“измерительный преобразователь составляющихкомплексных сопротивлений

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик и 853566(51)М. Кл.Э6 01 В 27 2) Заявлено 26,04. 76 (21) 2353276/18 исоединением зая Государственный квинте СССР(71) Заявител вовский ордена Л(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОСТАВЛКОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ Изобретение относится к области злектроизмерительной техники и может быть использовано для измерения емкос тей и индуктивностей, а также активных сопротивлений с высокой точностью с отсчетом показаний вольтметра на выходе устройства.Существуют различные приборы для измерения составляющих комплексного сопротивления, в том числе автоматические мосты переменного тока 111. Они обеспечивают высокую точность измерения, но отличаются сложностью и, соответственно, высокой стоимостью Быстродействие их ограничено.Известно устройство для измерения комплексных сопротивлений 2 , содерж щее операционный усилитель, источник переменного напряжения, фазовращатель и фазовый детектор, присоединенный к выходу операционного усилителя.Известному устройству присущи недостатки, заключающиеся в том, что на результаты измерений влияют колебаполитехнический институ 2ния амплитуды и частоты напряжения питания, иэ-эа чего возникают знач тельные погрешности,Целью изобретения является повьппение точности измерения посредствомустранения влияния колебаний амплитуды и частоты напряжения питания нарезультат измерения.Цель достигается тем, что в измери 1 гвльный преобразователь составлятоотих комплексных сопротивлений, содержащий операционный усилитель сизмеряемым комплексным сопротивлениемв цепи обратной связи, подключеннымк выходу усилителя через первый переключатель, второй переключатель,включенный между входом и выходом усилителя через резистор,измеритель напряжения, фазовращательи фазовый детектор, подключенный квыходу операционного усилителя, источник питания, введены третий переключатель, интегратор, управляемыйключ, компаратор, формирователь дли853566 4гательный операционный усилитель 14с параллельно соединенным резистором15 и дополнительный фазовый детектор16. Выход 17 детектора 16 подключенк входам интегратора 18 и управляемогоключа 19. Выход 20 интегратора подключен ко второму входу компараторао. Тактовый генератор 21 подключенк управляемому ключу 19 и ко входуО формирователя 22 длительности импуль-.са. Один из выходов формирователя 22к- подключен к измерителю напряжения 23,а другой - к выходу компаратора 1 иключа 19,ц При измерении комплексного сопротивления 7 индуктивного характера оновключается через переключатель 4 (положения .) в цепь обратной связи операционного усилителя 8, а резистор 6у, 20 через переключатель 3 - к источникупеременного напряжения и к входуя усилителя 8. При измерении емкостногосопротивления ( положение С переключателей 3, 4) резистор 6 и комплекс 21 ное сопротивление 7 меняются местами.Для измерения активных составляацихкомплексных сопротивлений служит переен ключатель 5, позволяющий. изменятьфазу опорного напряжения фазовых детекторов 9 и 16 на 90 о фазовращателем 2,а также сопротивление резистора 12,ус тановленные на входе вспомогательно го операционного усилителя 4.о- При измерении Ех комплексного сопротивления 7 индуктивного характерана выходе 10 фазового детектора 9возникает постоянное напряжение Опропорциональное составляющей .1Вфф 1например величине индуктивности. Однако, зто напряжение прямо пропорцио-нально зависит от частоты О и амплитуды напряжения питания ОПри использовании вспомогательнойветви на выходе 17 дополнительногоФазового детектора 16 также возникаетпостоянное напряжение Оц, пропор-,циональное С или Во и Ощ.1 0 =0ЮЬхалыхйвхФС 0 тельности импульса, тактовый"генератор и дополнительная ветвь, содержащая вспомогательный операционныйусилитель с параллельно подключеннымиконденсатором и образцовым резистором на входе и резистором в цепи обратной связи, а,также дополнительныйфазовый детектор, подключенный к выхду дополнительного усилителя, причемвыход дополнительного фазового детектора подключен ко входу интегратора,выход которого подключен через контаты управляемого ключа к своему входу и ко второму входу компаратора,первый вход которого подключен к выходу основного фазового детектора, авыход - к запирающим входам управляемого ключа и Формирователя длительности импульса, пусковые входы которых подключены к тактовому генераторвыход формирователя длительности импульсов, подключен ко входу измерителнапряжения, к источнику питания подключены входы фазовращателя, входная ЙС-цепь дополнительного операционного усилителя и один из неподвижных контактов всех трех переключателей, а выход фазовращателя подключк другому неподвижному контакту третьего переключателя, подвижный контакт которого подключен к опорным вхдам фазовых детекторов,На фиг. 1 изображена блок-схемаустройства; на Фиг. 2 а показаны тактвые импульсы генератора; на Фиг. 2 бимпульсы на выходе комнаратора; нафиг. 2 в показано напряжение ОВ напервом входе компаратора и его изменения 0 1 за счет изменения вход"Цного напряжения ОВи ОВщ, за счетизменения измеряемой величины 3 нафиг. 2 г показано напряжение ОВ наИдвтором входе компаратора; на Фйг, 2 дпоказаны импульсы Формирователя,Преобразователь составляющих комплексных сопротивлений содержит источникпеременного напряжения, фазовращатель 2 для сдвига на 90 Фазынапряжения питания, переключатели3-5, резистор 6, служащий для выбора яподдиапазона измерений,.измеряемое ком.плаксное сопротивление 7, операционный усилитель 8. На выходе усилителя8 включен Фазовый детектор 9, выход10 которого подключен ко входу компара 11тора 11, Дополнительная ветвь, подключена к тому же источнику 1, содержитпараллельно соединенные образцовыйрезистор 12 и конденсатор 13, вспомоНапряжение с выхода 17 подается на интегратор 18, коммутируемый ключом 19. Когда контакты ключа замкнуты, напряжение на выходе 20 интегратора ОВц=О, С момента размыкания контак= 1(тОВЫХ ЭЫХ 9,2где К - коэффициент пропорциональности;5Т - интервал времени между пусковым и запирающим импульсами.Компаратор 11 осуществляет сравнение двух напряжений 0 и Оьа,т.еВьи Вьщс выходов 10 и 20 и выдает сигнал вмомент их равенства. Сигнал компаратора воздействует на запирающий входключа 19, результате чего его контакты замыкаются. Это состояние длится15до поступления следующего импульсаот тактового. генератора 21 на пусковой вход ключа 19. Таким образом, при=КТ СОО, - = 1 2 ОКРАЯ СОСледовательно, величина измеряемой составляющей комплексного сопротивления, например 1. , пропорциональ"на интервалу Т между пусковым и запирающим импульсами. Формирователь 22, под,ключенный параллельно ключу 19, преобра зозует этот интервал в длительностьимпульса, который подводится к измерителю 23.При измерении ОХ измеряется ОВь 1,например, увеличивается до О ,х Од 35нако, соответственно быстрее растеттакже Ои, таким образом, величинаимпульса формирователя Т остается неизменной. Если же напряжение Оэ изЭЫХ 4меняется за счет измеряемой величины,4 ОФюдо значения О ,х, то это приведет кчизменению длитель юсти Т до Т и бу -дет соответственно отмечено измерителем 23,Введение дополнительной ветви в 45,преобразователь составляющих комплексных сопротивлений выгодно отличает егорот укаэанного прототипа, так как точность измерения повышается при этомв 10 раз. 566 6к выходу усилителя через первый переключатель, второй переключатель, включенный между входом и выходом усилителя через резистор, измеритель напряжения, фазовращатель и фазовый детектор, подключенный к выходу операционного усилителя, источник питания, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения посредством устранения влияния колебаний амплитуды и частоты напряжения на результат измерения, в него введены третий переключатель, интегратор, управляемый ключ, компаратор, формирователь длительности импульса, такто вый генератор и дополнительная ветвь, содержащая вспомогательный операционный усилитель с параллельно подключенными конденсатором и образцовнм резистором на входе и резистором в цепиФобратной связи, а также дополнительный детектор, подключенный к выходу дополнительного усилителя причем выход дополнительного фазового детектора подключен ко входу интегратора, выход которого подключен через контакты управляемого ключа к своему входу и ко второму входу компаратора, первый вход которого подключен к выходу основного Фазового детектора, а выход - к запирающим входам управляемого ключа и формирователя длительности импульса, пус.ковые входы которых подключены к тактовому генератору, выход формирователя длительности импульсов подключен ко входу измерителя напряжения, к источнику питания подключены входы фазовращателя, входная ЙС-цепь дополнительного оперционного усилителя и один из неподвижных контактов всех трех переключателей, а выход 1 фазовращателя подключен к другому неподвижному контакту третьего переключателя, подвижный контакт которого подключен к опорным входам Фазовых детекторов. формула изобретения Измерительный преобразователь составляющих Комплексных сопротивленИЙ, 55 содержащий операционный усилитель с измеряемым комплексным сопротивлениемцепи обратной связи, подключенным Источники информации,принятые во внимание при экспертизе3 1, В.Ю.Кнеллер, 1 О.Р.Агамлов, А.А.Десова. Автоматические измерители комплексных величин с координированным уравновешиванием, М., "Энергия", 975. 2. Авторское свидетельство СССР У 363047, кл. 6 О 1 й 27/26, 19 О (прототип).