Цифровой измеритель сопротивления емкости и индуктивности

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоввтскякСоциалястячвсиикРвслубляк,(и)920566(5)М. Кл,6 01 В 27/26 Веудврспаа 4 каввтвт ьььР ав аааю кмбретеякв в вткрытк(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИИзобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения . параметров электро-радиоцепей с сосредоточенными элементами, под которыми понимается сопротивление й, емкость С и индуктивностьИзвестно устройство дляизмерения й, ., С параметров, основанное на. время-импульсном преобразовании переменного напряжения (или тока), пропорционального измеряемому параметру. Известные цифровые измерители сопротивления, емкости и индуктивности, основанные на преобразовании измеряемого параметра в пропорциональный. временной интервал (и затем в код) путем создания в исследуемой цепи переходных режимов при питании ее определенными сигналами, чаще всего , прямоугольными и другимиНедостатком этого устройства яв" ляется то, что оно не удовлетворяет требованиям инвариантности йеинформативных параметров и обладает сложными алгоритмами обработки измерительной информации, приводящими к сложной аппаратурной реализации.Наиболее близким к изобретениюявляется цифровой измеритель сопротивлений, емкости и индуктивности, содержащий управляемый генератор синусоидального напряжения, частотозависимую цепь, состоящую из 1 Оизмеряемого и образцового элементов, преобразователь изменения параметров цепи в напряжение, формирователь периода выходного генератора, цифровой измеритель периода, два коммутатора, 15источник напряжения постоянного тока, время-импульсный преобразователь и цифровой измеритель отношЕния временных интервалов, а преобразователь таизменения параметров измерительной цепи в напряжение содержит фаэовременной Формирователь, умножитель час тоты генератора в восемь раэ, форми-, рователь,периода умноженной частоты,4 ОЕ 3 92 формирователь разностных сигналов и интегратор 2.Недостатками этого измерителя являются весьма сложная аппаратурная реализация, что приводит к невысокой точности измерения, обусловленной необходимостью выполнения большого числа измерительных преобразований, каждое из которых вносит свою погрешность в результат измерения, и низкое быстродействие, которое обусловлено необходимостью перестройки гетеродинов в процессе измерений до выполнения соответствующих условий. Этот недостаток особенно проявляется при измерениях на низких частотах, а также он не позволяет измерять такие параметры, как добротность катушек и тангенс угла потерь конденсаторов и требует предварительного знания характера исследуемого реактивного элемента - индуктивность или емкостьЦель изобретения - повышение точности измерения .и быстродействия и расширение функциональных возможностей.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель сопротивления емкости и индуктивности, содержащий генератор синусоидального напряжения, подключенный ко входу измерительной цепи и к одному из входов первого коммутаторапоследовательно соединенные время- импульсный преобразователь и блок деления, второй коммутатор и блок управления, два выхода которого соответственно соединены с управляющими входами первого и второго коммутаторов, введены нуль-орган, суммирующий и вычитающий счетчики, блок переноса и третий коммутатор, причем вход нуль-органа соединен с общимвыводом измерительной цепи и с другим входом первого коммутатора, выход которого соединен с входом время-импульсного преобразователя, а выход нуль-органа соединен со входом блока управления и с одним извходов второго коммутатора, выход последнего соединен с управляющим входом время-импульсного преобразователя, а другой вход второго коммутатора соединен с выходом вычитаю- щего счетчика и с первым входом блока переноса, выход которого соединен с входом вычитающего счетчика,0566 4счетный вход последнего и счетныйвход суммирующего счетчика, соответственно соединены с выходами третьего коммутатора, а управляющие входы блока переноса и третьего коммутатора соединены с третьим выходом1блока управления, а вход третьегокоммутатора соединен с другимвыходом время-импульсного преобраэо вателя.На чертеже представлена функциональная электрическая схема измерителя,Измеритель содержит генератор 1 1 з синусоидального напряжения, измерительную цепь 2, включающую измеряемый элемент 2 и образцовый элементкоммутатор 5 нуль-орган 6, блок3 управления, время-импульсный преув образователь 8, содержащий генератор 9 импульсов и преобразователь1 О напряжение-время, коммутаторы 11и 12, суммирующий счетчик 13, блок11 переноса, вычитающий счетчик 15 2 з и блок 16 деления.Устройство работает следующим образом.Синусоидальное напряжение Ос выхода генератора 1 синусоидальноЗв го напряжения поступает на измери- .тельную цепь 2 и на первый вход(вход а) коммутатора 5. В измерительной цепи 2 протекает синусоидальныйток 351 И) =ь 1 п о 1,Оюгде 1 и = -фО,- амплитуда выходного напряжения генератора 1 синусоидального напряжения,- полное сопротивление изме-.рительной цепи 2.С достаточной степенью точностиможно считать 2 - Е, так как сопро4 тивление Вв образцового элемента 4выбирается из условия 1 в2 хТок 1(с) образует на образцовом 50 элементе М падение напряжения Цб (Й) = Чд 5111 Й Йгде Ню, = 1 щ ВОНапряжение Оэ(й), пропорциональи ное току 1(й), подается на второйвход (вход Ь) коммутатора 5.Измерение производится в два этапа. На первом этапе измеряют мгноО (О) О -2 На втором этапе измерений определяют амплитуду тока 1 п 1 и затем параметры К, 1., С. Для определения амплитуды тока по сигналу с первоговыхода блока 7 управления коммутатор5 переводится в другое состояние,при котором он открывается по входуЬ и на время-импульсный преобразователь 8 через него поступает напряжение Оо (с) е пропорциональное току1(й). Коммутатор 11 по-прежнему открыт по входу Ь, а коммутатор 12 по выходу Ь. В момент перехода тока 1(с) через нуль коммутатора 12 открывается по выходу Ь управляющим сигналом с блока 7 управления, и импульсы с генератора 9 импульсов поступают на списывание показаний вычитающего счетчика 15;. Момент обнуления выцитающего счетчика 15, как и в предыдущем случае, соответствует полупериоду тока, т.е. его амплитуде. На выходе вычитающего счетчика 15 формируется импульс, который поступает через коммутатор 11 на запуск время-импульсного преобразова" теля 8. На выходе преобразователя 8 образуется код, пропорциональный амплитуде тока 1 п 1, Этот код поступает в блок 1.6 деления, в котором производится определение искомого параметра согласно соотношениям. 5 920 ееннне онемение Ц(0) и О(). В этом случае коммутатор 5 открыт по входу а и через него на вход время-импульс ного преобразователя 8 поступает напряжение О(т.) с выхода генератора 1 3 синусоидального напряжения. Нуль-орган 6 выделяет переходы через нуль напряжения 0(й), пропорционального току 1(й), и формирует в эти моменты импульсы, поступающие в блок 7 1 О управления и на первый вход (вход а) второго коммутатора 11, который открыт по этому входу. Проходя через коммутатор 11, импульсы поступают на запуск время-импульсногр преобра зователя 8, На выходе последнего образуется код мгновенного значения напряжения О(0) . В это .же время коммутатор 12 открыт по выходу а и закрыт по выходу Ь. Импульсы с генера тора 9 импульсов время-импульсного преобразователя 8,через коммутатор 12 поступают на суммирующий счетчик 13, в котором они накапливаются за полупериод тока (или напряжения). 2 э Это означает, что в суммирующемсчетчике 13 записан код 9, т.е. половины периода Т. После окончания полупериода тока блоком 7 управления коммутаторы 11 и 12 переводят. Зо ся в другое состояние, при которомкоммутатор 11 открывается по входу " а, а коммутатор 12 открывается повыходу а. Кроме того, сигналом с третьего выхода блока 7 управления, 35 поступающим на управляющий вход блоТка. 14 переноса, код й- из суммирую- . щего счетчика 13 переписывается в вычитающий счетчик 15 со сдвигом на 4 в один разряд, т.е. в вычитающем счетТ2 Т чике 15 записан код - = й. Импуль 2сы с генератора 9 импульсов посту- ф 5 пают через коммутатор 12 по выходу Ь на списывание показаний выцитающего счетчика 15. Когда вычитающий счетчик 15 обнулится, на его выходе формируется импульс. Очевидно, мо мент появления этого импульса соотЯ ввтствует четверти периода о)С = -2 Этот импульс по входу Ь коммутатора 11 поступает на запуск время-импульс м ного преобразователя 8, которым про-. изводится преобразование мгновенного значения напряжения О( ). Код этого,566 6напряжения поступает на блок 16 деления. Выходным импульсом выцитающего счетчика 15 код полупериода иэсуммирующего счетчика 13 через блок.14 переноса снова вводится в вычитающий счетчик 15.По полученным значениям 0(0) и0 - в блоке 6 деления определяют3 Г2для катушки индуктивности коэффициент добротностидля конденсатора тангенс угла потерь 0 -2 0 ОГО)формула изобретения. Цифровой измеритель сопротивления емкости и индуктивности, содержащий генератор синусоидального напряжения подключенный ко входу измерительной9205 бб ВНИИПИ Заказ 23Тираж 719 Подои цепи и к одному из входов первогокоммутатора, последовательно соединенные время"импульсный преобразователь и блок деления, второй коммутатор, и блок управления, два выходакоторого соответственно соединены суправляющими входами первого и второго коммутаторов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия, а также расширения функциональных воэможностей, в него введены нуль-орган, суммирующий и вычитающий счетчики, блок переноса и третийкоммутатор, причем вход нуль-органасоединен с общим выводом измерительной цепи и с другим входом первогокоммутатора, выход которого соединен с входом время-импульсного преобразователя, а выход нуль-органасоединен со входом блока управленияи с одним из входов второго коммутатора, выход последнего соединен с илиал ППП "Патент",.Ужгород, ул.Проектная, управляющим входом время-импульсногопреобразователя, а другой вход .второго коммутатора соединен с выходомвычитающего счетчика и с первымвходом блока переноса, выход которого соединен с входом вычитающегосчетчика, счетный вход последнегои счетный вход суммируювего счетчикасоответственно соединены с выходами О третьего коммутатора, а управляющиевходы блока переноса и третьегокоммутатора соединены с третьим выходом блока управления, а вход третьего коммутатора соединен с другим 15 выходом время-импульсного преобразователя. Источники информации,принятые во внимание при, экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР й 374554, кл. 6 01 В 27/26, 02.08.71. 2. Авторское свидетельство СССР й 467302, кл. С О й 27/26, 11. 1.1.72.