Способ измерения величин состав-ляющих комплексного сопротивлениядвухполюсника

(22) Заявлено 070776 (21) 2380702/18-21 (53)М. Кд. Союз Светсних Социалистических РеспубликС 01 В 27/02 с присоединением заявккм М 2420387/21 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийОпубликовано 2301.81. Бюллетень М 3 Дате опубликования описания 2.30 181 А,ф, Прокунцев, Г, И, Шаронов, Л, И, Дубровина, В,И, Коротков и В,А, Волков(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИН СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВУХПОЛЮСНИКА Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к областиизмерения и контроля составляющихкомплексного сопротивления, и можетбыть использовано для построенияавтоматических измерителей абсолют-.ного значения любой из составляющихи для построения преобразователейабсолютного значения величин составляющих комплексного сопротивления вактивные скалярные величины,Известен способ преобразованияизмерения абсолютного значения составляющей комплексного сопротивления с помощью неуравновешеннойсхевна, заключающийся в определениинеизвестного сопротивления поразности фаз между питающим напряжением и напряжением разбаланса (13,Однако существенным недостаткомвышеуказанного способа являетсязависимость выходного сигнала, пропорционального величине измеряемойсоставляющей комплексного сопротивления от изменения неизмеряемойсоставляющей,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является способраздельногоизмерения активной и реактивной составляющих комплексногосопротивления с помощью моста пере"менного тока, при котором образцовый элемент включается последовательно с измеряемым .комплекснымсопротивлением в цепь источникапитания переменного тока 2,Недостатком данного способа является зависимость результатовизмерения от нестабильности частотыи амплитуды напряжения источникапитания, от изменения неизмеряемойсоставляющей при последовательнойсхеме замещения измеряемого сопро 15 тивления двухполюсника,Цель изобретения -.повышениеточности измерения путем исключениявлияния изменения частоты и амплитуды напряжения источника питания20 и изменения неиэмеряемой составляющей при последовательной схемезамещения измеряемого сопротивленияи повышение быстродействия путемизмерения второй составляющей исследуемого двухполюсника,Укаэанная цель достигается тем,.что при измерении величин составляющих комплексного сопротивления двухполюсника выбирают тип проводимостиЗО образцового сопротивления двухпо(4) где аЪ соз Ч-асоск=аЪ Ыы(10) ос люсника однородным типу проводимостиизмеряемой составляющей исследуемогодвухполюсника, формируют сигнал,пропорциональный проекции векторанапряжения, снимаемого с исследуемогодвухполюсника на вектор напряженияс образцового двухполюсника, опре-.деляют отношение этого сигнала камплитудному значению напряженияна образцовом двухполюсйике, по значению которого судят о величине ризмеряемой составляющей,Кроме того, повышение быстродействия измерения обеих составляющих,осуществляемое за счет одновременного измерения .второй составляющейисследуемого двухполюсника, достигается тем, что фазу вектора напряжения, снимаемого с образцовогодвухполюсника, поворачивают най 12, формируют сигнал, пропорциональный проекции вектора напряжения, снимаемого с исследуемогодвухполюсника на повернутый векторнапряжения, определяют отношениеэтого сигнала к амплитудному зна-.чению напряжения на образцовом двухполюснике. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства измерения величин составляющих комплексного сопротивления двухполюсника, реализующего способ.На фиг. 2 представлены четыре вида измерительных цепей для последовательной схемы замещения комплексного двухполюсника и две круговые диаграммы - одна для цепей вида А-В, другая для цепей С-Д,где аЬ - вектор напряжения питанияизмерительной цепи;ас - вектор падения напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника припоследовательной схемезамещения;Ьс - вектор падения напряжения, 45снимаемого с измеряемогокомплексного двухполюсникапри последовательной схемезамещения;С С С " положения потенциальной50 оф ) гточки С, соответствующейвершине измерительной цепи.при Определенных значенияхобразцового и измеряемогокомплексного двухполюсников;55Ы"- траектории перемещения по 7тенциальной точки С приизменении параметров измерительной цепи в обобщенныхобозначениях; 60фазовый сдвиг вектора падения напряжения на образцовом (измеряемом) двухполюснике относительновектора напряжения питания; 9 - фазовый сдвиг векторападения напряжения на образцовом (измеряемом) двухполюснике относительно вектора падения напряжения на измеряемом (образцовом) двухполюснике,Выражение для диаметров окружностейиимеет вид;аЬ д.(3)аЬсА. ЭЪС другой стороны, иэ анализауравнения окружности в полярныхкоординатах можно записать, чтоассов(5)(6)Подставив уравнения (5) и (6)в уравнения (3) и (4), получим:ф ОЪСоьч-с (7)ю. ас Яо аЪ 61 ня"ос К)" Анализируя выражение (9), можнозаключить, что аЬ сов Я - ас = сп. (11) В то же времяап = Ьс сов 9. (12) Аналогично аЬ з 1 п Ч = пЬ, (13) где пЬ = Ьс з 1 п 9. (14)Тогда в соответствии с выражениями (11), (12) и (13), (14) перепишем уравнения (7) и (8) в следукщем видВ Ьс созефГ ос (15) Ьс, Мп Ч=МУравнения (15), (16) справедливы как для последовательной схемы замещения комплексного двухполюсника, так и для параллельной схемы заме-щения с той лишь разницей, что при параллельной схеме замещения измеряемого двухполюсника необходимо поменять местами в измерительной цепи образцовый и измеряемый двухпслюсники; а параметры оЬ имеют размерность проводимостей,Анализируя, круговые диаграмм)ы, представленные на фиг. 2,можно заметить, что при изменении одной иэизмеряемых составляющих комплексногодвухполюсника, например,точка Спереместится в точку С(, а точка ипо окружности д в точку п, тогдакоэффициент гомотетии будет равен СЬ ф"1 ос=сонэк,в то же время при измененииточкаСо переместится по окружности Рс вточку С, а д по окружности )и ви и коэффициент гомотетии, равный= дсапаСледовательно результат измеренияпо одной из измеряемых составляющихне зависит от величины и изменениядругой измеряемой составляющей ком 40 плексного двухполюсникаАналогичные рассуждения можно щпровести и для изменения другойизмеряемой составляющей,Величины К- и Ко,не зависят отизменения напряжения питания измерительной цепи, так как с увеличением(уменьшением) напряжения питанияизмерительной цепи О,ькоэффициентыгсмотетии для семейства окружностейиостаются величиной постояннойввиду того, что пропорциональноувеличивается (уменьшается) падениенапряжения на образцовом двухполюснике,Величина Кне зависит от девиации частоты напряжения питания, таккак с увеличением (уменьшением) Зчастоты питания коэффициент гомотетии остается величиной постояннойввиду того, что при изменении частоты питания изменяется емкостное(индуктивное) сопротивление однойиз измеряемых составляющих, чтовлечет за собой изменение фазыи величины падений напряжений иаобразцовом и измеряемом двухполюснике (положение точки С( табл,1), 4а отношение -д в "- сохраняетсяСИбспос тоя н ным,Устройство содержит (фиг, 1) генератор синусоидального напряжения1, измерительную цепь 2, составлен-ную из последовательно соединенныхобразцового двухполюсника 3 и измеряемого двухполюсника 4, блоки 5 и бсогласования, функциональный пре"обраэователь 7. Функциональныйпреобразователь 7 состоит из фазочувствительных выпрямителей 8 и 9,фазовращателя 10 и блоков 11 и 12,деленияУстройство работает. следующимобразом, 60Напряжение Оос, снимаемое, например, при последовательной схемезамещения, с образцового двухполюсника 3, через блок 5 согласованияпоступает одновременно на опорный д 5 вход фазочувствительного выпрямителя 8, первые входы блоков 11 и 12деления и через фазовращатель 10на опорный вход фазочувствительноговыпрямителя 9,Напряжение Б , снимаемое, например, при последовательной схемезамещения с измеряемого комплексногодвухполюсника 4, через блок б согласования подается одновременно наинформационные входы фазочувствительных выпрямителей 8 и 9 функцио-нального преобразователя 7, С выхода фаэочувствительного выпрямителя8 сигнал, пропорциональный 1) соз Ф ,поступает на второй вход блока 11деления, а с выхода фазочувствительного выпрямителя 9 - пропорциональный 01,С з 1 пР на второй вход блока12 деления, На выходе блока 11 деления получают сигналы, пропорциональные составляющей комплексногодвухполюсника, однородной образцовому двухполюснику, а на выходеблока 12 деления - неоднородной образцовому двухполюснику.Для получениязначения об абсолютной величинесоставляющей комплексного двухполюсника необходимо произвести умножение величины числового значенияобразцового двухполюсника на величину числового значения, получаемогос выхода блока деления (с учетомкоэффициента передачи блока деления),Использование предлагаемого способа измерения величин составляющих комплексного двухполюсника обеспечивает по сравнению с известными способами высокую точность и высокое быстродействие, что позволяет использовать разработанные на основе данного способа устройства в системах автоматизированного контроля и управления технологическим процессом.формула изобретения1, Способ измерения величин составляющих комплексного сопротивления двухполюсника, заключающийся в том, что между последовательно соединенными источником питания и образцовым двухполюсником подключают исследуемый двухполюсник, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем исключения влияния изменения частоты и амплитуды напряжения источника питания и изменения неизмеряемой составляющей при последовательной схеме замещения измеряемого сопротивления двухполюсника, выбирают тип проводимости образцового сопротивления двухполюсника однородным типу проводимости измеряемой составляющей исследуемого двухполюсника, формируют .сигнал, пропорциональный проекции вектора напряжения, снимаемого с исследуемого двухполюсника на вектор напряжения с образцового двухполюсника, определяют отношение этого сигнала к амплитудному значению напряжения на образцовом двухполюснике, по значению которого судят о величине измеряемой составляющей.2Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия путем измерения второй составляющей исследуемого двухполюсника, фазу вектора напряжеяия, снимаемого с образцовогодвухполюс них а, поз орачив ают на+ В/2, формируют сигнал, пропорциональный проекции вектора напряжения, снимаемого с исследуемого двухполюсника на повернутый вектор на;5 пряжения, определяют отношение этогосигнала .к амплитудному значениюнапряжения на образцовом двухполюснике.Источники информациии, 1 О принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 167246, кл, 6 01 й 27/02, 1963,2, Авторское свидетельство СССР9 121862, кл, 6 01 В 17/10, 1957798626 СоставитЕль В. ВетровРедактор Т, Киселева Техред НГраб Корректор М Демч Эакаэ 10019 5 113 филиал ППП Патейт, г. Ужгород, улПроектная,Тираж НИИПИ Госуд по делам и 35, Москва,741. Подписноественного комитета СССРбретений и открытий