Способ измерения параметров комплексного двухэлементного нерезонансного двухполюсника и устройство для его осуществления

(51 ) 4. С 01 К 1 7 10 Й КОМИТЕТ СССР РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОСУДАРСТВ О ДЕЛАМ И ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ РОВНЕРЕЭООЙСТВО 9 30скохозяйственный(56) Электрические ирических величин ( Пвицкого, Л.: ЭнергияАвторское свидетеФ 1198434(21, кл. С Р,М,Имаев 8)мерения неэлектд ред. П.В,Но, с. 5-8.льство СССР 1 К 17(10, 1984.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТКОМПЛЕКСНОГО БВУХЭЛЕМЕНТНОГОНАНСНОГО ДВУХПОЛЮСНИКА И УСТРДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к электроиэмерительной технике, к устройствам для измерения параметров двухполюсников. Цель изобретения - повьппение точности измерения. Устройство, реализующее способ, содержитгенератор 1 гармонического сигнала,подключенный параллельно однород1250963 0 ным образцовым двухполюсникам ( Л) 2и 3, переключатели 4-1, 4-2, сопротивление нагрузки блоков 8-1, 8-2согласования, блок 9 разности, фаэовременные преобразователи 1 О,10-2, аналого-цифровые преобразователи 11-1, 11-2, блоки 12-1, 2-2сопряжения, микроЗВМ 13, шину 14задания программ и исследуемый 5и образцовый 6 двухполюсники, Сформированные первый и второй сигналыпропорциональны фазовым сдвигам напряжений небалансов относительно наИзобретение относится к электроизмерительной технике, а именно кустройствам для измерения параметров двухполюсников.Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения нестабильности и нелинейности функций преобразования блоковустройства,На фиг, 1 представлено устройстводля измерения параметров комплексно го двухполюсника; на фиг. 2 - векторная диаграмма напряжений для измерительной цепи в случае емкостнойпоследовательной схемы замещениядвухполюсника с учетом комплекснойнагрузки; на фиг. 3 - измерительная цепь моста,Устройство для измерения параметров комплексного двухполюсника содержит генератор 1 гармонического сигнала 1, подключенный параллельно ветви, составляемой из последовательносоединенных однородных образцовыхдвухполюсников 2 и 3, переключатели4-1, 4-2, последовательно соединенные исследуемый 5 и образцовый 6двухполюсники, сопротивление нагрузки 7 блоков согласования (фиг. 3)блоки 8-1, 8-2 согласования подключенные к измерительной диагонали моста, блок 9 разности, фазовременныепреобразователи 10-1, 10-2, аналогоцифровые преобразователи 11-1, 11-2,блоки 12-1, 12-2 сопряжения, микроЗВМ13, шину 14 задания программы. пряжения питания до и после коммутации Д, Третий и четвертый сигналыпропорциональны разности падениянапряжения на образцовом Д и напряжения небаланса до и после коммутации Д. Пятый и шестой сигналы пропорциональны фазовым сдвигам напряженийнебалансов до и после коммутации Д,В описании представлены формулы расчета параметров Д, выполненного попоследовательной и параллельной схемам замещения , 1 с. и, ф - лы,3 ил. Как известно, уравнение отсчета параметров двухполюсников с последовательной схемой замещения исследуемого двухполюсника в прототипе имеем вид К( --- +)+(1+К )соя(М - Ю ) Цса сод Цод К 2 Бсдо К ( -- + -д- )+2 К соя(М - )Цсод 1)сд(2) Как видно из уравнений (1) и(2), для определения параметров исследуемого двухполюсника необходимоформировать не только фазовые сдви 20 ги между напряжениями, но и действующие значения напряжений небалансовдо и после коммутации двухполюсников.Нестабильность действующих значенийнапряжений, обусловленная, например,25 нелинейностью функций преобразованияблоков и узлов устройства в трактепреобразования, приведет к возникновению дополнительной погрешности, кснижению точности. измерения, С цельюЗ 0 устранения указанной погрешности выразим действующие значения сигналовчерез фазовые сдвиги межДу напряжениями, снимаемыми с элементов измерительной цепи (фиг, 3),Из векторных диаграмм (фиг, 2)следуетИз уравнений (3) и (4) можно выра.зить амплитудные соотношения через фазовые 13, яь.п (Я+ Ч ) я п Чг Уд яз.п Ч", вз.п(Ч - Ч ) УД яп Чяз.п(Ч, - Чф )Псд ваап(1 + Ф,) япЧС учетом выражений (5) и (6) уравнения (1) и (2) можно переписать в виде а по параллельной схеме замещения поформуле С ),4- К ) в 1 и (- Ч )Как видно из уравнений (9) и (10) в них не входят действующие значения сигналов, снимаемых с элементов измерительной цепи, что позволит уменьшить погрешность измерения так, как фазовые сдвиги можно формировать с высокой точностью, используя для этого минимум аналоговых блоков и узлов.Измерения предложенным устройством проводят следующим образом.В первом такте измерения при подключении генератора 1 гармонического сигнала к измерительной цепи контакты переключателей 4-1 и 4-2 находятся в исходном положении 1. 5 10 15 20 35 40 45 0 55 С измерительной диагонали напряжение небаланса 1)подается одновременно на один из входов блока 9 разности и через блок 8-1 согласования - на первые входы фазовременных преобразователей 10-1 и 10-2Напряжение Цд, синфазное с напряжением питания и снимаемое с образцового двухполюсника 3, поступает на второй вход блока 9 разности и через блок 8-2 согласования - на второй вход фазовременного преобразователя 10-2.Сигнал с выхода блока 9 разности, пропорциональный 1;,)-1)ц, подается на второй вход фазовременного преобразователя 10-1, С выходов фазовременных преобразователей 10-1 и 10-2 сигналы в виде временных интервалов, пропорциональных фазовым сдвигам 4 и Ч, соответственно, поступают на входы аналого-циФровых преобразователей 11-1 и 11-2 соответственно,На выходах аналого-цифровых преобразователей 11-1 и 11-2 сигналы в вице кодов, пропорциональных и У , через блоки 12-1, 12-2 сопряжения подаются на первый и второй входы микроЭВМ 13 соответственно, где заносятся в ячейки памяти. После занесения информации о фазовых сдвигах Ч, Ч, в соответствующие ячейки памяти микроЭВМ 13 выдает команду на переброс контактов переключателей 4-1, 4-2 в положение 11, Временные интервалы, пропорциональные фазовым сдвигам Ч, М , формируемые в тракте преобразования, подвергаются преобразованиям, аналогичным описанным, и в виде кодов заносятся в последующие ячейки памяти микроЭВМ 13В соответствии с программой, вводимой через шину 14 задания программ и составленной по уравнениям (7)- (10), микроЭВМ 13 осуществляет расчет параметров комплексных двухполюсников по приведенным алгоритмам с выдачей результата измерения на индикацию (цифропечать).Таким образом, предложенные способ и устройство для измерения параметров комплексных двухполюсников по сравнению с прототипом обеспечивают более высокую точность измерения, что позволяет использовать их в системах автоматизированного управления контролем технологических процессов.Формула изобретения емые параметры двухполюсника, выполненного по последовательной схеме замещения, вычисляют по формуле А С=" в а по параллельной схеме замещения поформуле г деб 13 Ч фф) ф 1 ЬЧ б 1 и ДаКфЙи ч, ИлЧ -Ч) а 1 и 1+ КфУ сад ч,- ч)+ 2 К( -Е а(-кф)ин( 1. Способ измерения параметров комплексного двухэлементного нерезонансного двухполюсника, при котором измеряют величины действующих значений выходных напряжений небалансов до и после взаимной коммутации образцового и исследуемого двухполюсников, 10 расположенных в верхней ветви неуравновешенного моста, формируют первый и второй сигналы, пропорциональные фазовым сдвигам напряжений небалансов относительно напряжения питания до и после коммутации двухполюсников соответственно, измеряемые параметры вычисляют по формулам, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измерения, формируют 20 третий сигнал, пропорциональный разности падения напряжений на образцовом двухполюснике, расположенном в нижней ветви моста, и напряжением не- баланса до коммутации двухполюсников, 25 формируют четвертый сигнал, пропорциональный разности падений напряжений на образцовом двухполюснике, расположенном в нижней ветви моста, и напряжением небаланса после коммутации ЗО двухполюсников, формируют пятый и шестой сигналы, пропорциональные фазовым сдвигам напряжений небалансов до и после коммутации двухполюсников относительно третьего и четвертого сигналов соответственно, а измеряпараметры измерительнойцепи в обобщенных обозначениях,имеющие размерностьсопротивлений при последовательной схеме замещенияи размерность проводимостейпри параллельной схеме замещения исследуемого двухплюсника;коэффициент отношения величин сопротивлений ( проводимостей) однородных образцовых двухполюсников,расположенных в ветви моста, не содержащей исследуемого двухполюсника,фазовые сдвиги напряженийнебалансов относительно напряжения питания моста до и после коммутации двухполюсников соответственно; фазовые сдвиги напряжений небалансов относительно напряжений, пропорциональных разности напряжений небалансов, и напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника, расположенного в нижней ветви моста до ипосле коммутации соответственно.2. Устройства для измерения параметров комплексного двухэлементного нерезонансного двухполюсника, содержащее генератор гармонического сигнала, выводы которого подключены к первым выводам ветви моста, составленной из двух последовательно соединенных однородных образцовых двухполюсников, и через раэмыкающие контакты первого и второго переключателей - соответственно к первой клемме для подключения исследуемого двухполюсника и первому выводу третьего образцового двухполюсника, второй вывод которого и вторая клемма для подключения исследуемого двухполюсника соединены с первым входом первого блока согласования, второй вход которого и вторые выводы первых двух образцовых двухполюсников соединены с общей шиной, замыкающий контакт первого переключателя соединен с размыкающим контактом второго переключателя, а замыкающий контакт второго переклюя соединеэмыкающим кключ ателя, выходтактомвого ппервого блока рассогласования соединен с первым входом фазовременногопреобразователя, выход которого через последовательно соединенные первый аналого-цифровой преобразователь,и первый блок сопряжения подключенк первому входу микроЭВМ, второй входкоторой через второй блок сопряжения соединен с выходом второго ана Олого-цифрового преобразователя, управляемый вход микроЭВМ подсоединен кшине задания программ, а управляющий выход микроЭВМ соединен с управляемыми входами первого. и второго 5переключателей, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что в него введены блок разности, второй блок согласования,второй фазовременной преобразователь,первый вход которого соединен с выходом первого блока согласования,второй вход - с выходом блока разности, первый вход которого соединен с первым входом первого блока согласования, второй вход блока разности соединен с первым выводом второго образцового двухполюсника и спервым входом второго блока согласования, второй вход которого и третийвход блока разности соединены с общей шиной, выход второго блока согласования соединен с вторым входом первого фазовременного преобразователя,1250963Составитель В.Семенчук Редактор М.Келемеш Техред М.Ходанич Корректор И.Эрдейи Заказ 4404/40Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений н открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4