Устройство для измерения относительных приращений составляющих комплексного сопротивления двухполюсника

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) Приоритет - . С 01 К 17/10 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 070882(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНЫХПРИРАЩЕНИЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОГОСОПРОТИВЛЕНИЯ ДВУХПОЛЮСНИКА Иэобретейие относится к измерительной технике и может быть использовано для построения измерителей относительных приращений составляющих комплексного сопротивления двухполюсника.Известно устройство, реализующее способ измерения величин составляющих комплексного сопротивления двухполюсника, содержащее генератор синусоидального напряжения, выход которого соединен с двумя зажимами измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных образцового двухполюсника и измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, общая вершина соединениякоторых заземлена, вершина соединения образцового двухполюсника и одного из зажимов генератора через первый согласующий блок соединена параллельно через амплитудный преобразователь с первыми входами первого и второго блоков разности, с первыми входами первого и второго блоков деления, через фазовращающий блок - с опорным, входом первого фазочувствительного выпрямителя и к опорному входу второго фазочувствительного выпрямителя, общая вершина соединения второго зажима генератора и исследуемогодвухполюсника через второй согласующий блок подключена параллельно кинформационным входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей,выходы которых подсоединеИы к вторымвходам первого и второго блоков разности, выходы которых соединены совторыми входами первого и. второгоблоков деления 13.Недостатком этого устройства является наличие частотной зависимости результатов измерения, так как вуравнения отсчета входит выражениечастоты,Для получения величин приращенийсоставляющих комплексного сопротивле"ния двухполюсника исполвзуются блокиразности, которые усложняют устройство и снижают точность измерения.Кроме того, недостатком этого устройства является наличие в устройстве двух каналов преобразования, неидентичность которых приводит к сни 25 жению точности измерения.Известно также устройство, содержащее генератор синусоидального напряжения, включенный в диагональ пигания измерительной цепи, составлен 30 ной .из последовательно включенныхобразцового и измеряемого двухполюс-.ника, причем вершина измерительнойдиагонали заземлена, вершина диагонали питания, соединенная с образцовымдвухполюсником через первый блок согласования, подключена параллельночерез амплитудный преобразователь соДним из входов блока деления, к вхоДу блока формирования импульсов, первый выход которогосоединен с первымуправляющим входом блока коммутации, 10второй - со вторым управляющим входомблока коммутации, вершина диагоналипитания, примыкающая к измеряемомудвухполюснику, через второй блок согласования соединена с информационным 15входом блока коммутации, первый выходкоторого соединен с первым входомблока деления 2.Недостатком этого устройства является низкая точность измерения в свя зи с тем, что при измерении приращений составляющих комплексного сопротивления необходимы также операциивычитания, что усложняет устройствои снижает точность измерения Реэуль тат измерения двухполюсника зависитот частоты питающего напряжения, чтовыражено в уравнении отсчета по этойсоставляющей.Кроме того, недостатком устройства является низкое быстродействие,обусловленное использованием такогоинерционного блока, как амплитудныйпреобразователь,Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерения сос-З 5тавляющих комплексного сопротивлениядвухполюсника,Указанная цель достигается тем,что устройство, содержащее генераторсинусоидального напряжения, один из 40зажимов которого подключен к одномуиз входов первого согласующего блока,другой зажим - к общей вершине сое-.динения первого входа второго согласующего блока и к одному из зажимов 45первого образцового двухполюсника,однородного одной из составляющихкомплексного сопротивления исследуемого двухполюсника, другой зажим которого соединен с одним из зажимовисследуемого двухполюсиика, выходпервого согласующего блока подсоединен к первому входу блока формирования импульсов, первый и второй выходы которого подключены к первомуи второму управляющюи входам блокакоммутации соответственно, первый ивторой выходы которого соединены спервым и вторым входами блока деления, введены второй образцовый двухполюсник, однородный второй составляющей комплексного сопротивления двухполюсника, два дополнительных однородных образцовых двухполюсника, два согласующих блока, два ключа, причемодин из зажимов введенного образцово го двухполюсника соединен параллельнос общей вершиной соединения одного иэзажимов исследуемого двухполюсника,второго входа первого согласующегоблока, входа третьего согласующегоблока, другой зажим - с общей вершиной соединения зажима генератора,первого входа первого согласующегоблока, одного иэ зажимов первого дополнительного образцового двухполюсника, другой зажим которого подключен к общей вершине соединения корпу.са устройства и одного из зажимоввторого дополнительного образцовогодвухполюсника, другой зажим которого подсоединен к общей вершине соединения второго зажима генератора,первого зажима первого образцовогодвухполюсника и первого входа второго согласующего блока, второй входкоторого подключен параллельно кобщей вершине соединения входа четвертого согласующего блока, вторыхзажимов первого образцового и исследуемого двухполюсников,:выход четвертого согласующего блока соединенс одним из информационных входов блока коммутации, другой вход которогоподсоединен к выходу третьего согласующего блока через первый ключ соединен с третьим входом блока деления,выход второго согласующего блока подключен параллельно к второму входублока формирования импульсов и черезвторой ключ - к четвертому входу блока деления, первый и второй управляющие входы которого соединены с управляющими входами первого и второгоключей соответственно,На фиг.1 представлено устройстводля измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника; нафиг.2 - временные диаграммы работыустройства,где О 0,- напряжение небалансов,снимаемые с измерительной цепи;Оф,иф нряж снимаемыеобразцовых двухполюсников.Выражения для относительных приращений составляющих комплексного сопротивления двухполюсников можно записать в следующем видеФ Ф ф =2и) с 05 М 1О соЪ ОВ, 2в. ООд ОБА, 1 , . рИЛ 5 ф м )2. и иЬ где 9,Ф,- фазовые сдвиги векторов ,напряжений небалансов Цлд, 00, относительнонапряжений Ил,два,соответственно,Выражения (1) и (2) справедливы для случая, когда дополнительные образцовые двухполюсники равны по величине.Уравнения (1) и (2) не зависят от нестабильности напряжения питания 5 и результат измерения по каждой из составляющих не зависит от величины и изменения другой составляющей комплексного сопротивления двухполюсника, Кроме того, из уравнений (1) и 1 О (2) видно, что в каждое из них входит выражение частоты, что позволяет получать частотнонезависимый результат измерения по каждой из составляющих измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника. Это возможно потому, что каждьй из двухполюсников однороден по своему характеру одной из составляющих комплекского сопротивления двухполюсника.Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, измерительную цепь 2, составленную из основного образцового двухполюсника 3, исследуемого двухполюсника 4, основного образцового двухполюсника 5, дополнительных образцовых двухполюсников б и 7, согласующие блоки 8-11, блок 12 формирования импульсов, ключ 13, блок 14 коммутации,ЗО ключ 15, блок 16 деления.Устройство работает следующим образом.Напряжение О, снимаемое с образцового двухполюсника 3, через со гласующий блок 8 поступает одновременно на информационный вход ключа 13 и на один из входов блока 12 формирования импульсов, а напряжение Ои, снимаемос одной из измерительных .4 О диагоналей моста, через согласующий блок 9 подается фла один из информационных входов блока 14 коммутации. Напряжение небаланса О иа поступает одновременно на один из входов согла сующего блока 11 и через согласующий блок 10 - на второй вход блока 14 коммутации, а напряжение с образцового двухполюсника 5 Оо подается на второй вход согласующего блока 11, свыхода которого поступает на второй вход блока 12 Формирования импульсов и на информационный вход ключа 15С первого входа блока 12 формирования импульсов узкий импульс, сформированный в момент достижения напряжением О,1, своего экстремального значения, открывает ключ 13, блок 14 коммутации по первому выходу и синхронизирует работу блока 16 деления. На выходе ключа 13 появляется узкий импульс с 60 амплитудой, пропорциональной О,рах, который поступает на первый вход 4 лока 16 деления, а на первом выходе блока 14 коммутации сигнал в виде узкого импульса с амплитудой, пропор циональной О. соУ, сформированный в момент действия импульса с первого выхода блока 12 формирования импульсов, поступает на второй вход блок 16 деления. Со второго выхода блока 12 формирования импульсов узкий импульс, сформированный в момент достижения напряжением Освоего эк 4 Ьстремального значения, открывает одновременно ключ 15 блока коммутации по второму входу и синхронизирует работу блока 16 деления. Сигналы с выходов ключа 15 и со второго выхода блока.14 коммутации в ниде узких импульсов, амплитуды которых пропорциональны О щах и ОсоПаа.Э собтветственно поступают на третий и четвертый входы блока 16 деления, на выходе которого получают сигналы, пропорциональные относительным приращениям активной и реактивной составляющих исследуемого КС двухпо=. люсникаю которые разнесены во времени на+ - .Как видно из временной диаграммы (фиг.2), информация об относительных приращениях составляющих комплексного сопротивления двухполюсника. Формируется в течение полупериода питающего напряжения, что позволяет повысить быстродействие в 5-6 раз по сравнению с устройствами, в которых используются известные узлы такие, как амплитудный преобразователь, фазочувствительный выпрямитель и другие. Кроме того, в состав структуры устройства не входят блоки разности, что позволяет эначительио упростить устройство и повысить точность измерения, по сравнению с известными устройствами.Использование предлагаемого устройства для измерения относительных приращений составляющих комплексного сопротивления двухполюсникм обеспечивает, по сравнению с существующими устройствами, более высокую точность и быстродействие измерения. что позволит использовать его в системах автоматизированного контроля и управления технологическими процессами.Формула изобретенияУстройство для измерения относительных приращений составляющих комплексного сопротивления двухполюсника, содержащее генератор синусоидального напряжения, один из зажимов которого подключен к одному из входов первого согласующего блока, другой зажим - кФ общей вершине соединения первого входа второго согласующего блока и к од-. ному из зажимов первого образцового двухполюсника, однородного одной иэ составляющих комплексного сопротивления исследуемого двухполюсника, дру7 949514 8 2 Фектная,4 Фл,Р жгород, у гой зажим которого соединен с одним из зажимов исследуемого двухполюсника, выход первого согласующего блока подсоединен к первому входу блока формирования импульсов, первый и второй выходы которого подключены к пер вому и второму управляющим входам блока коммутации соответственно,первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами блока деления, о т л и ч а ю щ е е с я тем 10 что, с целью повьааения точности и быстродействия измерения, в него введены второй образцовый двухполюсник, однородный второй составляющей комплексного сопротивления двухполюсника,15 два дополнительных однородных образцовых двухполюсника, два согласующих блока, два ключа, причем один из зажимов введенного образцового двухполюсника соединен параллельно с общей 2 О вершиной соединения одного иэ зажимов исследуемого двухполюсника, второго входа первого согласующего блока, входы третьего согласующего блока, другой зажим - с общей вершиной сое 25 динения зажима генератора, первого входа первого согласующего блока, од-, ного иэ зажимов первого дополнительного образцового двухполюсника, другой зажим которого подключен к общей вершине соединения корпуса устройства и одного из зажимов второго дополнительного образцового двухполюсника,другой зажим которого подсоединен кобщей вершине соединения второго зажима генератора, первого зажима первого образцового двухполюсника и первого входа второго согласующего блока, второй: вход которого подключен кобщей вершине соединения входа четвертого согласующего блока, вторыхзажимов первого образцового и исследуемого двухполюсников, выход четвертого согласующего блока соединенс одним из информационных входовблока коммутации, другой вход которого подсоединен к выходу третьегосогласукщего блока, выход первогосогласующего блока через первыйключ соединен с третьим входом блока деления, выход второго согласующего блока подключен параллельно квторому входу блока формирования им-пульсов и через второй ключ - к четвер-таму входу блока деления, первый ивторой управляющие входы которого соединены с управляющими входами первого и второго ключей соответственно. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2541631,кл. С 01 й 27/02,19.10,79,2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2608175,кл, С 01 К 17/10,22.05.80.