Устройство для раздельного измерения параметров комплексного сопротивления

(51)4 Ь 7 02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИЗОБРЕТЕ ТЕЛЬСТВ(54).УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано прираздельном измерении или допусковомконтроле параметров комплексного сопротивления при последовательной схеме замещения. индуктивности или емкости, сопротивления потерь, модуляили фазы, добротности или тангенсаугла потерь, Цель изобретения - расширение области применения устройст 3 ОПИ САНИ К АВТОРСКОМУ ва, а также устранение погрешностиизмерения или контроля индуктивности и емкости. Для этого в устройстводополнительно введены повторитель 8напряжения, два вычитателя 2 и 5 исумматор 4. Кроме того, устройствосодержит блок 1 сравнения, выполненный в виде указателя квадратуры,фазосдвигатель 3, переключатели 6,9 и 10, источник 7, образцовый резистор 11 и измерительное комплексное сопротивление 12, Изменяя сопротивление образцового резистора ипараметры фазосдвигателя, можно привести выходное напряжение указателяквадратуры к нулю, получив при этомв измерительной схеме состояние квазиравновесия, 2 ил,(2) 15где Р, - сопротивление образцовогорезистора 11,г - сопротивление потерь измеряемогоо комплексного сопротив 20ления 12;х - реактивное сопротивление,1 =Г;х = ыЕ при измерении сопротивлений индуктивного характера, х =25 = -1/ыС при измерении сопротивленийемкостного характера,На выходе. повторителя 8 такженапряжение (2), а на выходе вычитателя 5 - напряжение30(3) 1 13669Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при раздепьном измерении или допусковом контроле параметров комплексного5сопротивления при последовательнойсхеме замещения, индуктивности илиемкости, сопротивления потерь, модуля и Фазы (добротности или тангенсаугла потерь).10Целью изобретения является расширение функциональных возможностей,устройства путем измерения индуктивности, добротности и модуля и устранение частотной погрешности измерения или контроля индуктивности и емкости,На Фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства (вариант) с блоком сравнения в виде указателя квадратуры; на Фиг, 2 - схема Фазосдвигателя для него,Устройство (Фиг. 1) содержит блоксравнения, выполненный в виде указателя 1 квадратуры, второй вычитатель2 имеет единичное усиление, фазосдвига. тель 3 - другую схему. Одинвход сумматора 4 подключен к выходупервого вычитателя 5, другой - к вы-ходу фазосдвигателя 3. Прямой входвторого вычитателя 2 подключен к выходу первого вычитателя 5, а инверсный - к выходу фазосдвигателя 3. Переключатель 6 подключает вход Фазосдвигателя. 3 к источнику 7 (при измерениях индуктивности, емкости и сопротивления потерь) или к выходу повторителя 8 (при других измерениях).Один вход указателя 1 переключателем9 подключен к выходу первого вычитателя 5 (при измерении модуля) или квыходу второго вычитателя 2 (при других измерениях), другой вход указателя 1 переключателем 10 подключен квыходу Фазосдвигателя 3 (при измерениях Фазы) или к выходу сумматора 4(при других измерениях), Устройствосодержит также образцовый резистор 1,измеряемое комплексное сопротивление 12.Замыканием ключей 13, 14 (фиг. 2)образуется схема для измерения индуктивности с помощью резистора 15и конденсатора 16, при измеренииемкости ключами 17 и 18 включаютсяэлементы 19 и 20, при измерении сопротивления потерь и модуля ключами13 и 18 подключаются резисторы 15 и20, при измерении добротности замы 49: 2кается ключ 18, а при измерении тангенса угла потерь - ключи 13, 14,18. Позицией 21 обозначен операционный усилитель,Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.Источник 7 вырабатывает напряжение Е с угловой частотой ы, на резисторе 11 образуется напряжениеБ = Е К/(К+г+1 х), (1) а на сопротивлении 12 - напряжение П = Е(г+1 х)/Ы+г+1 х),Б = КЦ=ЕКК/(К+г+,1 х) Сумматор 4 складывает напряжения с выхода вычитателя 5 и фазосдвигателя 3, Бычитатель 2 с единичным усилением от напряжения (3) вычитает выходное напряжение фазосдвигателя, вход которого подключен к источнику 7 (при измерениях индуктивности, емкости и сопротивления потерь) или к выходу повторителя 8 (при измерениях модуля и фазы) при срабатывании переключателя 6. Переключатель 9 подключает вход указателя 1 квадратуры к выходу вычитателя 2 (при измерениях модуля) или к выходу вычитателя 5 (при других измерениях). Переключатель 10 подключает другой вход указателя 1 к выходу фазосдвигателя 3 (при измерениях фазы) или к выходу сумматора 4 (при других измерениях), Указатель 1 квадратуры имеет выходное напряжение, равное нулю, если разность Фаз входных напряжений равна Т/2 (90 ), и меняет знак при отклонении ее в ту или иную сторону. Изменяя сопротивление образцового резистора 11 и параметры фазосдвигателя, можно привести выходное напря(15) Б = - Е 1 юС, В. жение указателя к нулю, т,е, получить в измерительной схеме состояниеквазиравновесия,Фазосдвигатель (фиг, 2) работаетследующим образом,Замкнув ключи 13 и 14, получиминвертирующий интегратор, усилениекоторого определяется равенством где С, - емкость конденсатора .16;К, - сопротивление резистора 15.Замкнув ключи 17 и 18, получим инвертирующий дифференциатор (сдвиг по фазе -90), усиление которого определено выражением где С - емкость конденсатора 19,К, - сопротивление 20, Используем его при измерениях емкости,Замкнув ключи 13 и 18, получим инвертирующий усилитель, усиление которого определено равенством Используем его при измерениях со -противления потерь и модуля,Замкнув ключ 18, получим каскадс комплексным усилением И= -3 ыс, Ко/(1+3 С 1 К 1)который позволяет изменять фазу напряжения от 0 до -90 изменением сопротивления резистора 15. Используем его при измерениях добротности.Замкнув ключи 13, 14 и 18, получим каскад с усилением И = . - В. /К(1+1 ыС;К,), (7) который позволяет изменять фазу его выходного напряжения от - Г до Г/2. Используем его при измерениях тангенса угла потерь.Итак, при измерении индуктивности вход фазосдвигателя 3 подключен к источнику 7 и напряжение наего выходе определено равенством У = 3 Е/ь)со К (8)Напряжение на выходе сумматора 4равно сумме напряжений (3) с выходавычитателя 5 и (8) и определяетсяравенствомБ = Е(К Киск -х+1(к+г)/ыс,к(К+-агссд х/(К+к) (10)5Это напряжение поступает на один входуказателя 1, на другой его вход идетнапряжение (3) с фазой= -агсс х/(К+г)5Разность фаз (11) и (12)М - =агсСд(К+г)/(ККис,к, -х)равна 7/2, если15х =ыс ККК,откуда при х =ы , получим условиеквазиравновесия по индуктивности Е = С,ККК ,(14) откуда видно, что уравновешивание можно вести, например, с помощью резистора 15, изменяя пределы измерения с помощью резистора 11,При измерении емкости выходное напряжение фазосдвигателя 3 опреде,ляется выражением ЗО,Оно складывается в сумматоре 4 с напряжением (3), в результате чего получается напряжение Б =Е(КК+(Х 1 ксх .3"С 1 ко(К+")/+юс,к,х) -агс Тд х/(К+г) (17) 4 О Это напряжение поступает на входуказателя 1, на другой вход которого идет напряжение (3) с фазой (11).Разность фаз (17) и (11) р 4=агс ос, К (К+г)/(Кк + 45 + цс К х) (18)равна Г/2, если Кк+Мс,к,х=0, откудапри х = -1/мс получим условие квази-равновесия по емкости С = С,К /КК, (19) откуда видно, что уравновешивание можно вести, изменяя сопротивление резистора 20 и меняя пределы измерения с помощью резистора 11.При измерении сопротивления потерьнапряжение фазосдвигателя 3 определяется равенствомЕКо 9 (20)5 13669а напряжение на выходе сумматора 4 -равенством-агс гд х/(К+г) (22)10 Это напряжение и напряжение (3) поступают на входы указателя 1. Разность фаз (22) и (11) а его фаза(34) откуда видно, что уравновешивание 25 можно вести с помощью К изменяяпределы измерения с помощью С,.При измерении тангенса угла потерь усиление фазосдвигателя определяется выражением (7), вход его подЗ 0 ключен к выходу повторителя, и напряжения на его выходе(34) с фазой а его фаза Р= Т(+агс гц х/г-агс гд х(К+г)- агс ГдыС К (35) Напряжения (34) и (3) поступают 40 на входы указателя 1, разность фазгКФ = ИСоКо,(36) 50 откуда видно, что органами уравновешивания являются С, и Р,55Устройство для раздельного измерения параметров комплексного сопротивления, содержащее источник синусоидального напряжения, образцовый-К,х)/(К+г+х) ср -ср = -агс Сд К х/(КК-К,(К+г (23) равна -Т/2, если КК=КО(К+г), откуда получаем условие квазиравновесия по сопротивлению потерь; г = К(К/Ко 1)=К(ККо/Ку)ь (24) из которого видно, что уравновешивание можно вести с .помощью Ко, изменяя пределы измерения с помощью К.При измерении модуля выходное напряжение фазосдвигателя определяется равенством Ц - -ЕК, (г+3 х) / (К+г+3 х),на выходе сумматора получается сумманапряжений (3) и (25) П = Е(КК-К,(г+1 х /(К+г+1 х) (26) Ч, = -агс гд К,х/КК-К,г)-агс гд х/(К+г) (27) Это напряжение поступает на один из входов указателя 1, на другой вход которого идет напряжение с выхода вычитателя 2, равное разности напряжений (3) и (25): Б = Е(КК-К(г+1 х/(К+г+х) (28) фаза которого= агс гд К,х/(КК + К,г) -агс гд х(К+г) (29) Разность фаз (27) и (29)Ч -М,= -агс гр 2 К,хг/(К К- -К,(х +г(30) равна -Й/2, если КК =К(х+г),где сумма в скобках - квадрат модуля комплексного сопротивления, поэтому мо- дуль откуда видно, что уравновешиваниеможно вести с помощью Кили Ко, изменяя пределы измерения с помощью К,49 6При измерении добротности усиление фазосдвигателя определяется равенством (6), вход его подключен к выходу повторителя 8, поэтому выходное напряжение его-агс гам С К (33) На один вход указателя 1 поступает этонапряжение, а на другой - напряжение (3), Разность фаз напряжений1366949 Составитель Л,Сорокинедактор А.Маковская Техред Л,Олийнык ректор М.Максимишинец Заказ 6835/45 Тираж 772 П ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., ддписно Проектная, 4 роизводственно-полиграфическое предприятие, г, ужгород,резистор и клеммы для подключения измеряемого комплексного сопротивления, соединенные последовательно, переключатели фазосдвигатель и укаЭ5 затель квадратуры, о т л и ч а ю - ш е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и исключения частотной погрешности, в него введены повторитель напряжения, два вычитателя и сумматор, причем первые входы второго вычитателя и сумматора соединены с выходом первого вычитателя, а вторые - с выходом фазосдвигателя, вход через второй переключатель подключен к выходу второго переключателя и к выходу фазосдвигателя, вход которого через третий переключатель подключен к выходу повторителя напряжения и к источнику синусоидального напряжения,а входы блока сравнения модулей напряжений через четвертый и пятый переключатели подключены к выходампервого и второго вычитателей, сумматора и фазосдвигателя, вход повторителя напряжения соединен с однойиз клемм для подключения измеряемогосопротивления, другая клемма заземлена, прямой вход первого вычитателяподключен к источнику синусоидального напряжения, а инверсный - к выходуповторителя напряжения, прямой входвторого вычитателя соединен с выходом фазосдвигателя, а инверсный - систочником синусоидального напряжения,