Устройство для измерения параметров комплексного сопротивления

(51)4 С 01 К ОСУДАРСТВЕНИЫЙ КО ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН ТЕТ СССРИ ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в мене 8.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ И МЕТРОВ КОМПЛЕКСНОГО С (57) Изобретение може зовано для получения в цифровой, так и в а Устройство .для измере комплексного сопротив ЗАВЕРЕНИЯ ПАРАОПРОТИВЛЕНИЯт быть испольрезультатов какналоговой форме,ния параметров держи ения(56) Алексеенко А. Г. и др. Прние прецизионных аналоговых инральных схем. - М. Радио и св1981Авторское свидетельство СССР, 765752, кл; С 01 К 27/02, 19 генераторсинусоидального напряжения, переключатели 4,.11, измерительную цепь 5, составленную объектом измерения и образцовым элементом, амплитудный и синхронные.детекторы 9 и 8, 10 соответственно, фазовращатель б, усилитель 7 напряжения,блок 12 вычитания, измерители 13-5отношения напряжений, управляемыймасштабный преобразователь 3, узел2 сравнения напряжений. Устройствопозволяет получить не только значения трех параметров комплексногосопротивления, представленного любойсхемой замещения и имеющего различный характер, но и сформировать два.активных сигнала - напряжения постоянного тока, пропорциональных двумнаиболее важным из них. 2 ил.Изобретение относится к областиэлектрических измерений и может бытьиспользовано для получения результатов как в цифровой, так и в аналоговой форме,Цель изобретения - расширениефункциоиальных возможностей устройства и повышение эффективности егоиспользования 10На фиг. 1 приведена структурнаясхема устройства; на Фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу,Устройство содержит генератор 1синусоидального напряжения, узел 2 15сравнения напряжений, управляемыймасштабный преобразователь 3, переключатель 4 с двумя парами неподвиг.ных 4.1 и 4.2 и одной парой подвижных 4.3 контактов, измерительную цепь 205, образованную объектом измерения2 д,(К и Х - составлякнцие) и образцовым элементом (например, резистором 2), Фазовращатель б на угол 90,усилитель 7 напряжения, синхронный 8 25и амплитудный 9 детекторы, синхронньйдетектор 10, дополнительный переключатель 11 с двумя неподвижными 11,1и 11,2 и одним подвижным 113 контак-.тами блок 12 вычитания напряжений и 30измерители 13-15 отношения напряжений,На диаграммах (фиг. 2) обозначены= Ц и Ц - сигналы на входе и вь 3ходе измерительной цепи 5 в началепроцесса измерения (т.е. в исходномсостоянии); Цв, Ц и Цю - выходныесигналы соответствующих узлов схемы (также в исходном состоянии). Кроме того, в следующих двух строках 40 (фиг. 2) приведены выходные сигналы узла 2 сравнения напряжения Они име " ют вид последовательности импульсов с переменной скважностью причем фронты этих импульсов совпадают с мо ., ментами пересечения напряжения Ц, либо с уровнем напряжения Цв, если переключатель ,1 находится в положе-. нии "1" (вторая строка на Фиг. 2), либо с уровнем напряжения Ц, если переключатель 1 находится в положе- нии "2" (третья строка на Фиг, 2).При появлении сигналов на выходе узла 2 запускается преобразователь 3, который начинает усиливать напря- жение Ц (К ) 1), Поскольку один из( 3сравниваемых сигналов постоянен, то Второй растет и длительность импульсов.Ц уменьшается, а при Ц = Ц, В. ф а ХВ. ф о= С 8 Ех Для получения уровней напряжений, пропорциональных значениям емкости С и 8 Я , необходимо на второй вход узла 2 сравнения напряжений подать сигнал с синхронного детактора Я, Чтобы убедиться в этом, устанавливают переключатель 11 в положение(либо Ц = Ц 1 ) регулировка К прекращается, В этом случае Ц = 0 и вцепи 5 устанавливается новое состояние которое характеризуется при первом положении переключателя 11 сигналами цц, цв, ц, иЦ, (фиг.2),причем Ц, Ц - Ц сов У -- ЦЦ . При переключении в положение"2" новое состояние цепи 5 характеризуется сигналами Ц 3 Ф Ц," Ф ЦВ у Ц,Осюи ЦаУстройство работает следующим образом,В исходном состоянии коэффициентпередачи преобразователя 3 равен единице, т,к.К = 1, Пусть требуетсяизмерить параметры объекта 2 , имеющего последовательную схему замещения К и Х, В этом случае переключатель 4 должен быть установлен в лоложение "1" (как показано на фиг. 1).Сигнал с генератора подается на узел2 сравнения, измерительную цепь 5,фазовращатель б и синхронный детектор10. Напряжение с цепи 5, т.е. ц= Ц , поступает на амплитудный детектор 9 и на управляющий вход синхронного детектора 8, На управляющийвход синхронного детектора 10 подается напряжение усилителя 7 напряжения, коэффициент усиления которогоравен 2,Напряжения с амплитудного 9 исинхронного 10 детекторов поступаютна блок 12 вычитания, Напряжения ссинхронного детектора 8 и блока 12вычитания напряжений попарно подаются в измерители 13 - 15 отношениянапряжений. Результатом работы последних узлов является получение значений реактивной и активной составляющих 2 и тангенса угла диэлектрических потерь 8 б (добротности 0),т,е.6831 осле регулировки значения К. по 3лучают на выходах детекторов 8 и блока 12 вычитания новые сигналы, т.е.// //Гг и Б, , которые после подстановки в них значения К , найденного из (4) при Б = О, становятся равными=-= И - 1.ЯОЬ 1 м КК Мх5Этот процесс регулировки не отражается на результатах измерений,проведенных с помощью измерителей13-15, поскольку отношения напряже// // хний Б"/Б, и Б /Б также равнысоответственно Х/К, и д б (1/О).Аналогично устройство работает приизмерении объекта с параллельнойсхемой замещения 2. В этом случае 25 .переключатель Ь должен быть установлен в положение "2". 9 3 4 е 30(3) Кх 1 г К 3 111 е вь аже значение Кз, полу из р ни я(2) при Ог = О. 3Работа новых узло не отражаетсяна процессе измерения значений тавля щих Ххх Кх и Еа Ях х осущест ляемого с помощью измерителей 13 15 отношения напряжений. В этом можно 4убедиться, составив отношения напряжений 0 в/П 91 Пг/П 9 и П 1 г /П 6зультате получают те же величины,т.е. Кц= Х,/К с,= К /К, иф = К/Х д Ех (1/, которые 4не зависят от уровней обрабатываемыхнапряжений и амплитуды напряжения питания,Чтобь получить уровни напряжений,пропорциональных значениям составляющих Х и К комппексного сопротивления Еобъекта, требуется перевестипереключатель, 11 в положение "2",Тогда с помощью узла 2 сравнения формируется сигнал, равный в сос 5 Пг 3(соединяют к/птакт 1.3 с контактом1,), Тогда с помощью узла 2 сравнения формируется сигнал, в общем случае равный= Ц- К Б, з 1 п / (2) Хгде 4 = агсц - фазовыйК,+К.угол напряжения 0Этот сигнал поступает в управляемый масштабный преобразователь 3 и изменяет его коэффициент передачи в направлении уменьшения значения Б При Бг = О компенсация разбапанса цепи 5 прекращается и на выходах детектора 1 О и блока 12 вычитания получают новые сигналы, равные соотВетственно 9 = 13, н Х "1,РоотсихБдП,Тд Ях щ П, 1/О. Для доказательства достаточно подставить в выражения для сигналов 119 и Бг, имеющих вид Установив в этом случае переключатель 1 в положение , наряду с сигналами ьз= К,/Х, с, = К/Ки 0"16 = Хх/К= х, получают напряжения, равные соответственно 09А установив переключатель 11 в положение "2", с выходов синхронного детектора 8 и блока 12 вычитания получают напряжения, равные: П 9 = /, К,/Х, и К =Ц, К/К.Формирование дополнительных сигналов и в этом случае не отражаетсяна работе измерителей 13-15 отношения напряжений, так как их показанияостаются неизменными не только поокончании процесса компенсации разбаланса цепи 5, но и в процессе регулировки значения К, Таким образомпредложенное устройство позволяетполучить не только значения трех параметров комплексного сопротивленияЕ, представленного любой схемой замещения и имеющего различный характер, но и сформировать два активныхсигнала - напряжения постоянного тока, пропорциональных двум наиболееважным из них. 1 ри необходимости последние могу быть пропорциональны емкости (индуктивности).Формула изобретенияУстройство для измерения параметров комплексного сопротивления, содержащее генератор синусоидального напряжения,- переключатель с двумя парами неподвижных и одной парой подвижных контактов, измерительную цепь, образованную последовательно соедиенными объектом измерения и образцом элементом и подключенную к конактам подвижной пары переключателя, мплитудный и два синхронных детектоа, фазовращатель, усилитель напряжея, блок вычитания и три измерителя тношения напряжений, выход измери" ельной цепи непосредственно подклю" ен к входу амплитудного и управляюему входу первого синхронного деекторов, а через усилитель напряжея - к управляющему входу второгонхронного детектора, информационе входы синхронных детекторов, у ервого через фазовращатель и у втоого непосредственно, подключены к ервому контакту первой неподвижной ары переключателя и второму контак" у второй неподвижной, пары переключаеля, входы блока вычитания соединенывыходами амплитудного и второго синхронного детекторов, входы измерителей отношения напряжений попарноподключены к выходам блока вычитания,первого синхронного и амплитудногодетекторов, отличающеесятем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения эффективности его использования путем1 О получения, уровней напряжения, пропорциональных измеряемым параметрам,внего введены управляемый масштабный преобразователь, узел сравнениянапряжений и дополнительный переключатель, подвижный контакт которогосоединен с одним из входов узла сравнения напряжений, а неподвижные контакты дополнительного переключателяподключены к выходам первого синхронного и амплитудного детекторов,другой вход узла сравнения напряжений и информационный вход управляемого масштабного преобразователя соединены с выходом генератора, выход узла сравнения напряжений подключен куправляющему входу управляемогомасштабного преобразователя, выходкоторого соединен с входом фазовращателя и управляющим входом второгосинхронного детектора,431683 Составитель И. КозловТехред Л,Олийнык КорректорС. Черни Ред О ецк аз 3650 изводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,Ти ВНИИПИ Го по дел 035, Москаж 772ударственногом изобретенийа, Ж, Раушс 11 одпи сно еомитета СССРоткрытийая наб., д, 4/