Способ определения параметров комплексных двухполюсников и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 09) (И) р 4 С 01 В. 17/10 рщр- сОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ веннь Визе СССР 1983 1984.ТРОВСТРОЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(56) Авторское свидетельствоУ 1198434, кл. С 01 К 7/10,Авторское свидетельство ССВ 1205033, кл. С 01 К 17/10,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕКОМПЛЕКСНЫХ ДВУХЛОЛВСНИКОВ И УСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение служит для повышения точности определения параметровкомплексных двухполюсников. Устройство, реализующее способ, содержитпятиплечий мост, включающий образцовые двухполюсники 1, 3, 5 и 7,вольтметр 4, генератор 8 синусоидального напряжения. Для осуществленияпроцесса измерения параметров комплексных двухполюсников эа три такта в устройство введены переключатели (П) 2.1, 2.2 и 2.3, амперметр 9, преобразователь 10 ток - напряжение и фазометр 11. В процессе каждого такта измеряют налряжение в измери" тельной диагонали, ток в диагонали питания с помощью вольтметра 4 и амперметра 3 и фазовый сдвиг между ними с помощью преобразователя 10 ток - напряжение и фазометра 11. При этом в первом такте измерения все П 2,1 - 2.3 находятся в положении 1, во втором такте П 2.1 и 2.2 - в положении 11, а П 2.3 - в положении 1. В третьем такте все П 2.1 - 2.3 находятся в положении 11. Использо- й ванне предложения исключает погрешности конечного значения входного импеданса вольтметра 4 при работе с высокоомнымн датчиками. Кроме того, исключается погрешность от ненулевого значения внутреннего сопротивления генератора гармонического сиг- ьы нала при работе с низкоомными датчиками. 2 с,п. ф"лы, 4 ил.4-1,К +1,(Е;3 Х,)+1,(К,+Е-Х,+Е+Е,+Е,) = К,50Так как направления обхода контурных о 1, и 1не совпадают, то в первом и третьем уравнениях появляется знакВо втором такте измерения контакты переключателей 2. и 2.2 переводятся в положение 11, а контакт пе" реключателя 2.3 остается в положе" нии 1, измеряют напряжение в измеИзобретение относится к электро- измерительной технике, а именно к измерениям параметров комплексных двухполюсников.Цель изобретения - повышение точ" ности определения параметров комплексных двухполюсников за счет исключения погрешности от конечного значения входного импеданса вольтметра при работе с высокоомными датчиками и за счет исключения погрешности от ненулевого значения внутреннего со" противления генератора гармонического сигнала при работе с низкоомными дат" чиками.На фиг, 1 схематически изображено устройство для реализации способа определения параметров комплексных двухполюсников; на фиг. 2 " 4 - экви" валентные схемы устройства в 1"ом, 2"ом и 3-ем тактах измерения соот" ветственно.Устройство для реализации спасо" ба определения содержит пятиплечий мост, в одну из ветвей которого входит образцовый двухполюсник 1 (К ), переключатели 2.1, 2.2 и 2.3, один из зажимов образцового двухполюсника 1 через первый контакт переключателя 2.1 соединен с однородным образцовым двухполюсником 3 (К ), вольтметр 4, один из зажимов которого соединен с образцовым двухполюсником 5 (ц. ), однородным двухполюснику 3 (Е ) и с зажимом исследуемого двухполюсника 6 1 Е (У ), другой зажим которого через контакт переключателя 2,2 соединен с первым зажимом образ" цового двухполюсника 7 (Х о), после" довательно соединенные генератор 8 синусоидального напряжения, ампер,метр 9, преобразователь 10 ток " напряжение и фазометр 11, при этам один из выходов преобразователя 10% 5 10 15 20 25 30 35 40 45 через контакты переключателя 2.3соединен с вторым зажимом образцового двухполюсника 7,На фиг, 2 - 4 приняты следующиеобозначения: внутреннее сопротивление 12 (Е) вольтметра 4, внутренеесопротивление 13 (Е,) генератора 8,внутреннее сопротивление 14 (Е )амперметра 9 и внутреннее сопротивление 15 (Е ) преобразователя 10 токнапряжение.Процесс измерения параметров комплексных двухполюсников осуществляется за три такта. Расчеты осуществимы для комплексного двухполюсника,имеющего, например, емкостный характер сопротивления, и, соответственно, для емкостного образцового двухполюсника 7,В первом такте измерения контакты переключателей 2.1 " 2.3 находят"ся в положении 1 - измеряют напряжение в измерительной диагонали Б с ди ток 1 в диагонали питания. МодулиЦ и 1измеряют вольтметром 4 иамперметром 9, а фазовый сдвиг( Ч,)0, относительно 1 - с помощьюпреобразователя 10 ток - напряжениеи фазометра 11, В качестве преобра"зователя ток - напряжение может бытьиспользован трансформатор тока, навыходе которого формируется напряжение, пропорциональное и синфазноетоку.Как видно из эквивалентной схе"мы на фиг. 2, устройство содержиттри независимых контура. Выберемпроизвольно положительные направленияобхода контуров и будем считать этинаправления также положительными направлениями контурных токов 1 1 1 .Составим систему линейных уравнений для каждого иэ контуров вкомплексной форме: рительной диагонали Би ток 1с о - Зо в диагонали питания с помощью вольтметра 4 и амперметра 9 и фазовый сдвиг между нимис помощью фазометра 11,Согласно эквивалентной схеме на фиг, 3 система уравнений для контуров будет иметь следующий вид:(2) 1,1(К, +Ко+Е ч)+ 1 Д чз,Ко=оРешая системы уравнений (1), (2)и (3) и взяв отношение напряжений небалансов к токам в диагонали питания в каждом иэ тактов измерения получим:15 КвК 2 К 1(Е ЗХо)(8) 35 К.К-К,(ЕшЗХ о) К,. (К -3 Я -К. Ех 40Для получения частотно-независимош го результата измерения по каждому из измеряемых параметров выбираем К,=К а К выражаем через Х и подставляем для Е, тогда: 45ЕК аа вшшваЯ+ Р+ "- - сов(у -)-( - сов+ К. Кз КьКз вш Мваев аешшшшаеВавшшю еаешшееш швшав К К 1 К 2 -1"сов М 1+ 1 Кз(16) В третьем такте измерения контакты переключателей 2.1 и 2.2 остаются в положении 11, а контакт переключателя 2,3 переводится в положение 11, измеряют Д,, 1 , и фазовый сдвиг ЧзьСогласно эквивалентной схеме на фиг, 4 система уравнений для контуров будет иметь следующий вид: Отношения уравнений (4 , (5) и (6) будут зависеть только от Е , при постоянстве параметров образцовых элементов; Ь. -Кй.+К -ЗХ К (К 1 Ка(Кт ЗЯ- К,Е Е ЗхС+ В( 1)О Для того, чтобы получить информа"цию о параметрах , например, дляпоследовательной схемы замещениядвухполюсника с емкостным характе-,ром сопротивления, выделим вещественные и мнимые части напряжений небалансов относительно токов:К К сов% в 1 п Ч 1)А К К(сов Ч+Звдп Ч,)Кд К,сов М +1 ез.п 41,К, К(совр+Зз 1.п Ч,)К Курсов Ч+еьа ЧК К (сов Ч. +Зе 1.п Ч,)Подставив в уравнения (10) и (1)выражения (12), (13) н (4), выра"женные через К, К, К с учетом фазовых соотношений, получим:К М Х М 2 1+ 1 ф Х 12 ф 20 где знак +" для индуктивного, азнак "-" для емкостного характерасопротивления исследуемого двухполюсника, а параллельной схемы замещения двухполюсника по формулам М Ь М 2Я йй ей ш 3 й+ ееЬа 11,где знак "-" для индуктивного, а знак "+" для емкостного характера сопротивления исследуемого двухполюсникаК К 1 Кгде М 22 + -- СОВ(М -, )1 К К К 2 1К К-( - соз+ - сов ),КЗК, К 1Б = - 2 - СОВЫ+12 К 2Ъэь2 2К К, К 2 К 0 " - , - + "-,- + 2 "-.-СОВ( - )К К, КзК, 2 фЦ с,ю, ЦсКеК йф еа-вщ1 12 1 юЦсаКЗ31 30 35 40 50 4 2М 2 Зв где К, Х, я, Ь - измеряемые параметры комплексного сопротивления и проводимости соответственно; напряжения небаланса, тока в диагонали питания и фазовый сдвиг напряжения небаланса относительно тока после взаимной коммутации смежных5 разнородных образцовых двухполюсников, измеряют действующее значение напряжения небаланса, тока в диагонали питания и фазовый сдвиг напряжения небаланса относительно тока после подключения однородного образцового двухполюсника последовательно к неоднородному образцовому двухполюснику в ветвь, не содержащую исследуемого двухполюсника, а измеряемые параметры последовательной схемы замещения двухполюсника определяют по следующим формулам:В 2 - сопротивление ипроводимость четвертого образцового двухполюсника соответственно;Х Ь - сопротивление и проводимость второго образцового двухполюсника соответственно; Ц1 в 19 аф Ц с 8 в- действующие значениянапряжений небалаисов и токов в диагонали питания в 1-ом, 2-ом и 3-ем тактах измерения соответственно;" фазовые сдвиги напряжений Цс,с 1а ф с 3 аз2сительно токов 1,12 а 131 в 1-Омф2-ом и 3-ем тактах Ч Ч 2 измерения соответственно. 2. Устройство для определения параметров комплексных двухполюсников, содержащее генератор синусоидального напряжения, первый зажим которого соединен с первой вершиной первой ветви пятиплечего моста, состоящей иэ последовательно соединенных первого образцового двухполюсннка, зажимов для подключения исследуемого двухполюсника и второго образцового двухполюсника, неоднородного первому, первый зажим для подключения исследуемого двухполюсника и второй зажим первого образцового двухполюсника образуют первую вершину измерительной диагонали, которая соединена с общей. шиной и первым зажимом вольтметра, третий и четвертый однородные образцовые двухполюсники, расположенные во второй ветви, причем первый зажим третьего двухполюсника соединен с вторым зажимом вольтметра и образует вторую вершину измерительной диагонали, а второй - с первым зажимом генератора синусоидального напряжения, первый зажим четвертого образцового двухполюсника соединен с первым зажимом второго образцового двухполюс" ника и образует вторую вершину двух ветвей пятиплечего моста, о т л и1377752 Составитель В. Семенедактор Э. Слиган Техред М.Дидык Корректор А, Обру Заказ сное митета СССР открытий ая наб., д. 4/5афическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 енно-п оизво ч а ю щ е е с я тем, что, с.цельюповышения точности измерения, в него введены три переключателя, амперметр, преобразователь ток - напряжение и фазометр, причем первый зажимтретьего образцового двухполюсникачерез первый контакт первого переключателя соединен вторым зажимомчетвертого образцового двухполюсника и непосредственно с первым контактом второго переключателя и первымвходом фазометра, второй зажим дляподключения исследуемого двухполюсника через второй контакт второго 67/41 Тираж 772ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретений113035, Москва, Ж, Раушс переключателя соединен с вторым зажимом второго образцового . двухполюсника и непосредственно вторым контактом первого и первым контактом третьего переключателей, второй зажим генератора сннусоидального напряжения через последовательно соединенные амперметр, преобразова" 10 тель ток - напряжение и второй контакт третьего переключателя соединен с первым, зажимом второго образ" цового двухполюсника, а выход пре" образователя ток - напряжение соеди нен с вторым входом фазометра.