Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 102 62 А 1) ф 01 Н 17/10 ОПИСА ИЗОБР У ТОР СНОМ й у Бюл, Р 24Б. А. Памфи о ВТУЗ при Заводего политехничес.8) идетел 27/02 етельс 17/10тво СССР1978.о СССР1979 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(прототип),(54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯСОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВУХПОЛЮСНИКА, содержащее генератор синусоидального напряжения,один из зажимов которого подключенпараллельно к зажиму измерительнойцепи, составленной иэ последовательно соединенных образцового двухполюсника, однородного одной из измеряемых составляющих комплексногосопротивления двухполюсника и измеря.емого двухполюсника, выполненного ввиде последовательной схемы замещения, примыкающему к образцовому двухполюснику, причем вершина соединенияобразцового и измеряемого двухполюсников заземлена, и к входу первогосогласующего блока, выход которогосоединен параллельно с опорным вхо- .дом первого фазочувствительного выпрямителя и с одним иэ входов первогоблока деления и через первый блок .,умножения подключен к одному из входов блока разности, свободный зажимизмеряемого комплексного сопротивления двухполюсника через второй согласующий блок подключен к второму входублока разности, третий вход которого одсоединен к выходу второго блокамножения, вход которого соединен параллельно с опорным входом второго фазочувствительного выпрямителя и с одним из входов второго блока деления, выход блока разности подключен параллельно к информационным входам. первого и второго фазочувствительных выпрямителей, выходы которых подсоединены параллельно к вторым входам первого и второго блоков деления и к синхронизирующим входам первого и второго блоков умножения соответст венно, выход первого блока деления через первый блок уравновешивания соединен с блоком индикации, а выход второго блока деления через второйС блок уравновешивания соединен со вто рым блоком индикации, управляющие выходы первого и второго блоков урав новешивания подключены к управляемым входам первого и второго блоков умно жения соответственно, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей,в него введены второй образцовый двухполюсник, однородный второй измеряемой составляющей комплексного сопротивления двухполюсвика, третий согласующий блок, причем второй зажим генератора питания соединен параллельно с одним иэ зажимов второго образцового двухполюсника и с одним из входов третьего .согласующего блока, второй вход которого .подключен к вершине соединения второго зажима второго образцового двухполюсника и измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, выходы первого и второго фаэочувствительных выпрямителей соединены с первым и вторым образцовыми двухполюсниками.соответ, ственно.60 Изобретение относится к йзмеритель.ной технике, а именно к измерениюи контролю составляющих комплексногосопротивления (проводимости) двухполюсниковИзвестно устройство для измерения,составляющих комплексного сопротивления двухполюсников, содержащеегенератор синусоидального напряжения,включенный в диагональ питания измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных образцавого двухполюсника и измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, причем вершина измерительной диагонали заземлена, а вершина диагонали 15питания, примыкающая к образцовомудвухполюснику при последовательной. схеме замещения измеряемого комплекс-ного сопротивления или к измеряемомукомплексному сопротивлению при егопараллельной схеме замещения, черезпервый согласующий блок подключенапараллельно к опорному входу первогофазочувствительного выпрямителя ипервым входам первого и второго блоков деления и через фазовращатель копорному входу второго фазочувствительного выпрямителя, выход которогосоединен с вторым входом второгоблока деления, второй вход первогоблока деления подсоединен к выходупервого фазочувствительного выпрями.теля, вершина диагонали питания,примыкающая к измеряемому комплексному сопротивлению двухполюсникапри последовательной схеме эамещения или к.образцовому двухполюсникупри его параллельной схеме замещения,.подключена к входу второгосогласующего блока; выход которогосоединен с информационными входамипервого и второго фазочувствительныхвыпрямителей 1Недостатком известного устройстваявляется низкая точность измерения,обусловленная отсутствием обратного 45канала преобразования и "нулевого"режима в тракте формирования регулирующих воздействий.Известно также устройство для измерения составляющих комплексногосопротивления двухполюсника, содержащее генератор синусоидальногонапряжения, включенный в диагональпитания измерительной цепи, составленной иэ последовательно. соединенных образцового двухполюсника и измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, причем вершинаизмерительной диагонали заземлена,авершина диагонали питания, примыкающая к образцовому двухполюсникупри последовательной схеме замещения измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника или к изме=ряемому комплексному сопротивлениюдвухполюсника при его параллельной 65 схеме замещения, через первый согласующий блок подключена параллельно к опорному входу первого фазочувствительного выпрямителя, к входу пер.ного блока умножения, к первым входампервого и второго блоков деления и через фазоврайатель параллельно к входу второго, блока умножения и к опорному входу второго фазочувстВительного выпрямителя, вершина диагонали питания, примыкающая к измеряемому сопротивлению двухполюсника при последовательной схеме замещения измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника или к образцовому двухполюснику при параллельной схеме замещения, через второй согласующий блок подсоединена к одному из входов блока разности, второй и третий входы которого соединены с выходами первого и второго блоков умножения соответственно, выход блока разности подключен параллельно к информационным входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей соответственно, выходы которых подсоединены параллельно к опорным входам первого и второго блоков деления, к синусоидальным .входам блоков умножения и к первым входам блока обработки сигналов соответственно, выходкоторого подключен к образцовому двухполюснику, выход первого блока деления через первый блок уравновешивания соединен с блоком индикации, а выход второго блока деления через второй блок уравновешивания соединен с вторым блоком индикации, управляющие выходы первого и второго блоков уравновешивания подключены к управляемым входам первого и второго блоков умножения соответственно Г 2.Недостатком указанного устройства является ограничение функциональных воэможностей, обусловленное наличием такого частотно-зависимого блока, как.фаэовращатель, который не позволяет обеспечить необходимую точность измерения в широком диапазоне частот.Цель изобретения - расширение функ.циональных воэможностей устройства, заключающееся в обеспечении необходимой точности измерения в достаточно широком частотном диапазоне,Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника, содержащее генератор синусоидальйого напряжения, один из зажимов которого подключен параллельно к зажиму измерительной цепи, составленной иэ последовательно соединенных образцового двухполюсника, однородного, одной из измеряемых составляющих комплексного, сопротивления двухполюсника иизме- . ряемого двухполюсника, выполненногов виде последовательной схемы замещения, примыкающему к образцовому двухполюснику, причем вершина соединения образцового и измеряемого двухполюсников заземлена, и к входу первого согласующего блока, выход которого соединен параллельно с опорным входом первого Фазочувствительного выпрямителя и с одним иэ входов первого блока деления и через первый блок умножения подключен к одному из входов блока разности, свободный зажим измеряемого комплексного .сопротивления двухполюсника,через , второй согласующий блок подключен к второму входу блока разности, тре тий вход которого подсоединен к выходу второго блока умножения, вход которого соединен параллельно с опорным входом второго фазочувствительного выпрямителя и с одним иэ входов 20 второго блока деления, выход блока разности подключен параллельно к информационным входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей, выходы которых подсоединены парал лепьно к,вторым входам первого и второго блоков деления и к синхронизирующим входам первого и второго блоков умножения соответственно, выход первого блока деления через первый блок уравновешивания соединен с блоком индикации, а выход второго блока деления через второй блок уравновешивания - с вторым блоком индикации,управляющие выходы первого и второго блоков уравновешивания подключе-З 5 ны к управляемым входам первого и второго блоков умножения соответственно, введены второй образцовый двухполюсник, однородный второй измеряемой составляющей комплексного 40 сопротивления двухполюсника, третий согласующий блок, причем второй зажим генератора питания соединен па- раллельно с одним иэ зажимов второго образцового двухполюсника и с одним 45 из входов третьего согласующего блока, второй вход которого подключен к вершине соединения второго зажима второго образцового двухполюсника и измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, выходы первого и .второго фазочувствительных выпря; мителей соединены с первым и вторым образцовыми двухполюсниками соответственно.55На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на Фиг.2" векторная и круговая диаграммы для измерительной цепи, когда исследуе-, мый двухполюсник имеетнапример, 60 последовательную схему. замещения с емкостным характером и когда в качестве образцовых двухполюсников выбраны емкостный и реэистивный двухполюсники соответственно. 65 На фиг. 2 обозначены:о(63. ио(8, , я - траектории перемеще.ния потенциальных точек с и д при вариации параметров измерительной цепи; Я - предельная траектория перемещения потенциальных точек с и О по о( и 4 , О,- вектор напряжения питания измерительной цепи; .Ос,3 в 0 т- вектор падения напряжения, снимаемого с измеряемого двух" полюсника; ООК= вектор падения напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника, однородного активной составляющей сизмеряемого комплексноГо соПротивления (КС) двухполюсника; ОЕ 0- вектор падения напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника, однородного емкостной составляющей измеряемого КС двухполюсника; Ок.вектор компенсирующего напряжения; Ор .- вектор разностного напряжения между векторами Ю и ( 9 - фазовый сдвиг Ор относительно 0; У- фазовый сдвиг Ощотносительно де.Анализируя круговую и векторйую диаграмчы, изображенные на Фиг. 2, можно отметить, что при выполнении условияО вп Р" .0падение напряжения на активной составляющей КС двухполюсникаКъ КМо фгде ОК, К Оп,(К- коэффициент передачи йо напряжению Ц.Добиться выполнения уравнения (1) можно, изменяя. величину ОКк. В то же время ц,можно переписать в следующем виде;о : " вОвд(3)фатак как Овд= ОК то выражение (3)можно переписатьО хО В ЦКТогда8 = -О" е 1.Д Кф,(5)т.е,1,где К =( - образцовый двухполюсник,служащий для выбора предела измерения по активной составляющей комплексного сопротивления.Выражение для реактивной составляющей измеряемого КС двухполюсникаможно получить, выполнив следующиеусловия:О,совви 0(6)Е . икала(, . К.( (7) 5т.е, Х щ К Хвгде К - коэффициент передачи по2напряжению ОК 10Х - образцовый двухполюсник,служащий для выбора предела измерения по реактивной.составляющей комплексногосопротивления.Как следует из уравнений (5) и (7), в результаты отсчета по измеряемым составляющим КС двухполюсника не войдет частота, так как образцовые двух" полюсники однородны КХ и ХХ.Выражение. (5) и (7) справедливы и .0 для измеряемого КС двухполюсника с индуктивным характером. В этом случае в качестве реактивного образцового двухполюсника необходимо испольэовать индуктивность. 25.Устройство для измерения составляющих КС двухполюсника, прецставленное на фиг. 1, содержит генератор 1 синусоидального напряжения, измерительную цепь 2, составленную из 30 последовательно включенных первого образцового двухполюсника 3, изме. ряемого КС двухполюсника 4 и второго образцового двухполюсника 5, первый, второй и третий согласующие бло"З 5 ки б, 7, 8 и блоки 9 и 10 умножения, с коэффициентами передачи ( 1, блок 11 раэнОсти, фаэочувствительныЕ выпрямители (ФЧВ) 12 и 13, блоки 14 и 15 деления, блоки 16 и 17 уравновешивания, блоки 18 и .19 индикации.Устройство работает следующим образом.Напряжение Оп, снимаемое с образцового двухполюсника 3, через согласующий блок б поступает одновременно 45 на информационный вход блока 9 умножения, на опорные входы фаэочувствительного выпрямителя 12 и блока 14 деления.Напряжение О, снимаемое с изме. ряемого КС двухполюсника 4, через согласующий блок 7 подается на один из входов блока 11 разности. Напряжение Щ= 0 о; Ос 8, снимаемое с образцового двухполюсника 5, через согласующий блок 8 (в качестве которого можно использовать дифференциальный усилитель с большим входным сопротивлением) подается одновременно на.информационный вход блока 10 умножения, опорные входы фазочувствительного выпрямителя 13 и блока 15 деления.Сигналы с выходов блоков 9 и 10 умножения, пропорциональные ОКР Ка Окч " Окхр- К ОХ поступают на второй и третйй входы блока 11 разности. На выходе блока 11 разности формируется сигнал, пропорциональный Оо= Ок О который одновременно подается на информационные входы ФЧВ 12 и 13. Сигналы с выходов. блока 11 и ФЧВ 12, пропорциональные О ы пЧ и Орсоь Ю , поступают одновременно на информационные входы блоков 14 и 15 деления, на синхронизирующие входы блоков 9 и 10 умножения и на управление образцовыми двухполюсниками 3 и 5. На выходах блоков 14 и 15 деления (в качестве которых могут быть использованы амплитудные анализаторы) получаем сигналы Ов Виуе кодов чисел Лропорпиоиальиые ти-" - . О соврас и , которые посту"Оь пают на входы блоков 16 и 17 уравновешивания и осуществляют изменение коэффициентов передачи блоков 9 и 10 умножения до получения на вы. ходах ФЧВ 12 и 13 нулевых значений сигналов.Применение изобретения обеспечивает по сравнению с известными более широкие функциональные возможности, заключающиеся в обеспечении необхо" димой точности измерения в широком диапазоне частот, что позволит использовать предлагаемое устройство в радиотехнических системах измерения,102606 г Составитель В, Стукан Безродная Техред М, Тепер Корреш ша ш шш а в тшиш еш А, Тяск то аказ 4 илиал ППП "Патент", г. Ужгорщ, ул. Проектная,37ВНИИПпо113035 р Тираж 710осударственного комите ам изобретениЯ и открыт сква,Ж, Раушская н Подписное