Способ определения параметров комплексных двухполюсников и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (11) А 1 51) 4 С 01 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К 8.861.88. Бюл. У 4енский сельскохоэяйстве М,Юмаев рокунцев,ков17.733 (Оское свидкл. С 01ое свидеткл. С 01 8.8) тельство СССР 17/ 10, 1977.ельство СССР К 17/10, 1983 изм повыш ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторф 8089451Авторск9 1198434,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВКОМПЛЕКСНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к электр ительной технике и служит для ения точности определения пара метров комплексных двухполюсников,Устройство,реализующее способ, содержит неуравновешенный мост, ветви которого включают исследуемый двухполюсник 1,переключатель 2.1, образцовый двухпол)осник 3 и вольтметр 4,а также образцовые двухполюсники 5и 6, переключатель 2.2. Кроме того,устройство содержит генератор 7 синусоидального напряжения и фазометр10. Введение амперметра 8, преобразователя 9 ток-напряжение и образованиеновых функциональных связей исключаютвлияние на результат измерения ненулевых значений внутренних сопротивлений генератора 7 синусоидальногонапряжения, амперметра 8, преобразователя 9 ток-напряжение и конечногозначения сопротивлений вольтметра.2 с.п. ф-лы, 3 ил.+ 1 К + 1 (К, + К + Е + Е + Е) Е.- со 1 50 1, Ъ 0; 1137057Изобретение относится к электроиэмерительной технике, а именно к измерению параметров комплексных двухполюсниковЦель изобретения - повышение точности определения параметров комплек-. сных двухполюсников эа счет исключения влияния на результат измерения ненулевых значений внутренних сопро тивлений генератора сигнала, амперметра, преобразователя ток-напряжение и конечного значения сопротивления вольтметра.На фиг. 1 изображена структурная 1 б схема устройства, реализующего способ измерения; на фиг. 2 и 3 - эквивалентные схемы устройства в первом и втором тактах измерения соответственно20Устройство реализукицее способ измерения, содержит неуравновешенный мост, одна иэ ветвей которого состоит ,из последовательно соединенных исследуемого двухполюсника 1 Е) , 25 переключателя 2.1 и образцового двухйолюсника 3 (К,), а также вольтметра 4, вторая ветвь неуравновешенного моста состоит из последовательно соединенных образцового двухполюсника 30 5 (К,), переключателя 2.2 и образцового двухполюсника 6 (К ), последовательно соединенные генератор 7 синусоидального напряжения, амперметр 8, преобразователь 9 ток - напряжение и фазометр 10.На фиг, 2 и 3 приняты следующие обозначения: внутреннее сопротивление 11 вольтметра 4 (Е, ), внутренТак как направления обхода контурных токов 1, и 1 не совпадают, то в первом и третьем уравнениях появляется знак минус.Йо втором такте измерения контакты переключателей находятся в 1(Е+ + К,) + 1,Е 1 Е+ 1(+ К + К ) -1 Е+ 1, К + 1 р(К 2нее сопротивление 12 генератора 7 (Е ) ) внутреннее сопротивление 13 амперметра 8 (Е внутреннее сопротивление 14 преобразователя 9 ток-напряжение (Е). Процесс измерения осуществляетсяэа два такта. 1В первом такте измерения контакты переключателей 2.1, 2.2 находятся в положении 1. Измеряют напряжение в измерительной диагонали Цс )1 и токО О 1 в диагонали питания. Для того, чтобы измерить комплексные напряжения и ток, в устройстве используются вольтметр 4 и амперметр 8 для измерения модулей Пс,1 и 1 , а также преобразователь 9 ток - напряжение с фаэометром .10 для измерения фазового сдвига (,) Ц ,1 относительно 1, . Преобразователь 9 ток - напряжение (в качестве которого может быть использован обычный трансформатор тока, у которого сопротивление первичной обмотки Ея = О), предназначен для формирования выходного напряжения, пропорционального и синфаэного с током в диагонали питания. Как видно иэ эквивалентной, схемы на фиг. 2, устройство содержит три независимых контура. Выберем произвольно положительные направления обхода контуров и будем считать эти направления тают положительными направлениями контурньж токов 1 4 О ) го ) 1 )оСоставим систему линейных уравнений для каждого из контуров: положении П . Измеряют Ц1) ) ЧгСогласно эквивалентной схеме на фиг. 3, система уравнений для конруров имеет вид:з1370577 4Решая две системы линейных урав-в диагонали питания в первом и втонений (1) и (2) и используя отноше- ром тактах измерения , полуния напряжений небалансов к токам ч им,2(К,Ко - 2 х с о 1 о 1 эо(4) 2 (2 + Еч + К) (Еч + Ко + К) Еч Из (3) и (4) выражение для Еимеет 2, (К + К ) (2+ К )2(6) Еч- (2 х Ко ККг) Ег(Ек К+ Ко Приравняв уравнения (5), (6) и разрешив их относительно 2 , получим: напряженияпитания, так как Е, и Ег представляют собой отношения напряжений и токов. 25 Е,К,+ЕК(10) К, Е,Ко(сояср, + 3 ядпср,) + 2 д (совсг + 3 ядпСР ) Проведем преобразования, освобождаясь от иррациональности в знаменателе и группируя отдельные члены выКф К(2, + Ег ) + 2,2 соя (сР - Р, ) (Ко + Ка ) 2Ко + 2 г Кг + 22 2 КоКосов (Чд 1 ) 2,Е вдп (сР - Ч ) (Ко Кг(12) 2, К, + 2 К + 22,2 К К соя (С - Ч, ) причем К Ф Кг.Как видно из уравнения (7), резуль-ЗО тат измерения Е не зависит от2 х Хх Еи нестабильности Для получения информации о параметрах 2 , например для последовательной емкости схемы замещения двухполюсника, выделим вещественные части напряжений небалансов относительно токов в каждом из тактов измерения: 1ражения (10), получим уравнение дляопределения параметров комплексныхдвухполюсников:(21) 50 При параллельной схеме замещения Проведем преобразования аналогичные вышеизложенным, а именно освободимся от иррациональности в знамеПри индуктивном характере двухполюсника уравнения преобразования идентичны с той лишь разницей, что в уравнениях (12),(14) знак "-" отсутствует, а в уравнениях (19), (21) знак "-" перед дробью присутствует. Таким образом, предлагаемый способ и измерительное устройство для С учетом (30) выражение (21) перепишем в следукицем виде: нателе и сгруппируем отдельные члены, тогда получим окончательные выражеЗ 0 ния для определения параметров: его осуществления позволяют повысить точность определения параметров комплексных двухполюсников за счет исключения влияния на результат измерения ненулевых значений внутренних сопротивлений генератора сигнала, амперметра, преобразователя ток - напряжение и конечного значения сопротивления вольтметра.370577 исследуемого двухполюсников, о т л ич а ю щ и й с я тем,что, с цельюповьппения точности определения параметров измеряют действующее значениетока в диагонали питания, измеряютфазовый сдвиг напряжения небалансаотносительно тока, измеряют действующее значение тока и фазовый сдвиг 10 напряжения небаланса относительно тока после взаимной коммутации образцового и исследуемого двухполюсников,расположенных в разных ветвях моста, апараметры последовательной схемы 15 замещения двухполюсника определяютпо формулам22 з 1 и (Ча Ч ) (хж + 2, +Е К +22 ЕК соя (С - ч, .) формулам К (2+ 2) + Е 2 (1+К ) соя (С (4) Б Ег К +Е +22,2 К соз (Ц, Ч) 22 зз.а (С 1 р ) (К 1) Е, К + 2 + 22,Е К соз (сР - У) где 40гВо0СоооЕ,1 зо Ос,д,Е,45 Б ,1 ,Б ,1 - действующие значенияСо онапряжений небалансов до и после коммутации соответственно;1, 1 , - дейстсующие значениятоков до и после коммутации;Ч , Чг - фазовые сдвиги напряжений небалансов относительно токов до ипосле коммутации соответственно. 50 о г 55 2. Устройство для осуществления способа определения параметров комп 7 1На основе предлагаемого изобретения могут быть разработаны высокоточные измерительные устройства дяя систем контроля и измерения физических величин с помощью параметрических датчиков, как высокоомных, так и низкоомньмФормула изобретения 1. Способ определения параметров комплексных двухполюсников с помощью неуравновешенного моста, заключающийся в том, что измеряют действующее значение напряжения небаланса до и после коммутации образцового и а параметры параллельной схемы замещения двухполюсника определяют по при индуктивном илиемкостном характересопротивления двухполюсника;измеряемые активное иреактивное сопротивления и активная и реактивная проводимостисоответственно;сопротивление образцового двухполюсника,расположенного в ветви,не содержащей исследуемый двухполюсник, иимеющего с ним общуювершину соединения;сопротивления образцовых двухполюсников,расположенные в ветви,не содержащей, и вветви, содержащей исследуемьй двухпольсниксоответственно;9 1370577 10 лексных двухполюсников содержащеефтактом первого переключателя, о т - генератор синусоидального напряжения, л и ч а ю щ е е о я тем, что, с первый зажим которого соединен с целью повышения точности определения первым зажимом первого образцового параметров, в него введены амперметр, двухполюсника, расположенного в пер- преобразователь ток - напряжение,5вой ветви, и с первой вершиной диаго- причем второй зажим генератора синунали питания неуравновешенного мос- соидального напряжения через послета, при этом первый зажим второго довательно соединенные амперметр, образцового двухполюсника, однород преобразователь ток - напряжение соного первому, соединен с первой вер- единен с второй вершиной диагонали шиной измерительной диагонали неурав- питания неуравновешенного моста и с новешенного моста и с общей шиной, вторым зажимом третьего образцового первый зажим третьего образцового двухполюсника, подвижные контакты двухполюсника, расположенного во вто первого и второго переключателей сорой ветви моста, соединен с второй ответственно соединены с вершинами вершиной измерительной диагонали, измерительной диагонали неуравновепервым входом фазометра и первым шенного моста, нри этом второй конвходом вольтметра, второй вХод кото- такт первого переключателя соединен рого соединен с общей шиной, два пе с вторым зажимом первого двухполюсниреключателя, первый контакт первого ка, второй зажим для подключения испереключателя соединен с первым эа- следуемого двухполюсника соединен с жимом для подключения исследуемого первой вершиной диагонали питания двухполюсника и с первым контактом неуравновешенного моста, второй вход второго переключателя, второй кон фазометра соединен с выходом преобтакт которого соединен с вторым кон- разователя ток - напряжение. Составитель В.СеменчукТехред А.Кравчук Корре Редактор.Кундри че аказ 415/4 Тираж 772Государственногелам изобретенийосква, Ж, Рауш дписноемитета СССРткрытийя наб., д.4( В по13035,Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4