Компенсационный импедансметр

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53) УДК 621.317, .3(088.8) до делам каобретеккй к открытка. Волохи Киевский ордена Ленина политехнический институт50-летия Великой Октябрьской социалистической революц 71) Заявител ИМ П ЕДАНСМ Ет 54) КОМПЕНСАЦИОННЫ носится к области алек- техники и может быть е определения составляю- н сопротивления после- "п етырехполюс ников.5т Изобретение от троиэмерительной использова но длящих комплексног дующих двух - и теля являей- раэования игналов на%, обуслов ньтх хара,. остью диодностью длио измер ость пре отных с ту до 1 атком этог я погреши высокочасочную частоеидентич нос смесителей, таристик,Недос больш мп вания провход- денначас- . теров.ных я нтикхарак диод елинейн абильИзвестен измеритель активной и реактивной составляюших комплексного сопротйвления, содержащий опорйый генератор, включенный последовательно с эталонным сопротивлением и внешними зажимами для подключения комплексного сопротивления, дифференциальный усилитель, выходной сигнал которого пропорционален току, проходящемучерез эталонное сопротивление, усилители-ограничители, фаэочувствительные усилители и индикаторы активной и . реактивной составляющих импеданса Щ,Недостатком измерителя является большая погрешность измерения в широком частотном диапазоне из-за щунтиро измеряемого импеданса собственным ным сопротивлением и возникновения азотных погрешностей отдельных блок Наиболее близким техническим решеним к изобретению является измеритель раэости фаэ (комбинированный ФК 2-12 озволяюший измерять комплексные сопроивления, состоящий из задающего генератора, включенного с последовательно соединенными эталонным резистором и внешними зажимами, к которым подключается измеряемое сопротивление, и измерителя," содержащего первый смеситель, первый ,видеоусилитель, усилитель-ограничитель, фазовый детектор, перестраиваемый генератор, формирователь строб-импульсов, второй смеситель, второй видеоуойлитель, опорный генератор, а также детектор амплитуды и детектор фазы 2 .3 73786тельности строб-импульсов, а также ихамплитудеМалое быстродействие (0,8-1 с) из-мерителя определяется возможным срывомпетли ФАПЧ иэ синхронизма при настройке промежуточной частоты на частоту опорного сигнала,Цель изобретения - повышение точнос-ти и быстродействия измерения.Поставленная цель достигается тем, . 10что в компенсационный импедансметр, содержащий задаюший генератор, включающий синтезатор частоты гетеродина, эталонный резистор, один вывод которогосоединен, с внешним зажимом для подклю- ,дчения измеряемого импеданса и с сигнвльным каналом импенаансметра, опорный канал последнего соединен с другим выво дом эталонного резистора, генератор фиксированной частоты и блок измерения, сиг. 20нальный и опорный каналы содержат смеситель, выход которого соеаинен с входомусилителя небаланса, введены аттенюатор,а в сигнальный и опорные каналы дополнительный смеситель, дополнительный усилитель небаланса, управляемый фазоврашатель, управляемый делитель напряженияи блок формирования строб-импульсов, Вопорном канале выход усилителя небалан-са соединен с одним из входов управляемоЗОго фазоврашателя, выход последнего соединен с одним иэ входов управляемого делителя напряжения, выход которого соединенс первым входом блока формированиястроб-импульсов, с одним из входов блока35измерения, с первым входом дополнительного смесителя, второй ехоа которого соединен с одним входом смесителя, другойвход последнего и третий вход дополнительного смесителя, соответственно соедииены с выходами блока формированиястроб-импульсов, а выход дополнительногосмесителя соединен с входом дополнительного усилителя небаланса, выход которогосоединен с другим входом управляемого45делителя .напряжения. В сигнальном канале выход усилителя небаланса соединенс одним из входов управляемого фазоврашателя, выход которого соединен с другимвходом блока измерения, с одним из входовблока формирования строб-импульсови с первым входом дополнительного смеситела, выход которого через дополнительный усилитель небаланса соединен с одним из входов управляемого делителя на-.55пряжения. Второй вход дополнительногосмесителя соединен с одним из входовсмесителя, другой вход последнего и тре фатий вход дополнительного смесителя соответственно соединены с выходами блокаформирования строб-импульсов, при этомуправляемый фаэовращатель опорного канала непосредственно, а сигнального канала через аттенкатор соединены с выходом генератора опорной частоты. Другиевходы блока формирования строб-импульсов сигнального и опорного каналов соединены с выходом синтезатора частоты гетеродина, а другой вход управляемого де-,лителя напряжения сигнального канала соединен с выходом задающего генератора,а выхоа с входом опорного канала,На чертеже приведена функциональнаяэлектрическая схема компенсационногоимпеаансметра,ВКомпенсационный импендансметр содержит задаюший генератор 1, опорный канал2, сигнальный канал 3, уйравляемый де-,литель 4 напряжения, выход которого непосредственно подключен к смесителю 8и дополнительному смесителю 6, и черезэталонный резистор 7 к внешним зажимам,импедансмЬтра, измеряемый импедансметр8, подключенный к аополнительному смесителю 9 и смесителю 10, генератор 11фиксированной частоты, подключенный через управляемый фазовращатель 12, управляемый аелитегп; 13 напряжения к дополнительному смесителю 6, блоку 14 формирования строб-импульсов и к блоку 18измерения, а также через аттенюатор 16,управляемый фазоврашвтель 17 к дополнительному смесителю 9, блоку 18 форми 1.рования строб-импульсов и к другому входу блока 18 измерений. Синтезатор 19частоты гетероаина, включенный в генератор 1, соеаинен через блок 14 формирования строб-импульсов с вторыми входамисмесителя 8 и дополнительного смесителя6, а также через блок 18 формированиястроб-импульсов с дополнительным смесителем 9 и смесителем 10. Кроме того,выход смеситепя 8 через усилитель 20некомпенсвции подключен к управляющемуфазоврашателю 12. Выход дополнительно/го смесителя 6 подключен через дополнительный усилитель 21 некомпенсацни куправляющему делителю 13. Выход дополнительного смесителя 9 через дополнительный усилитель 22 некомпенсации подключен к управляемому делителю 4 напряжения. Выход смесителя 10 через усилитель23 некомпенсации подключен к управляюшему фаэоврашателю 17.гвКомпенсационный импендансметр работает следующим образом,9 6Заданное напряжение низкой фиксированной частоты О 5 ., снимаемое с генерастора 11 фиксированной частоты 11 подаетсяна аттенюатор 16, на выходе которого предварительно устанавливается опре-деленное нормированное и испытуемое напряжение.С выхода аттенюатора 16 это напряжение поступает через управляемый фазоврашатель 17 на блок формирования строб- импульсов сигнального канала 3, который формирует строб-импупьс в момент перехода через нуль заданного напряжения 0, который стробирует всмесителе 10 вы сокочастотное напряжение сигнального каФнала 3Напряжение некомпенсации усиливается усилителем 20 некомпенса 1ции и поступает на упраыяемый фазоврашатепь 17, который изменяет фазу заданного напряжения О . сигнального канала 3 относительно высокочастотного сигнала Ос до тех пор, пока .строб-импульс проходящий в момент перехода через нуль заданного напряжения 0 .не совпадаетсс моментом перехода через нуль высокочастотного сигнала 0 сОдновременно строб-импульсом, сдвинутым на четверть периода относительно нулевого строб-импульса, сформированного в блоке 18 формирования строб-импульсов, стробируются в дополнительном смесителе 9 амплитудное значение высокочастотного напряжения сигнального канала, 3 Ц и амплитуда заданного нормированного напряжения, снимаемого через управ ляемый фаэовращатепь 17 с аттенюатора 16, Напряжение некомпенсации в случае неравенства амплитуд ,через дополнительный усилитель 22 некомпенсации изменяет козффициент деления управляемого делителя напряжения до тех пор пока ампли- туда заданного нормированного напрякения 0не будет равна амплитуде 0 с сигнального канала.Таким образом, амплитудные фазовые соотношения высокочастотных сигналов автоматически переносятся на низкую фиксированную частоту заданного напряжения опорного и сигнального каналов 2, 3,В блоке 15 измеренийизмеряются амплитуды напряжений опорного и сигнального каналов 2, 3, а также и фаза, после чего определяются составляющие комплексного сопротивления по заданной программе,Таким образом, повышение точности измерения импульса осуществляются за счет повышения точности преобразования амплитуднофазовых соотношений высокоБ 73786Высокочастотный синусоидальный сигнал, снимаемый с задающего генератора.1, через управляемый делитель 4 напряжения и эталонный резистор 7 поступаетна измеряемый импедансметр 8,5Напряжение опорного канала 2 0поступает на смеситель 5 и дополнительныйсмеситель 6, а напряжение сигнальногоканала 3 О - на дополнительный смеситель 9 и смеситель 10, ОС генератора 1 1 фиксированной частоты низкочастотный синусоидапьный сигналпоступает через управляемый фазовраща тель 12 управляемый делитель 13 напряжения на блок 14 формирования стробимпульсов. Блок формирования строб-импульсов формирует строб-импульс в момент перехода заданного О напряжения через нуль, который стробирует в смесителе 5 высокочастотный сигнал 0 оп , 20В случае, если переходы через нуль высокочастотного опорного сигнала заданногонапряжения, а также момент появлениястроб-импульса не совпадают, появляетсянапряжение компенсации, которое подается через усилитель 20 некомпенсации науправляемый фаэовращатепь 12,Управляемый фазовращатель 12 изменяет фазу заданного напряжения О 5 дотех пор пока строб импульс, формируемый Э 0блоком 14 формирования строб-импульсовв момент перехода через нуль заданногонапряжения Ц не совпадает с пере- .орходом через нуль высокочастотного сигнала 0 . Тогда на выходе сигнала 5 на- З 5овпряжение некомпенсации будет минималь.ным. Это есть компенсационная схема,которая автоматически привязывает нульзаданного напряжения 0 к нулю высокочастотного сигнала.Одновременно. строб-импульсом, сдвинутым на четверть периода относительно нулевого строб-импульса, стробируются вдополнительном с лесителе 6 амплитудныезначения заданного 0 и высокочас5 оптотного синусоидапьного напряжения Оо,и в случае их неравенства напряжение некомпенсации усиленного дополнительным. усилителем 21 некомпенсации подаетсяна управляемый усилитель 13 напряжения 5 цкоторый изменяет амплитуду заданного4напряжения Ц опорного канала 9 по5 оьполной компейсации. Таким образом, схема автоматически привчзывает фазу задан. ного напряжении О 5 к фазе. высоко 5орчастотного сигнала 0 а также и выравнивает их амплитуду. Аналогичные процессы происходят и в сигнальном канале 3,73786частотных сигналов на низкую частоту заданного напряжения. Погрешность измерения при этом может составить 0,8-0,1%по сравнению с прототипом уменьшенав 10-18 раз. Это достигается за счеткомлесади мгновенных значений высокочастотного и заданного низкочастотногонапряжений в моменты стробировання,Быстродействие в предлагаемом компенсациоином импеаансметре выше, чем,у прототипа и может достигать 1020 мкс, когда как у прототипа составля-ет 0,8-1 с. Компеисвпионный импедансметр, содер- ч жаший задающий генератор, включающийса синтезатор частоты гетеролина, эталон м ный резистор один вывод которого соеди- д нен с внешним зажимом для подключения н эмеряемоГо импеданса и с сигнальным ка- сл налом импендансметра, опорный канал по- с следего соединен с другим выводом эта х лонного резистора, генератор фиксирован- с ной частоты и блок измерения, сигнальный оп и опорный каналы содержат смеситель, на выход которого соединен с входом усилителя небаланса, о т л и ч а ю щ и й с я Зо тем, что, сцелью повышения точности измерения и быстродействия, в него введены аттенюатор, а в сигнальный и опорные каналы-дополнительный смеситель, дополнительный усилитель небаланса, управля- щ емый фаэоврашатель, управляемый делитель напряжения и блок формированиестроб импульсов, причем в опорном канале выход усилителя небаланса соединен. с одним иэ входов управляемого фаэовра шатела, выход последнего соединен с одм из входов управляемого делителя напряжения строб-импульсов, а одним иэ входов блока измерения, с первым,входом доформула изобретения 98Молятельного смесителя, второй вход колорого соедйнен с одним входом смесителя, другой вход последнего и третий входдополнительного смесителя,соответственно соединены с выходами блока формиро-,вания строб-импульсов, а выход дополнительного смесителя соединен с входомаополнительного усилителя небаланса,. вы-ход которого соединен с другим входомуправляемого делителя напряжения, в сигнальном канале выход усилителя небаланса соединен с одним из входов управляемого фазовраййФйщ" выход которого соединен с другим входом блока измерения,с одним из входов блока формированиястроб-импульсов и с первым вхоаом дополнительного смесителя, выход которогоерез дополнительный усилитель небалансоединен с баним,иэ входов управляеого делителя, напряжения, второй вхоаополнительного смеситепя соединен с оаим из ьхоаов смесителя, другой вхоа поеднего и третий вход дополнительногомесителя соответственно соединены с выодами блока формирования строб-импульов, при этом управляемый фазоврашательорного канала непосредственно, а сигльного канала через аттенюатор соединены с выходом генератора опорной частоты, другие входы блока формированиястроб-импульсов сигнального и опорногоканалов соединены с выходом синтезаторачастоты гетеродина, а аругой выход управляемого делителя напряжения сигнального канала соединен с выходом задающегогенератора, а выход с входом ойорногоканала.Источники информации,принятые во внимание.при экспертизе1, Патент СВА М 3284705,кл, 324-57, 08,11.66 (аналог),2, фаэометр ФК 2-12, Каталог, Т 3,Иза. радиопромышленности, М 1973,с. 16 (прототип).