Устройство для раздельного измерения параметров комплексного сопротивления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 19) (1) 50 4 С 01 К 27/О Ж;(,фйьА ь ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСНОМУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРУ 411390, кл. С О 1 К 27/02, 973.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОГОИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНОГОСОПРОТИВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при раздельном измеренииили допусковом контроле параметровкомплексного сЬпротивления при последовательной схеме замещения: индуктивности или емкости, сопротивления потерь, модуля и фазы, добротности или тангенса угла потерь. Цель. изобретения - расширение функцио" нальных возможностей устройства (достигается за счет возможности измерения индуктивности, добротности и модуля), а также устранение погрешности измерения или контроля .индуктивности и емкости. Для этого в устройство дополнительно введены повторитель 4 напряжения, два вычитателя 5 и 8.и сумматор 7. Кроме того, устройство содержит источник 1 синусоидального напряжения, образцовый резистор 2, резистор 3, фазосдвигатель 6, блок 9 сравнения модулей, переключатели 10-14. Предложенное устройство по сравнению с прототипом является более компактным и потребляет меньше энергетической мощности. 2 ил.Изобретение относится к электротехнике (электрическим измерениям) и может быть использовано при раздельном измерении иди допусковом контроле параметров комплексного сопротивления при последовательной схеме замещения: индуктивности или емкости, сопротивления потерь, модуля и фазы (добротности или тангенса угла потерь).Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем измерения индуктивности, добротности и модуля и устранение частотной погрешности измерения или контроля индуктивности и емкости.На фиг.1 приведена схема варианта устройства с блоком сравнения в виде указателя (индикатора ) равенства модулей напряжений; на .фиг 2 - схема фазосдвигателя для этого варианта в виде указателя квадратуры.В устройстве по первому варианту (фиг.1) источник 1 синусоидального напряжения, образцовый резистор 2, и измеряемое комплексное сопротивление 3 соединены последовательно, повторитель 4 напряжения подключен к сопротивлению 3, прямой вход вычитателя 5 с усилением К подключен к источнику 1, а инверсный - к выходу повторителя 4, вход фазосдвигателя 6 переключателем подключается к выходу повторителя 4 (при измерениях модуля) или к источнику 1 (при других измерениях); сумматор 7 имеет единичное усиление, один его вход переключателем подключен к выходу повторителя 4 (при измерениях фазы) или к выходу вычитателя 5 (при других измерениях); второй вычитатель 8 имеет усиление 0,5, его прямой вход подключен к выходу фазосдвигателя 6, а инверсный - к источнику 1; второй вход сумматора 7 переключателем подключен к выходу вычитателя 8 (при измерениях фазы) или к выходу фазосдвигателя 6 (при других измерениях).Блок 9 сравнения модулей переключателем подключен к выходу вычитателя 5 или к выходу сумматора 7 (переключатели 10, 11, 12, 13), Второй вход блока 9 переключателем 14 подключен к выходу вычитателя 8 или фазосдвигателя 6.Фазосдвигатель 6 (фиг.2) построен на операционном усилителе 15, ЕК/(К+г+3 х),а на сопротивлении 3 - напряжение П = Е(г+Зх) (К+г+х), 25(2) где К - сопротивление образцовогорезистора 2;г - сопротивление потерь изме ряемого сопротивления 3;х - его реактивное сопротивление;3= 11х =ш Е при измерении сопротивле ний индуктивного характера и х=-1/ыС, при измерении сопротивлений емкостного характера.На выходе повторителя 4 получается 40 напряжение (2), а на выходе вычитателя 5 - напряжение (1), усиленноев К раз: Й = К О = ЕКК/(К+г+Зх) (3)45 При измерении модуля и сопротивления потерь передаточная функцияфазосдвигателя определяется резисторами 16 и 19:50(4) Ы К, К,Е где К о и К - сопротивления резисторов 19 и 16 соот-ветственно.При измерении индуктивности и добротности усиление фазосдвигателя 55(5) ы = 3/ОСОК входная цепь которого состоит изрезистора 6 и конденсатора 17, ацепь обратной связи - иэ конденсатора 18 и резистора 19 (переключатели20, 21). При измерении индуктивности и добротности включены резистор16 и коденсатор 18, емкости и тангенса угла потерь - конденсатор 17 и 10 резистор 19, сопротивления потерьи модуля - резисторы 16 и 19.Напряжение на выходе блока 9 сравнения равно нулю при равенстве модулей входных напряжений.1. Устройство (фиг.1) работает следующим образом.Источник 1 вырабатывает напряжение Е с угловой частотой ь, на резисторе 2 образуется напряжение 20олуч г = К(к/2 К)=К(КК торителя выходе ф умножени 1), (15 срав-.идно, чт ния измене тся на один ения, на друупает напряля 5. Модули изменети у яетс ние ыхо а вычитатий: напряж ключен яжение на= Е 9) На входы суммат ряжения (3) с в На его выходе п оступают напля 5 и (7).ся напряжение а 7итат ются блоком 9модуль/ыС,К (К+г+1 ходуль о о является усл я по модулю. И вием квазиравнове(10) видно, что с помощью К про которогЕмС,К ожно, например, зводить переключ ение пр щью К о модулю сопротив делов и и ни о- едгателя о вход ег его и модул ику 1 переключаием на его выход П = Е/Со О) Ко улей (19) и (20) оде блока 9 срав Получаем: При равенстве мнапряжение на в кения равно нулю нквык выходусумматораряжений 2 х = КВАС К ткуда, поскольк 1. ККС К(22 1366 где С, - емкость конденсатора 18;К - сопротивление резистора 16.При измерении емкости и тангенса угла потерь переключатели 20 и 215 подключают к усилителю 15 конденса - тор 17 и резистор 19. Тогда усиление фазосдвигателя . емкость конденсатора 17.мерении модуля вход фазоя 6 подключен к выходу по4, при этом напряжение назосдвигателя получаетсям (2) на (4):-ЕК, (г+,1 х) /(К+г+дх) ( Это напряжение пода входов блока 9 срав й вход которого пост Е, ЕК х +х / Е Я+г) (х мерения, а с пом уравновешиваниеПри измерении терь усиление фа ляется выражение подключен к исто телем 10, напряж Один вход сумматора подключ ходу вычитателя 5, другой - фазосдвигателя 6. На выходе получается сумма входных на КО - ЕК =Е(КК-К /К+г 9694которая переключателем 13 подается нана один из входов блока 9, на другойего вход поступает напряжение (11).При равенстве модулей напряжений напряжение на выходе блокакения равно нулю. Из (15) впереключение пределов измерможно производить, напримернием К, а уравновешивание -нием В. или КПри измерении индуктивноление фазосдвигателя определвыражением (5 1, вход его подк источнику 1, поэтому напрего выходе( ряжение поступает на вход сравнения, на другой вхо тупает напряжение х (17) которого(30) модуль которого модуль которого У = Е5(29) и (31) равка 9 сравненияимеет место рав через пают на и 14 пос пряжениество но нулю оторого КК/2 УС В. я конденсатор) и (25) че14 поступаюмодули (24)ыходе блокалю и выполи Напряжения (2 ключатели 13 блока 9. Еслиравны, то на жение равно н венство ез перет на вхои (26) ние по изменепереклю 45 Притерь к напримзмерения п ется ра е фазосд твом (6 нику 1,гателя вход е поэтом жение.тателя т напрявход выч вычитате(27- о) СрК иотность отку ля п О =модуль 5 Е (1+,РЯС К р) нов ешива видно, что уротности можно Из ие покоторог сти изпределы -переключат енением К помощью С Из (22) видно, что уравновешива ние по индуктивности можно вести изменением К , а пределы измерения менять с помощью К.При измерении добротности усиление фазосдвигателя также определяется выражением (5), а напряжение на его выходе - выражением (17) . Переключатель 11 подключает вход сумматора к выходу повторителя (4) с выходным напряжением (2), переключатель 12 - к выходу вычитателя 8. На прямой вход вычитателя 8 поступает напряжение (17) с выхода фазосдвигателя, а на инверсный - с источника 1. Поскольку усиление вычитателя 8 равно 0,5, то на его выходе получим нап- ряжение Бя= ЕЦ- эСрК ) /2 ьСрК 1 э (23) Сумматор 7 складывает напри (23), на его выходе получжение У = ЕЬС,К,(г-К)-х+1(К+г /ЬС, К, (К+г+1 х),При измерении емкости вход фазосдвигателя 6 подключен к источнику 1 усиление его определяется выражением (6), поэтому напряжение на его выходе а его модуль1 О11=, ЕыС К1 о На вход сумматора 7 поступают напряжения (3 ) с вычитателя 5 и (28).15 На выходе сумматора получим напря- жение 0 = Е(КК+рСК хыС В. (Кг/ равнения, Если модули ны, то на выходе блоа видно, что уравнмкости можно вестием К а пределы иать изменением К.измерении тангенсанденсаторов усилениопределяется равено подключен к истона его выходе буд28), поступающее н8. На выходе этогоучим напряжение(36) поступают нения через певыходов сумма",При равенстве апряжение на нулю и имеет Напряжение (34) и на входы блока 9 срав реключатели 13 и 14 с тора 7 и вычитателя 8 модулей (35) и (37) н выходе блока 9 равно место равенство г/х= -ыС 8) которое ренин к возможно только при измеонденсаторов, т.е. приследовательно, тангенс у терь(39) в танген И но, что уравновешиваниеугла потерь можно вестиК переключая пределы менением зменением С На один вход сумматора 7 через переключатель 11 поступает напряжение (2) с выхода повторителя 4, . а на другой - напряжение (34) с выхода вычитателя 8. На выходу сумматора 7 получаем напряжение Формула изобретения Устройство для раздельного нзмере ния параметров комплексного сопротивления, содержащее источник синусоидального напряжения, образцовый резистор и клеммы для подключения измеряемого комплексного сопротивления, 10 соединенные последовательно, переключатели, фазосдвигатель и блоксравнения модулей напряжений, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения функциональных 15 возможностей и исключения частотнойпогрешности. в него введены повторитель напряжения, два вычитателяи сумматор, один вход которого через первый переключатель подключен к 20 выходу повторителя напряжения и квыходу первого вычитателя, другойвход которого через первый переключатель соединен с источником сину"соидального напряжения и с выходомповторителя напряжения, один входуказателя квадратуры через второйпереключатель соединен с выходомвторого вычитателя и с выходом первогго вычитателя, а другой вход - через третий переключатель - с выходом фазосдвигателя и выходом сумматора, вход повторителя напряжениясоединен с одной из клемм для подключения измеряемого сопротивления, 35 другая клемма заземлена, прямой входпервого вычитателя соединен с источником синусоидального напряжения, аинверсный - с выходом повторителянапряжения.каз 683 ПодписноР д.4/5 11303 изводственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул. Проектная, 46 Тираж 7ИИПИ Государственног елам изобретений Москва, Ж, Ра комитета Соткрытийская наб.,