Способ измерения параметров нерезонансных двухполюсников

(19) О 01 В 27/О МИТЕТОТКРЫТИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТ ВТОРСКОМУ СВ и институт нефти ик, В.Г,Плотников, ергер и А.И.Ярухин вских Л,П. Опредеэлементн ых двухподат, 1986, с.36-42. ние то нерез(56) Кисслер В,ЮБораление параметров многолюсников. М,: Энергоиз 54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВНЕРЕЗОНАНСНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ(57) .Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметровкомплексных величин. Целью изобретения Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения параметров комплексных величин. лью изобретения является повышечности измерения двухэлементных нансных двухполюсников.фиг.1 приведена функциональная ческая схема устройства для изме- параметров нерезонансных двухпоов, реализующая способ измерения тров нерезонансных двухполюснифиг.2 - виды нерезонансных двухнтных двухполюс ников и их еристики; на фиг,3 и 4 - варианты ения устройства для измерения паов нерезонансных двухполюсников, ройство для измерения параметров нансных двухполюсников содержит электри рения люсник параме ков; на элеме характ выполн раметр Уст нерезоявляется повышение точности измерения двухэлементных нерезонансных двухполюсников. Изобретение включает последовательную подачу на исследуемый двухполюсник синусоидального сигнала частотой 1 и 12, измерения фазы р 1 и у 2 сигнала на выходе двухполюсника и определения параметров двухполюсника по результатам измерения. Особенностью изобретения является дополнительное измерение напряжений 01 и О 2 на входе и токов 11 и 2 на выходе двухполюсника и соответствующий выбор номиналов частот Т 1 и т 2 и.расчет параметров двухполюсника с учетом результатов дополнительных измерений токов и напряжений. 4 ил. контролируемый нерезонансный двухэлементный двухполюсник 1, управляемый кодом генератор 2 гармонических сигналов, вольтметр 3 с цифровым выходом, частотомер 4 с цифровым выходом, амперметр 5 с цифровым выходом, фазометр б с цифровым выходом, контроллер 7 (микро-ЭВМ). Кроме того, устройство дополнительно содержит(фиг,3 и 4) вольтметр 8 с цифровым выходом, операционный усилитель 9, резисторы 10 - 12, конденсатор 13, катушку 14 индуктивности.Генератор 2 соединен с двухполюсником 1, вольтметром 3, фазометром 6, частотомером 4. Выход двухполюсника 2 соединен с амперметром 5 и вторым входом фазометра б. Выходы вольтметра 3, частотомера 4, фазометра б и амперметра соединены с входами контроллера 7, Выходконтроллера 7 соединен с управляющимвходом генератора 2.Устройство для измерения параметровнерезонансных днухполюсников работаетследующим образом,Контроллер 7 задает рабочуо частоту вобласти средних частот , Генератор 2 подает сигналы заданной частоты на контролируемый днухполюсник 1, частотометр 4измеряет значение частоты гармоническогосигнала , фазометр б - значение фазовогосдвига р, вносимого двухзгемеТным двухполосником 1 на этой частоте, Эти данньеангоматически заося Ся в память контроллера (микро-Э В М) 7, по ним определяютопорнуо кругону;с частоту коп по ФормулеОопп = П Ж,гд.: л - маснтабиру,ощий коэффициент схе,1 Ы фГ,2).Уз условий ь-,ксимальной чувствитель.,г", и2Ях =БйО .,СдепяЮт ЧастОТЫ Щ ИО)2: Ж 1 = К 1 Й)пп,ы,9 = К 2"опНаг ример, для схемы 2 на фиг.2 причувствительностях Ь;,;Яв = 0,950,20)пп, Г)2= 5, О);.г 1,2 - козффиц и е Ты.Контроллер 7 задает последовательнозначения этих частот генератору 2, которыйв свою очередь последовательно подает сиГсо 1 дальнье сиГналы на дэухгОлОсик 1.Прн зтсм вольтметр 3 измеряет напряжения01,Ь на нходе двухполюсника 1, амперметр5 - ток 1,2 на выходе днухполюсника 1,астотсмео 4 измеряет значение частотыгармонического сигнала Т 1,Ь, фаэометр б -ЗнаЧОНИЕ фаэОНОГО СДНИГа Г)п., Р 2, ВНОСИМОго двухэлементным двухпогпосником 1 наи.экой и высокой частоте соответственно,По зг Гм данным контрол)0)ом 7 вычисля;отея параметры схемы замещения днухполюсника 1 по фоомулам, Гриведенным нас 1 Г,2 согласно представляемой схеме замещея, Например. ,для схемы 2 замещенияф-,2) вычисление параметрон схемы замещения Я и С производится по формулам;В = -цсозр 123 пО2 (ЩРассмотрим устростан,. приведенныена фиг.З и 4. Работа этих устройств аналоГична работе устройству на фиг,1. Отличиесостоит н следуощем: 3 уст)ОЙстне (Фиг.1)амгерметр 5 измеряет прстекающий ток,0 устройствах Фиг,3 и 4) этот ток и/эи:0;ощи операционного усилителя 9 и резистора 10 преобразуется в напряжение, которое измеряют вольтметром 8, Алгоритмработы всех устройств одинаков.Для устройства (ФИГ,З) параметры В и С5 вычисляются по формуламОь 10)1 В 0 зи ф)01В 1002В = - созрг,10Оь 2где В 10 - значение резистора 10;01 и 02 - напряжения, измеренныевольтметром 3 на частотах 11 и 12 соответственно;Оь 1,0 ь 2 - напряжения на выходе операционного усилителя, измеренные вольтметром 8, на тех же частотах;р 1 и 02 - фаэовые сдвиги измеряемойцепочки на частотах 11 и 12,Для устройства (фиг 4) параметры . и Ввычисляются по формулам:Оь 13 и бВ 10О 1 иОь 2 Сон 02В - ОВ 10Измерения и вычисления в устройстве(фиг,4) производят вручную.Докажем справедливость приведенныхматематических выражений на примере не 30 резонансного двухполюсника 2 фиг.2).Комплексное сопротивление 7 для этогообъектаВ(1)35 Модуль комплексного сопротивленияИ =ЯВ 2 С 2 + 1(2)Фазовый сдвиг, вносмый объектом в 40 электрическую цепь, определяется по ФормулеВеСон ф = - ф-, (3)где Ве(7) - действительная часть комплекс ного сопротинления.Подставляя формулы (2) и (1) в формулу(4)о)2 +150где т= ВС - постоянная времени,Величина т определяется из формулы4)т =55 Поскольку г для данного объекта величина постоянная, то справедливо соотношениеЯДоп ЦЯ(10) а параметры нерека определяются5 вательного соедиш 11011 зи зонансного д о формулам ения йи С1021Я = - р 1 11 г ВУХПОЛЮСНИ для последа Формулы (10), ( становке в формулы(8) и (9). На вычисленны мерения и рассчиты 1011иС частотах проводят и ают значения В и С:(13) 45 змерительного та точность извухполюсника в ВН в п11В 1для параллельного1011,- соз р 1; 111 021соз щ;12оединения . и Й02 длагаемом спо ся на частотах, желаемая максиь к параметрам21 з 1 п уг=2 К 62 .; е где и, у) - текущие значения круговой частоты и угла сдвига фазы;оЪп - опорная частота, при которой В=1/вС. ПосколькУ 19 УЪп =1, то ОЪп (5) Чувствительность определяется поформулам:/ з (6) ш й йф 5н) Рассчитывают значения кой частотВ 1 = К 1 Воп,са = Кгвоп.Коэффициенты М 1 и Мг мо вать в зависимости от жел тельности: цс)(11)1) получаются при под) и (7) соответственно 021жг В макетном образце устройства (фиг.2) достиг мерения двухэлементного пределах 01,Таким образом, в пр собе измерения проводя при которых достигается мальная чувствительностсхемы замещения и тем самым обеспечивается высокая точность измерений,Формула изобретения Способ измерения параметров нерезонансных двухполюсников, включающий последовательную подачу на исследуемый нерезонансный двухполюсник синусоидального сигнала частоты 11 и 12, измерение фазы р 1 и ог сигнала на выходе исследуемого нереэонансного двухполюсника для этих частот и определение искомых параметров по результатам измерений, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения двухэлементных нерезонансных двухполюсников. дополнительно измеряют напряжение 01 и 0 г на входе и токи 11 и 12 на выходе нерезонансного двухполюсника соответственно на частотах 11 и тг, причем частоты т 1 и тг определяют по формулам где а - масштабирующ акоп - опорная част извольно; у И в 1 сЯ и- для параллельного соедине 1011121 Р 2 1111 соз 01 10212 оследовательного соединения1674010 уйпбцаевюопь,гйг гг;г а ю Игг гггЛЮш гд яжг г уггг,г,г,гггггг уу,гЗ МуФвюУ г"Р 5и ггг угг,-т -М яр Х -уТгггггРедактор С,Лисина Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 2917 Тираж 401 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5