в первом такте, равенства по нуль- органу 21 напряжений .=С, по модулю и фазе.Вектор тока, протекающего по неизвестномуимпедансу, и напряжение, приложенное к нему,отражают качественную и количественную стороны неизвестного комплексного сопротивления,Полученное напряжение, пропорциональное вектору тока, протекаюгцего по неизвестному импедансу, поступает на ограничитель 15 и черезфазовращатель 14 - на ограничитель 16. Сфор 15мированные прямоугольные импульсы в усилителях-ограничителях типа Меандр и сдви-нутые на полпериода, стробируют входной сигнал, снимаемый с выхода инвертирующего усилителя 22, в стробированном усилителе 17 активной составляющей и стробированном усилителе 18 реактивной составляющей. Напряжения, пропорциональные составляющим сопротивления, поступают на индикатор 19 активной и индикатор 20 реактивной составляющихимпеданса,ИФорлула изобретенияИзмеритель импеданса, содержащий опор 30 ный генератор, выход которого непосредственно соединен со входом опорного канала стробоскопического преобразователя и через эталонный резистор соединен со входом сигналь-, ного канала стробоскопического преобразова- Зб теля и с зажимами для подключения измеряемого импеданса, а выход опорного канала стробоскопического преобразователя соединен со входом дифференциального усилителя, один из выходов которого соединен непосредственно и через фазовращатель со входами двух идентичных каналов, состоящих из последовательно соединенных ограничителя, стробированного усилителя и индикатора, при этом входы стробированных усилителей соединены .с выходом инвертирующего усилителя, вход которого соединен с выходом сигнального канала стробоскопического преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона измерения, в измеритель введены два ключа, управляемый фазовращатель, управляемый аттенюатор. моделирующий резистор, комплексное сопротивление уравновешивания и нуль-орган, причем вход управляемого фазовращателя соединен с выходом опорного канала стробоскопического преобразователя, со входом одного из ключей, а выход управляемого фазоврашателя соединен со входом управляе-. мого аттенюатора, с выходом одного из ключей и входом другого ключа, а выход последнего соединен с выходом управляемого аттенюатора, с выходом дифференциального усилителя и с одним из выводов моделирующего резистора, другой вывод которого соединен с одним из выводов комплексного сопротивления уравновешивания и с одним из входов нуль- органа, другой вход которого соединен со входом инвертируюшсго усилителя, кроме того, другой вывод комплексного сопротивления уравновешивания соединен с обгцсй шиной измерителя.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР Ло 559613, кл. б О К 27/26, 1971.2. Патент СШЛ 3.284.705 324 в , 1961.597989 Иэмеряеиыиимпебанс Составитель К. ШитиковТехре О. Луговая Корректор А. Грицснк Тираж2 Подписное Редактор Н. Зайцев Заказ 1210/35 Н И ИП 11 1 осуди рствснного комитета Сове но делам изобретений и о 113035, Москва, Ж, Раугиская 1 нлнал 11111 Патент, г. Ужгород, и Министров ССрытийнаб. д. 415л. Проектная, 4