Устройство для измерения электрических величин

Номер патента: 687411

Авторы: Дмитриев, Чубаров, Шабанов

ZIP архив

Текст

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(23) ПриоритетОпу 7/00 Гаеудврстненньй немет СССР не делам нзоеретеннй н аткритнй,79 72) Авторы изобретени ф, Чубаро уйбышевский политехнический институт им. В.(71) Заявител йбыше 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИ Изобретение относится змерительниве альочнос ной технике, в частности к у рсным приборам, измеряюшим постоянные,импульсные, переменные напряжения и сопротивленияя.Известно устройство для измеренияэлектрических величин, содержашее блоксравнения, генератор стабильной частоты,счетчик и генератор линейно-изменяюшегося напряжения 11,Недостатками известного устройстваявляются сложность конструкции и сравнительно низкая точность измерения. Известно устройство, содержашее бло сравнения, генератор высокой частоты, генератор линейно-изменяюшегося напряжения и счетчик 21.Недостатками этого устройства являются возможность измерения только сопротивления, сложность конструкции и сравнительно низкая точность.Цель изобретения - повышение т ти и расширение функциональных возмождмитриев и В. А, Шабанов ностей за счет изменения напряжения различной формы,Йля этого предлагаемое устройство,содержащее генератор высокочастотногонапряжения, счетчик импульсов и генератор линейно-изменяющегося напряжения,снабжено радиочастотным преобразователем, переключателем с четырьмя коммутационными элементами и ЯС фильтром,причем выход генератора высокочастотнэ.го напряжения подключен к первому входурадиочастотного преобразователя первыйвыход которого через фильтр соединен свходом генератора линейно-изменяющегосянапряжения, второй вход радиочастотногопреобразователя через входные клеммыдля подключения исследуемых резисторов,зашунтированные нормально замкнутым первым коммутационным элементом переключателя, подсоединен к первому выходу генератора линейно-изменяюшегося напряжения, второй выход генератора линейноизменяюшегося напряжения соединен черезнормально замкнутый второй коммутапион3 6874ный алемент переключателя к третьемувходу радиочастотного преобразователя,а через нормально разомкйутый третийкоммутационный алемент переключателяк входной клемме для подключенияисследуемых напряжений, другая клеммасоединена с третьим входом радиочастотного преобразователя, второй выход которого через нормально разомкнутый четвертый коммутационный алемент переключателя подключен к входу счетчика импульсов, все коммутапионные элементыпереключателя механически связаны.Радиочастотный преобразователь выполнен на биполярном транзисторе, коллектор и база которого соединены черезпоследовательно включенные первые конденсатор и резистор, а амиттер и базапоследовательно соединены через переменный резистор и параллельно включенныеиндуктивность и второй конденсатор, базабиполярного транзистора через диод образует второй выход преобразователя, первый вход преобразователя - общая точкасоединения первого резистора и первого25конденсатора, второй вход и первый выходсоответственно аммитер и коллектор биполярного транзистора, а третий - общаяточка соединения переменного резистора30и индуктивности.Сущность изобретения заключается втом, что устройство снабжено радиочастотным преобразователем, питаемым генератором высокочастотного напряжения,причем управляемый генератор линейно 35изменяющегося напряжения и источникизмеряемого напряжения подключены квходной эмиттерной цепи преобразователя,его управляющая коллекторная выходнаяцепь через фильтр соединена с входом генератора линейно-изменяюшегося напряжения, а выход преобразователя связан с;входом счетчика; в режиме изменения сопротивления измеряемое сопротивлениевключается в цепь, соединяющую выходгенератора линейного напряжения и входпреобразователя,На фиг. 1 изображена функциональнаясхема предлагаемого устройства; на фиг,2 - частотная характеристика преобразователя.Устройство для измерения алектрических величин состоит из генератора высокочастотного напряжения 1; счетчика импульсов 2; генератора 3 линейно-изменяющегося напряжения; радиочастотногопреобразователя 4 с входящим в него биполярным транзистором 5, первым 6 и 11вторым 7 конденсаторами, первым резистором 8, переменным резистором 9, индуктивностью 10 и диодом 11; фильтра12 с входящим в него фитрующим конденсатором 13, резистором 14 и конденсатором 15; клеммы для подключения исследуемых напряжений 16 и резисторов17; переключателя 18 с четырьмя коммутационными элементами 19-22.Устройство работает следующим образом,При включении генератора 1 напряжение подается на преобразователь, Еслиего величина выше порога отпирания транзистора 5, а частота колебаний входит вполосу пропускания контура 10,7, то транзистор 5 отпирается.В момент отпирания транзистора входное сопротивление транзисторного каскада становится нелинейным, причем составляющими его компонентами являются отрицательное активное сопротивление, нелинейная емкость и нелинейная индуктивность, Отрицательное входное сопротивление значительно увеличивает добротностьконтура, что ведет к еще большему увеличению входного сигнала и отпираниютранзистора. Нелинейные индуктивностьи емкость, включаясь параллельно в контур 7,10, деформируют частотную характеристику (см. фиг. 2, где у - частотнаяхарактеристика контура до отпирания тран тзистора 5, а И - П частотные характеристики контура после отпирания транзистора), Частоту настройки контура х выбирают равной частоте 1 напряжения, генерируемого генератором 1, т. е, 11(см. фиг. 2), Изменяя величину резистора 9, добиваются такого режима работы преобразователя, чтобы полоса пропускания была минимальной, но не равнойнулю (см, фиг. 2; характеристика Ц ),при условии, что в генераторе 3 произведен "сброс" и выходное напряжение0 = О, Процесс измерения разделяетсяна два этапа: установку нулевой точкишкалы" и изменение электрической величины.Установка "нулевой точки шкалы начинается с подачи импульса пуск на генератор 3. В этот момент начинаетсяувеличение компенсационного напряженияУимеющего полярность, указанную нафиг, 1. Увеличение запирающего напряжения ведет к уменьшению полосы пропускания характеристики до нуля (характеристика Т ). Как только полоса пропускания станет равной нулю, напряжение на68745контуре уменьшается с 0 до 0 и транзистор 5 запирается. В этот момент в результате параметрического эффекта на коллекторе образуется отрицательный импульс, который, проходя через фильтр 12, поступает на вход генератора линейноизменяюшегося напряжения и останавливает рост линейного напряжения О.Установленное напряжение О является начальным напряжением, характеризук шим "нулевую точку шкалы измеряемой величины (сопротивления или напряжения).Перед измерением сопротивления Я , подключенного последовательно во входную цепь преобразователя, осушествляется сброс счетчика 2; и затем размыкаются шунтируюшие контакты 19.Наличие измеряемого сопротивления % уменьшает отрицательный потенциал на эмиттере транзистора 5, он отпирается, полоса пропускания контура расширяется (см. фиг, 2, характеристика М ), и напряжение на контуре возрастает от 13 до У . Положительный параметрический импульс с коллектора транзистора запускает генератор 3, и начинается дальнейшее увеличение запирающего напряжения як, В это время на счетчик 2 поступают счетные импульсы. Счет импульсов зо осуществляется до тех пор, пока дополнительно возросшее напряжение Оне уменьшит полосы пропускания до йуля (см. фиг. 2, характеристика 1 ) и не сорвет колебания на контуре с У 1 до Ю, З 5 В этот момент отрицательный параметрический импульс останавливает рост Цка счет импульсов счетчиком 2 прекрашается. Число импульсов, прошедших в счетчик 2 за время измерения, пропорционально 40 величине Ях . Возможно параллельное подключение Ярезистора 9 и 9 но тогда результа измерения пропорционален проводимости -Х45Перед измерением напряжения Цосуществляются установка "нулевой точки шкалы, "сброс" счетчика 2 и включение переключателя 18. Напряжение /к отпирает транзистор 5, полоса пропускания контура расширяется (см, фиг, 2, характеристика), и напряжение на контуре возрастает с Ц до 1, Положительный параметрический импульс запускает генератор 3, и У увеличивается. На счетчик 2 поступают счетные импульсы, При измерении постоянного напряжения счет импульсов осушествляется до тех пор, пока дополнительно возросшее напряжение У не 11 6станет равным УХчто соответствует срыву колебаний на контуре и прекрашьнию роста напряжения ОПри измерении импульсного или переменного напряжения полоса пропускания преобразователя изменяется не только за счет изменения Ы, но и за счет изменения в положительные полпериоца напряжения 0 . В связи с этим может оказаться, что за время действия импульса или первого полпериода полной компенсации амплитуды не происходит, преобразователь отключается, прекращая рост У и счет импульсов, С приходом следующей положительной полуволны преобразователь включается, снова начинаются увеличение О,счет импульсов и затем срыв колебаний, останов Ци т, д, Как только преобразователь прекращает срабатывать в положительные полпериода, амплитуда напряжения Ю оказывается равной напряжению Ои соответствует числу импульсов, прошедщих на счетчик,Точность измерения устройства для измерения электрических величин значительно повышается, так как вместо двух сравнивающих устройств и нескольких функциональных узлов оно снабжено одним многофункциональным преобразователем, что одновременно упрошает прибор. При этом функциональная схема такова, что сразу же за установкой нулевой гочки шкылы" следует процесс измерения 3, или Ц причем установка фнуляф и компенсация в момент окончании измерения происходят при одном и том же напряжении, т. е. в одной и той же точке. Это позволяет исключить погрешность от изменения и нелинейности параметров всех элементов устройства. Так как сравнение и компенсация Яи У производятся в линейных цепях, шкала всего измерительного устройства линейна в любом допустимом диапазоне измерения, Устройство измеряет сопротивления от единиц Ом до сотен и тысяч КОм без переключения диапазона. Динамический диапазон измеряемых напряжений У ограничен допустимыми напряжениями на базе транзистора, Быстродействие устройств ограничи- вается лишь скоростью счета импульсов счетчиком, так как скорость срабатывания преобразователя "напряжение-полоса- пачка импульсов" как и любой параметрической системы, ограничивается несколькими десятками наносекунд.7 687411Ф ормула изобретениякле 1. Устройство для измерения электрических величин, содержашее генератор высокочастотного напряжения, счетчик импульсов и генератор линейно-изменяющегося напряжения, о т л и ч а ю ш ее с я тем, что, с пелью повышения точности и расширения функциональных возможностей засчет изменения напряжения 0 различной формы, оно снабжено радиочастотным преобразователем, переключателем с четырьмя механически связаннымикоммутационными элементами и ЫС-фильтром, причем выход генератора высокочастотно-го напряжения подключен к первому входу радиочастотного преобразователя, первый.выход которого через фильтр соединен с входом генератора линейно-изменяюшегося напряжения, второй вход радиочас- о тотного преобразователя через входные клеммы для подключения исследуемых резистором, зашунтированные нормально замкнутым первым коммутационным элементом переключателя, подсоединен к первому выходу генератора линейно-изменяюшегося напряжения, второй выход генератора линейно-изменяющегося напряжения соединен через нормально замкнутый второй коммутационный элемент переключате 30 ля к третьему входу радиочастотного преобразователя, а через нормально разомкнутый третий коммутационный элемент переключателя - к входной клемме для подключения исследуемых напряжений, другая З 5 мма которого соединена с третьим входом радиочастотного преобразователя, второй выход которого через нормально рзомкнутый четвертый коммутационный.элемент переключателя подключен к входусчетчика импульсов, все коммутационныеэлементы переключателя механически связаны.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что радиочастотный преобразователь выполнен на биполярномтранзисторе, коллектор и база которогосоединены через последовательно включенные первые конденсатор и резистор, аэмиттер и база последовательно соединены через переменный резистор и параллельно включенные индуктивность и второйконденсатор, база биполярного транзистора через диод образует второйвыходпреобразователя, первый вход преобразователя - обшая точка соединения первого резистора и первого конденсатора, второцвход и первый выход - соответственноэмиттер и коллектор биполярного транзистора, а третий вход - обшая точка соединения переменного резистора и индуктивнос тиИсточники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Бутусов И, В, "Измерительные информационные системы", П., фНедраф,, 1970, с. 265,2. Авторское свидетельство СССРМ 313174, кл. б 01 Р 27/00,27. 05. 70,Составитель М, БарашковРедактор Т. Иванова Техред И. АсталошКорректор А. ГриценкоЗаказ 5572/43 Тираж 1090 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раущская наб д, 4/5 Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная 4

Смотреть

Заявка

2308170, 06.01.1976

КУЙБЫШЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. В. В. КУЙБЫШЕВА

ЧУБАРОВ ЮРИЙ ФЕДОРОВИЧ, ДМИТРИЕВ ВАСИЛИЙ ДМИТРИЕВИЧ, ШАБАНОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСЕЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01R 27/00

Метки: величин, электрических

Опубликовано: 25.09.1979

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-687411-ustrojjstvo-dlya-izmereniya-ehlektricheskikh-velichin.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для измерения электрических величин</a>

Похожие патенты