Стробоскопический измеритель импеданса

Сфез СаветскикСоциал иетичееннкРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ пн 962819 К АЭТРРСКРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. 6 01 Е 27/02У/6 01 й 27/26 3 ввуавретвекныв квинтет СССР вв делан кэаврвтений н вткрыткй.Киевский ордена Ленина политехнический истйтут":1-" им 50-летия Великой Октябрьской социалисгичеощф,р;,:";,революции(54) СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ИМПЕДАНСА 1Изобретение относится к электрора" ,диоиэмерительной технике и может быть использовано при определении активной и реактивной составляющих полных сопротивлений двух- и четырехполюсников,Известно устройство для измерения импеданса, содержащее опорный генератор, соединенный последовательно с эталонным резистором и . входной1 О клеммой для подключения измеряемого импеданса, стробоскопический преобразователь, нуль-орган, один иэ вхо" дов которого подключен к моделирующему резистору и комплексному сопро- .1 з тивлению уравновешивания, при этом входы опорного и сигнального каналов стробоскопического преобразователя подключены соответственно к выходу опорного генератора и .входной клем ме 1.Недостатком укаэанного устройст" ва является точто в результат" измерения входят погрешность, возни 2кающая иэ-за шунтирования измеряемого импеданса входным сопротивлением сигнального канала стробоскопического преобразователя, а также мультипликативная погрешность преобразования самого сигнального канала.Наиболее близким по технической сущности к .предлагаемому является измеритель импеданса, содержащий опорный генератор, соединенный последовательно с эталонным резистором и входной клеммой для подключения измеряемого импеданса, стробоскопический преобразователь, вычислительный блок, выходы которого подключены соответственно к индикаторам активной . и реактивной составляющих импеданса, причем выход опорного генератора соединен через опорный канал. стробо- скопического преобразователя с одним из входов вычислительнЬго блока, второй вход которого соединен с выходом сигнального канала стробоско пического преобразователя, вход сиг 3 962нального канала которого соединен свходной клеммой Г 2 ,Недостатком известного измерителяимпеданса является то, что мультипликативная погрешность сигнальногоканала стробоскопического преобразователя полностью входит в результатизмерения, что обуславливает недостаточную точность измерений.Цель изобретения - повышение точ"ности измерений.4Поставленная цель достигаетсятем, что в стробоскопический измеритель импеданса содержащий опорный,генератор, соединенный последовательно с этвлонным резистором и входной клеммой для подключения измеряемого импеданса, стробоскопическийпреобразователь, вычислительный блок,к выходам которого подключены соответственно индикаторы активной и ре"активной составляющих импеданса, выход опорного генератора соединен через опорный канал стробоскопическогопреобразователя с одним из входоввычислительного блока, введены блокобратной связи, блок вычитания исумматор, причем вход опорного каналастробоскопического преобразователяподключен через блок обратной связик первому входу блока вычитания, второй вход которого соединен с входнойклеммой для подключения измеряемогоимпеданса, а выход подключен к входусигнального канала стробоскопического преобразователя, первый и второйвходы сумматора соединены соответственно с выходами опорного и сигнального каналов стробоскопическогопреобразователя, а выход подключенк второму входу вычислительного блока.На чертеже приведена структурнаясхема предлагаемого измерителя.Стробоскопический измеритель импеданса содержит опорный генератор 1, эталонный резистор 2, входную клемму 3, измеряемый импеданс 4,стробоскопический преобразователь 5,вычислительный блок 6, индикаторы7 активной и 8 реактивной составляющих импеданса, блок 9 обратной связи, блок 10 вычитания, сумматор 11.Вычислительный блок 6 содержит управляемый Фаэовращатель 12, ключ 13, управляемый аттенюатор 11, ключ 151моделирующий резистор 1 б, комплекс"ное сопротивление 17 уравновешивания,дифференциальный усилитель 18,фа" 819 4зовращатель 19, ограничители 20 и2 1, стробированные усилители 22 и 23,нуль-орган 2 ч, инвертирующий усилитель 25.Стробоскопический измеритель импеданса работает следующим образом,Высокочастотное напряжение порядка -100,ИГц с опорного генератора1 О ппоступает на последовательноО соединенные эталонный резистор2 В ) и входную клемму 3 для подключения измеряемого импеданса(2 ), Амплитудно-Фазовые соотношения вйсокочастотных напряжений ОИ и напряжения , выделяемого на входной клемме 3, переносятся с помощьюстробоскопического преобразователя5 на промежуточную фиксированнуючастоту опорного сигнала, например20 12,5 кГц. На выходе опорного каналастробоскопического преобразователя 5Формируется преобразованное напряжение Уо,промежуточной частоты. Напря"жение Чо,поступает на вход блока 9обратной связи, с выхода которогоснимается напряжение обратной связичОди подается на первый вход блока10 вычитания, на второй вход которого поступает напряжение О с входной клеммы 3. В блоке 10 вычитания-аунапряжения О промежуточной частотыи 0 высокой частоты суммируются изатем поступают на вход сигнальногоканала стробоскопического преобразо"вателя 5,В моменты времени стробирования измгновенных значений напряжения вычитаются мгновенные значения напряженияОПри этом на выходе сигнальногоканала Формируется преоб азованное46разностное напряжение д промежуточной частоты, Мгновенные значениявысокочастотного напряжения б и нап"ряжения промежуточной частоты Ох вмомента времени стробирования оказы 45вают одинаковое влияние на поведение импульсной системы. Напряжения Ои дО поступают соответствеоп.,но на первый и. второй входы сумматора 11, где они и суммируются. Навыходе сумматора 11 формируется наптйряжение Ос промежуточной частоты,представляющее собой преобразован"ное высокочастотное напряжение В,Амплитудно-Фазовые соотношения напряфф жений ГО и О промежуточной частоты полностью повторяют амплитудноФазовые соотошендя высокочастотныхнапряжений Оо,и Ос . Напряжения О,5 96 и Ос поступают соответственно на первйй и второй входы вычислительного блока.6, который по амплитудно-Фазовым соотношениям между входными напряжениями низкой промежуточной частоты, например 12,5 кГц, вычисляет активную и реактивную составляющие измеряемого импеданса. Вычислительный блок 6 работает в два такта.В первом такте, называемом тактом калибровки, при отключенном измеряемом импедансе 4 определяется и запоминается входное сопротивление бло" ка 10 вычитания, оказывающего шунтирующее действие на измеряемый импе- данс 4. Ключи 13 и 15 находятся в положении П. Изменяя комплексное сопротивление 17 уравновешивания по модулю и аргументу, по нуль-органу 24обиваются равенства двух напряжений ф си О. по модулю и по фазе, где- найряжение, выделяемое на комп- лексном сопротивлении 17 уравновеши" вания, Величины сопротивления моде-, лирующего резистора 16 и сопротивле. ния эталонного резистора 2 равны и обе имеют активный характер. Комплексное сопротивление 17 уравновешивания при этом соответствует входному сопро тивлению блока 10 вычитания. Цепочка, состоящая из моделирующего резистора 16 и комплексного сопротивления 17 уравновешивания моделирует амплитудно-фазовые соотношения, перенесенные на промежуточную частоту опорного сигнала, высокочастотных на" пряжений, выделяемых на эталонном резисторе 2 и на входном сопротивлении блока 10 вычитания.Во втором такте осуществляется измерение импеданса и к входной клемме 3 подключается измеряемый импе- данс 4, а ключи 13 и 15 переводятся в положение 1. При этом напряжение Ьд не равно 1.Изменяя Фазовый сдвиг фазовращателем 12 и меняя ослабление аттенюато" ра 14, добиваются, как и в первом такте, равенства по нуль-органу 24 напряжений Ю и У по модулю и по фа"сзе.Вектор тока, протекающего по неизвестному импедансу, и напряжение, приложенное к нему, отражают качественную и количественную стороны не" известного комплексного сопротивления. Полученное напряжение, пропорциональное вектору тока, протекаю 2819 6щего по неизвестному импедансу, поступает на ограничитель 20 и черезфазовращатель 19 на ограничитель 21.Сформированные прямоугольные импуль"сы в ограничителях типа "Иеандр" исдвинутые на полпериода стробируютвходной сипнал, снимаемый с. выходаинвертирующего усилителя 25, в стробированном усилителе 22 активной со 1 О ставляющей в стробированном усилителе 23 реактивной составляющей им"педанса. Напряжения, пропорциональ 1 ные состаЪляющим .импеданса, поступа"ют через первый и второй выходы выИ числительного блока 6 соответственно на индикатор 7 активной и индикатор 8 реактивной составляющих импеданса, Применение калибровки вычислительного блока 6 исключает погреш 2 р ность от шунтирования измеряемогоимпеданса,Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в том,что в результате введения блока об 23 ратной связи, блока вычитания и сумматора с соответствующими связямиповышается точность измерений засчет уменьшения влияния мультипликативной погрешности сигнального кана.Эф ла стробоскопического преобразовате-(ля на результат измерений. формула изобретения 3Стробоскопический измеритель импеданса, содержащий опорный генератор, соединенный послвдовательно с эталонным резистором и входной клеммой для подключения измеряемого импеданса, стробоскопический преобразо:ватель, вычислительный блок, к выходвм которого подключены соответственно индикаторы активной и реактивнойсоставляющих импеданса, выход опорного генератора соединен через опорный канал стробоскопического преобразователя с одним из входов вычислительного. блока, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точ" : ности измерений, в него введены блок обратной связи, блок вычитания и сум-.матор, причем выход опорного каналастробоскопического преобразователя подключен через блок обратной связиИ к первому входу блока вычитания, второй вход которого соединен с входной клеммой для подключения измеряемого импеданса, а выход подключен кИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе962819 8входу сигнального канала стробоскопического преобразователя, первцй ивторой входы сумматора соединенц соответственно с выходами опорного 1, Патент США У 3260936,и сигнального каналов стробоскопиыес- % кл. 321-57, 1966,кого преобразователя; а выход подкло. Авторское свидетельство СССРцен к второму входу вычислительного У 597989, кл. 6 О 1 к 27/26, 1975блока. (прототип),еь