Устройство для измерения составляющихкомплексного сопротивления

Союз СоветскихсоциалистическихРвсвублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Госудвретвеарый коиитет СССР во делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения А.ф. Прокунцев, Г.И. Шаронов и Е.С, Максимова Пензенский завод ВТУЗ при заводе ВЭМфилиала Пензенского политехнического института(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХКОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ Изобретение относится к электро- измерительной технике и предназначено для измерения параметров комплексного сопротивления.Известно устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления, содержащее измерительную цепь, составленную из последовательно включенных измеряемого комплексного сопротивления и образцового элемента, место соединения которЫх подключено к общей шине. Свободный конец, примыкающий к измеряемому комплексному сопротивлению, соединен с первым зажимом генератора синусоидального напряжения, свободный конец, примыкающий к образцовому элементу, соединен со вторым зажимом генератора сину" соидального напряжения и через согласующее устройство к входу амплитудного преобразователя и к выходу усилителя-ограничителя, выход которого соединен с инверсными входами первого и второго элементов "запрет", выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго блоков уравновешивания, информационные выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго цифровых индикаторов,а управляемые выходы - с управляющими входами соответственно первого ивторого регулируемых формирователейопорных сигналов, входы которых соединены соответственно с третьим ичетвертым зажимами генератора синусоидальиого напряжения, а выходы -с одним из входсв соответственно пер О вого и второго компараторов, вторыевходы которых подключены к выходуамплитудного преобразователя, а выходы соответственно с прямыми входамипервого и второго элементов "запрет", 15 пятый зажим генератора синусоидального напряжения соединен с общейшиной 1 .Недостатком устройства являетсянизкая точность, обусловленная не идентичностью каналов формированиярегулирующих воздействий по составляющим .комплексного сопротивления.Известно устройство для измерениясоставляющих комплексного сопротив ления, содержащее измерительнуюцепь, сОставленную из последователь,но включенных измеряемого комплексного сопротивления и образцовогоэлемента, место соединения которых 30 подключено к общей шине, свободныйконец, примыкающий к измеряемомукомплексйому сопротивлению, соединенс первым зажимом генератора синусо-,идального напряжения, свободный конец, примыкающий к образцовому элементу, соединен .с вторым зажимом генератора синусоидального напряженияи через согласующее устройство квходу амплитудного преорразователяи к входу усилителя-ограничителя,прямой выход которого подключен куправляемому входу первого ключа, аинверсивный выход " к управляемомувходу второго ключа и к одним извходов первого и второго блоковуравновешивания, информационные выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго циф.ровых индикаторов, а управляющиевходы - с управляемыми входами со. ответственно первого и второго цифровых индикаторов, а управляющие 20выходы - с управляемыми входами соответственно первого и второго формирователей опорных сигналов, входыкоторых соединены соответственно стретьим и четвертым зажимами генераторов синусоидального напряжения;а выходы соответственно через первыйи второй ключи соединены с однимиз входов компаратора, второй входкоторого соединен с выходом амплитуд-ЗОного преобразователя., а выход - совторыми входами блоков уравновешивания, пятый зажим генератора синусоидального напряжения соединен с общейшиной Г 2Недостатком данного устройстваявляется также низкая точность,обусловленная наличием двух формировтелей опорных сигналов в совмещенйом тракте формирования регулирующихвоздействий по составляющим комплекс ного сопротивления.Цель изобретения - повышение точности устройства измерения составляющих комплексного сопротивления.Укаэанная цель достигается тем;что в устройство для измерения сос"танляющих комплексного.сопротивления,содержащее измерительную цепь, составленную из последовательно включенных измеряемого комплексногосопротивления и образцового элеМента,соответствующие выводы которых соединены с общей шиной ,второй выводизмеряемого комплексного сопротив"лення соединен с первым зажимомгенератора синусоидального напряжения, второй вывод образцового элемента соединен с вторым зажимом генератора синусоидального напряженияи через последовательно соединенныесогласующее устройство и айплитудный преобразователь - к одному извходов компаратора, выход которогосоединен с входом блока обработкисигналов, первый и второй выходыкоторого подсоединены к входам пер ваго и второго цифровых индикаторов соответственно, третий выходк управляющему входу дискретногоформирователя опорных сигналов, ключ,третий зажим генератора синусоидального напряжения соединен с общейшиной, введены два генератора .тактовых импульсов, .причем выход согла-сующего устройства соединен с первыми входами генераторов тактовыхимпульсов, вторые выводы которых подсоединены соответственно к четвертому и пятому зажимам генератора синусоидального напряжения, а выходы соответственно с первыми н вторымиуправляющими, входами блока обработкисигналов и ключа, выход которого соединен через дискретный формировательопорных сигналов со вторым входомкомпаратора, четвертый и пятый зажимыгенератора синусоидального напряжения соединены с третьим и четвертымвходами ключа,Введение двух генераторов тактовыхимпульсов позволяет уменьшить погрешность неидентичности каналов формирования регулирующих воздействийпри одновременном измеренИи составляющих комплексного сопротивленияза счет использования одного дискретного Формирователя опорных сигналов.На фиг.1 .представлена структурнаясхема устройства; на фиг.2 - временная диаграмма исходного состоянияустройства после включения в измерительную цепь измеряемого комплексного сопротивления и процесса измерения составляющих комплексного сопротнвлеиия методом развертывающегоуравновешивания в коде 4.2.2.1 напримере одной декады. Структурная схема устройства содержит измерительную цепь 1, составленную иэ измеряемого комплексного сопротивления 2 и образцового элемента 3, генератор 4 синусоидального напряжения, согласующее устройство 5, генераторы б,7 .тактовых импульсов, амплитудный преобразователь 8, ключ 9, дискретный Формирователь 10 опорных сигналов, компаратор 11, блок 12 обработки сигналов, цифровые индикаторы 13,14.1На временной диаграмме приняты следующие обозначения:О ,О - напряжения генераторасинусоидального напряжения, причем, О синфазно с напряжением питания,а О сдвинуто по отношению к напряжению питания на ЛУ 2;напряжение снимаемое плеча нзмеривельной цепи, смежного с измеряемым комплексным сопротивлением;824064 Для этих точек записываем Ч-ч )ООабт - сигнал, уровень которогоравен экспериментальномузначению Оас фЧ - фазовыйсдвиг напряжения0 относительно О;90" Ч - фазовый сдвиг напряженияОд относительно Оас,А,Р - серии тактовых имйульсовна выходе генераторов 6,7тактовых импульсов,причем серия А используетсяпри уравновешивании поактивной составляющей комплексного сопротивления,асерия Р - при уравновешйвании по реактивнойсоставляющей;КК- точки пересечения сигналаОасе с синусоидной напряжения 0 в моментдействия тактовых импульсов серииА, причем.КК е; состояния недоуравновешивания, а М .- состояние переуравновешивания;К, ,0- точки пересечения, сигналаОас с.синусоидой напряжения 0 в момент действиятактовых импульсов серииР, причемВФ,В. - состояния недоуравновешивания,8 З, В+ - состояния переураэновешивания.Известно, что условия кваэиравновесия по активной и реактивной сос" тавляющим измеряемого комплексного сопротивления характеризуются соответственно следующими выражениями:(6) что также соответствует состоянию недоуравновешивания по реактивной составляющей.Дпя точек 1 и 8 64 соответственно можно записать4) что соответствует состоянию недо- уравновешивания по активной составляющей.Для точек В,Ф, 8 можно записать .аналогично отсюда ЭГСй в -ш ООУ О, юто соответствует состоянию переуравновешивания по активной (7) иреактивной(8) составляющим комплек(5 сного сопротивления.Устройство работает следующимобразом,Управление работой устройствапроизводится сериями тактовых им 33 пульсов, получаемых на выходахгенераторов б и 7 тактовых импульсов,причем длительность импульсов серии А (строка Ь), используемой приизмерении активной составляющей комплексного сопротивления, пропорциональна сдвигу фаз между напряжениемпитания измерительной цепи, предварительно сдвинутого на Х/2,О (строка а) и напряжением, снимаемым с плеча измерительной цепи,смежного с измеряемым ООс (строка а) при переходе их с минуса наплюс, а длительность импульсов серииР (строка с), используемой при измерении реактивной составляющей,пропорциональна сдвигу фаз между, напряже.нием, синфазным с напряжением питания измерительной цепи - 0 (строка а) и напряжением, снимаемым сплеча измерительной цепи, смежного40 с измеряемым 0 при переходе их сплюса на минус.Измерение обоих составляющихпроизводится в одном канале по мерепоступления тактовых импульсов обеих45 серий, а именно тактовые импульсысерий А и Р поступают поочередно,поэтому и оценка каждой составляющейкомплек ного сопротивления производится поочередно по каждому шагу выбщо Раиного кода уравновешивания, вданном случае 4.2.2.1.Напряжение ООс(строка а) черезсогласующее устройство. 5 поступаетодновременно на вход амплитудногопреобразователя 8 и первые входыгенераторов б и 7 тактовых импульсов,на вторые входы которых поступают напряжения с генератора 4 сннусоидального напряжения, сдвинутыемежду собой на 7/2, 0 и О, ГеЩ нераторы б и 7 тактовых импульсовформируют серии импульсов вида А иР (строки Ь и с), длительность которых определяется величиной сдвига фаэ входных сигналов, причем5 серия А образуется прн переходе(строка а поступают на входы ключа 9, работа которого управляетсясериями А и Р. В момент действияэтих импульсов ключ открывается,пропуская на вход дискретного формирователя 10 сигналов сигналы, представляющие часть синусоид напряже"ний О или О (строка д), Дискрет. ный формирователь 10 сигналов иэменяет амплитуду сигналов в соответствии с заданным кодом, которыйобрабатывается и хранится в блоке 12,обработки сигналов.Сигналы с выхода дискретного 15формирователя 10 сигналов (строка е)поступают на один из входов компаратора 11, на второй вход его поступает сигнал О , с выхода амплитудного преобразователя 8(строка е), 20уровень которого пропорционален амплитуде напряжения ОНаличие импульса на входе блока12 обработки сигналов, подаваемогос выхода компаратора 11 (строка 1) 25в моменты действия тактовых импульсов обеих серий, свидетельствует онедоуравновешивании.по измеряемымсоставляющим комплексного сопротив"ления, и блок 12 обработки сигналовоставляет включенным соответствующийэлемент памяти, т.е. памяти по активной составляющей и памяти по реактивной составляющей, которые входятв блок 12 обработки сигналов . Ре-,зультаты измерения высвечиваются нацифровых табло блоков индикации 13и 14.Рассмотрим процесс измерения обеихсоставляющих комплексного сопротивленияпри формировании регулирующих 40воздействий в одной декаде согласнокода 4.2.2.1.Первый тактовый импульс серий Аи Р не используется в работе уст"ройства и является исходным состоянием после включения в измерительнуюцель измеряемого комплексного сопротивления.При поступлении второго тактовогоимпулЬса серии А (строка Ь) на первый управляющий вход ключа 9 н первыйуправляющий. вход блока 12 обработкисигналов через ключ 9 проходит частьсинусоиды напряжения О (строка д).В блоке 12 обработки сигналов включается память по активной составляющей (строка к), управляющая псдключеннем элементов в дискретном формирователе импульсов 10, подключаяпри этом элемент свесом 4 на времядействия тактового импульса серии А. ЩВ соответствии с этим на вход компаратора 11 поступает сигнал с выходадискретного формирователя 10 импульсов, уменьшенный по амплитуде (строка е), а на выходе компаратора по-у 5 является импульс (строка 9) . Его появление дает команду на фиксирова" ние включенного элемента памяти блока 12 обработки сигналов до начала следующего измерения.Затем на управляющие входы ключа 9 блока 12 обработки сигналов поступает второй тактовый импульс серии Р (строка с). При этом в блоке 12 обработки сигналов включается память по реактивной составляющей (строка 1 ), управляющая положением тех же эле 1 ментов в дискретном формирователе 10 сигналов на время действия тактового импульса серии Р, а в компараторе 11 производится оценка измеряемой составляющей. При наличии импульса на выходе компаратора 11 (строка д) включенный элемент памяти по реактивной составляющей фиксируется до начала следующего измерения (строка 8 ).Дальнейшая работа устройства происходит аналогичным образом, При отсутствии импульса с компаратора 11 при измерении активной составляющей комплексного сопротивления (строка ) - пятый тактовый импульс серии А), при измерении реактивной составляющей (строки Ь - третий тактовый импульс серии Р, ) - четвертый тактовый импульс), сбрасывается соответствующий элемент соответствующей памяти в блоке 12 обработки сигналов.В результате измерения активной составляющей в памяти остаются включенными элементы весом 4.2.2 (строка к), при этом блок индикации 13 высвечиват цифру 8, по реактивной составляющей в памяти остаются включенными элементы весом 4,1 (строка 3 ), при этом блок индикации 14 высвечивает цифру 5.Использование изобретения для измерения составляющих комплексного сопротивления позволяет повысить точность измерения параметров комплексного сопротивления и вместе с тем расширить функциональные воэможности АСУТЦ, в которых об изменениях технологических параметров судят по изменениям параметров комплексных преобразователей. Формула изобретенияустройство для измерения составляющих комплексного сопротивления, содержащее измерительную цепь, составленную иэ последовательно вклювенных измеряемого комплексного со-противления и.образцового элемента, соответствующие выводы которых соединены с общей шиной, второй вывод измеряемого комплексного сопротив ления соединен с первым зажимом генератора синусоидального напряжения,ювторой вывод образцового элемента соединен с вторым зажимом генератора синусоидального напряжения и через последовательно соединенные согласующее устройство и амплитудный преобразователь - с одним из входов компаратора, выход которого соедннен с входом блока обработки сигналов, первый и второй выходы 1которого подсоединены к входам первого и второго цифровых индикаторов соответственно, третий выход - к управляющему входу дискретного формирователя опорных сигналов, ключ; третий зажим генератора синусоидального напряжения соединен с обшей шиной, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет уменьшения погрешностиОот неидентичности каналов формирования регулирующих. воздействий, в него введены два генератора тактовых импульсов, причем выход согласующего устройства соединен с первыми вхо-дами генераторов тактовых импульсов, вторые выводы которых подсоеди.нены соответственно к четвертомуи пятому зажимам генератора синусоидального напряжения, а выходы соответственно к первым и вторым управляющим входам блока обработкисигналов и ключа, выход которогосоединен через дискретный формирователь опорных сигналов со вторым О входом компаратора, четвертый и пятый зажимы генератора синусоидального напряжения соединены с третьим,:и четвертым входами, ключа. 15 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 2496698/21,кл. 6 01 В 17/10, 1977.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 2543777/2, 1977.