Цифровой измеритель -пара-metpob

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Своз Советских Социалистических Республик.79 (21) 2751634/18 вки йо исо С 0й 27/02 К 27/26 кием сударственный комитет СССР о делам изобретениЯ и открытий) Авторы э обретен Кхихут Всесоюзный научно-исследовательский и к институт радиоэлектронной медицинской а и Львовский ордена Ленина политехническ П) Заяаител(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ В.С-ПАРАМЕТРОВ обраепиниянзмеИзобретение относится к электро- измерительной технике и может найти применение при измерении к(.С-параметров в широком частотном диапазо- не Известен цифровой измеритель сопротивления, емкости,индуктивности, содержащий управляемый генератор синусоидального напряжения, пре эователь изменения параметров ц в напряжение, измеритель отноше временных интервалов, цифровой ритель периода, два коммутатора, источник напряжения постоянного тока 111 .Несмотря на введение существенных технических усложнений, это устройство обеспечивает измерение только на фиксированных частотах со сравнительно низкой точностью, так как результат измерения зависит от значения напряжения источника постоянного тока, коэффициента пропорциональности преобразователя временного интервала, чувствительности формирователя раэностных временных интервалов.Наиболее близким к предлагаемому является цифровой измеритель КС-параметров, содержащий генератор синусоидального сигнала, последовательносоединенные переключатель, интегратор, блок сравнения, селектор, цифровой делительный блок, цифровой отсчетный блок, причем второй вход блокасравнения соединен с общей шиной, кдругому входу селектора подключеныпоследовательно соединенные второйпереключатель, второй интегратор,второй блок сравнения, а третий входселектора связан с выходом генератора импульсов, блок управления, источник опорного напряжения, управляющийвход которого соединен а выходами 15 первого и второго интеграторов, авыход - с сигнальными входами первого и второго переключателей, а такжеблок образцовых элементов, другой выход которого соединен с сигнальным 20 входом ключа общей шиной и однимиз входных зажимов устройства, второй входной зажим которого связан сполюсом генератора сииусоидальногонапряжения, второй полюс которого 25 подключен ко входу резистора и второму входу Формирователя временныхинтервалов, выход которого соединенс выходом первого интегратора, асоответствующие выходы блока управ ления связаны с управляющими входами808977 где- постоянная времени интегрирующей цепи;Й 2.со;щ- активная составляющаякомплексного сопротивления.На время длительности второго такта интегрирования открывается се,лектор 14, а через переключатель 10 на вход интегратора 12 поступает с выхода источника 11 опорное напряжение Оо. Интегрирование Ооп длится до момента й равенства нулю выходного напряжения интегратора 12, который Фиксируется блоком 13 сравнения. Придп" ск) ( д 1 а Ооткуда кОпТ- к.Х 20 Во втором цикле аналого-цифрового преобразователя на вход перемножителя 5 через переключатель поступает падение напряжения, снимаемое с образцового элемента 4, которое при изменении активной составляющей Я х исследуемого сопротивления 2 выбираХ ется чисто активным.В первом такте второго цикла преобразования выходное напряжение перемножителя 5Цк(Ч кЩОоЮ) к( ) кокп)иЛ.р) интегрируется интегратором 12 в течение времени пТ, а во втором такте это напряжение преобразуется во временной интервал (йкО)п пЧ3 2 ацЭа промежуток времени й с выхо 3 да селектора 14 на вход цифрового делительного блока 15 поступит число импульсовХ (сО пТ2 .ко 3" гбао о"опВ цифровом делительном блоке 15 выполняется операция деления гОк( )к(и-у)ккВ.)-у -1 к.к 65(8) В цифровом делительном блоке 16 за время сг зафиксируется код числа 1 КО(ппГ о 12 Х (5) 2(опКод числа М 1/М , зафиксированный блоком 15, пропорциональный значению синфазной составляющей исследуемого элемента 2 Измерение квадратурной составляющей комплексного сопротивления 2Хпроисходит аналогично измерению активной составляющей Ях . Нри этом вкачестве 2 К выбирается сопротивлениес емкостным или индуктивным характером с постоянным значением известнойемкости Со или индуктивности о,Адаптация к роду измеряемого сопротивления (индуктивного или емкостного) обеспечивается введением связис выхода интегратора 12 на вход блока 7 управления.Переключатель 9 переводится блоком 7 управления во второе положение,при котором сигнал, поступающий на15 второй вход перемножителя 5, подается через квадратурный Фаэовращатель В,При этом исследуемый сигналОп 1 ъкк(Ц= - кк,(,.,д )поступаетна вход перемножителя 5,выходное напряжение которого. и Щ=КМЪ хб(О Я 1-фк)1 Пбд("-рх+-1252 ( хпреобразуется методом двухтактного )интегрирования. К концу второго так"та интегрирования первого цикла пре"образования имеемзо2Огсо 5 -со 52(ЫЬу)- и у41 (х а- о,ю=О, (10140 где- коэффициент преобразованияквадратурного Фазовращателя 9,Полярность напряжения МЭ выбирается во втором такте интегрирования45 противоположной полярности напряжения (9) на выходе интегратора 12,которая,в свою очередь, зависит отемкостного или индуктивного характера сопротивления Е .50 Согласно (10), эа время сл, открытого состояния селектора 14 в цифровом делительном блоке 15 эафиксируется код числаоМ бакр Ое и55 Ъ кок 4 р гЬ влп у (11)оопВо втором цикле преобразования(переключатель 3 переведен в нижнееположение) падение напряжения, снимаемое с образцового элемента 4,60 поступает на второй вход перемножителя 5. Выходное напряжение перемножителя 5о а в цифровой делительный блок 15 в течение промежутка времени поступит число импульсов1 К К Ц иг4 О 5 2 йц о "90"опгде- угол сдвига Фаз между векотором тока 1 (с) и напряжением на образцовом элементе 4.В результате выполнения операции деления Й 3/Й 4 в блоке 15 зафиксируется значение квадратурной составляющей исследуемого элемента 2Н;ЕкБпкЕ 51 пР - (13)1(4 Поскольку при емкостном характере сопротивленийи к справедли- ВО е 51 п(р = 1/65 Ск ес 51 пфо= 1/63 Соуктс подставив эти значения в (13), имеем Ч 4С =Ск о3(14) При индуктивном характере исследуемого элемента 2 Едь 1 пк = а, ко 1 пыо= Ы Сд тогда, согласно (13), значенйе измеряемой индуктивности определяется выражением 1. (15)о 1Анализ(3)(14) и (15) показывает, что на результат измерения значений синфазной и квадратурной составляющих исследуемого элемента 2 не влияют значения параметров ьЗ,1 с ,1 Р,О,п, к О 1, элементов, входящих ь цепь аналого-циФрового преобразования. Стабильность этих параметров требуется обеспечить только на время преобразования. При измерении квадратурной составляющей1 п ркоэфФициент преобразования М Фазо-Р вращателя не оказывает влияния на результат измерения. Он должен обеспечить лишь точный сдвиг Фаз, равный 90 эл.град.При увеличении значения частоты М число и периодов берется большим для поддЕржания одинаковой чувствительности аналого-цифрового преобразования в диапазоне частот.Таким образом, перечисленные свойства предлагаемого цифрового преобразуется аналогично. При этом.в конце второго такта интегрированияво втором цикле преобразования выходное напряжение интегратора 12 примет измерителя В 1.С-параметров обеспечивают возможность расширения частотного диапазона и повышения точности измерения по сравнению с известным устройством.Формула изобретенияЦифровой измеритель В 1.С-параметров, содержащий источник синусоидального напряжения, первый полюс которо 1 О го подключен к сигнальному входу первого переключателя и первому входному зажиму устройства, второй входнойзажим которого соединен с общей шиной и входом образцового элемента,второй полюс источника синусоидаль 1 ного напряжения подключен ко входуформирователя временных интервалов,выход которого подсоединен ко входу блока управления, выходы которогосвязаны с управляющими входами пер 2 О вого, второго и третьего переключателей, формирователя временных интервалов, образцового элемента, селектора, цифрового делительного блока ицифрового отсчетного блока, второйр сигнальный вход второго переключателя подсоединен к выходу источникаопорного напряжения, а выход его связав с последовательно соединеннымиинтегратором, блоком сравнения, селектором, цифровым делительным блоком и цифровым отсчетным блоком,причем третий вход селектора подключен к выходу генератора импульсов,второй вход блока сравнения соединенс общей шиной, а выход интеграторасвязан со входом блока управления,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности в расширенном частотном диапазоне, введеныквадратурный фазовращатель и пере 40 множитель мгновенных значений напряжения и тока, первый выход которогосоединен со входом Формирователявременных интервалов, а первый входперемножителя подключен к выходу образцового элемента и второму сигналь 45ному входу первого переключателя,выход которого соединен со входомквадратурного Фазовращателя и первымсигнальным входом третьего переключателя, второй сигнальный вход котороЗцго соединен с выходом квадратурногофазовращателя, а выход его подключенко второму входу перемножителя мгновенных значений напряжения и тока,второй выход которого связан с первым сигнальным входом второго переключателя, управляющий вход источника опорного напряжения соединен свыходом блок управления.Источники информации,60 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 467302, кл.6 01 Р 27/26, 1972.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2518035,65 кл.б 01 В 27/26, 1977 (прототип).Ва Филиал ППП "Латентф, г.ужгород, ул.Проектная 405/49 ВНИИПИ по 113035, Тираж 743осударственного комитета С лам изобретений и открытий осква, Ж, Раушская наб ПодписноССР д.4/5