Устройство для измерения относительных отклонений составляющих cg-двухполюсников от номинальных значений

3 1688196б по времени, формируемой двоичными счетчиками и элементами задержки блока 14 управления, подается сигнал на преобразователь 13 напряжение5 код. Управляемый ключ 3 подключает к измерительной цепи также источник 2 переменного напряжения с частотой Я . Эталонные сопротивления 7 и коненсатор 10 подключаются к изме О рительной цепи через управляемый 15Изобретение относится к изме,.рительной технике и предназначено для измерения эквивалентных парамет., ров СС-двухполюсников с большими по терями, в частности в системах ди злькометрического контроля технологических параметров дисперсных материалов и веществ с повышенной проводимостью.Цель изобретения " расширение функциональных возможностей устрой ства.На Фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства на Фиг2 аблок-схема измеряемых двухполюсникоь, ЗО на фиг.3 - блок-схема блока управления; на Фиг,4 а,б - блок-схема преобразователей напряжение-код. Устройство для измерения относительных отклонений составляющих СС- двухполюсников от номинальных значе - ний (Фиг.1) содержит источники 1 и 2 переменного напряжения, управляе;. мые ключи 3-5 эталонные сопротивлеФния 6 (К,) и 7 К ) измеряемое сопротивление 8 (К) эталонные конденсаторы 9 (СН) и 1 В (Су), измерительный конденсатор 11 (Сх), преобразователи 12 и 13 напряжениекод, блок 14 управления и вычисли 45 тельный блок 15.Блок 14 управления (Фиг.3) содержит ключи 16 и 17, двоичные счетчики 18-20, триггеры 21-2" элементы 24 и 25 задержки. Преобразователи 12 и 13 напряжение-код (фиг,4 а,б) идентичны и содер - жат амплитудные детекторы 26. Аналого-цифровой преобразователь 27, ампли тудный детектор 28 и аналого-цифровой преобразователь 29.В каждом из аналого-цифровых преобразователей 27, 29 имеются клемключ 5. При включении ключа в блоке14 управления подается положительноенапряжение на входы триггеров. В блоке 14 управления содержится такжеключ. Устройство содержит также эталонное сопротивление 6, Каждый изпреобразователей 12 и 13 напряжениекод содержит амплитудные детекторы,аналого-циФровые преобразователи.4 ил. мы 10-разрядного цифрового выхода, готовности данных, начала преобразования, а (акже питания и аналогового входа. Выходы источникови 2 переменного напряжения соединены соответственно с первым и вторым выводами управляемого ключа 3, третий вывод (переключающий контакт) которого подключен к первому входу преобразователя 12 напряжение - код, первый выход (разрядные выходы кода) которого соединен с первым входом (первой шиной данным) вычислительного блока 15. Второй выход (готовности данных) преобразователя 2 напряжение - код соединен с вторым входом (первым входом разрешения записи в память) вычисли" тельного блока 15. Третий вывод (переключающий контакт) управляемого ключа 3 подключен к третьему выводу (переключающему контакту) управляемого ключа 4, первый вывод которого через эталонное сопротивление 6 соединен с третьим выводом (переключающим контактом) управляемого ключа 5, вторым входом преобразователя 13 напряжение-код и первым выводом эта,лонного конденсатора 9, второй вывод которого соединен с вторым выводом управляемого ключаПервый выход (разрядные выходы кода) преобразователя 13 напряжениекод соединен с третьим входом (второй шиной данных) вычислительного блока 15, четвертый вход (второй вход разрешения записи в память) соединен с вторым выходом (готовности данных) преобразоватегщ 13 напряжение-код.Первый вывод управляемого ключа 5 через измеряемый конденсатор 11 подключен к общей шине, которая через измеряемое сопротивление 8 подключена к первому выводу управляемого ключа 5, второй вывод которого161 8через эталонный конденсатор 10 подключен к общей шине, которая черезэталонное сопротивление 7 подключена к второму выводу управляемогоключа 5.Выход вычислительного блока 15 соединен с входом блока 14 управления,первый, второй, третий и пятый выходы которого соединены соответственнос управляющими входами управляемыхключей 3 и 4, первым (управляющим)входом преобразователя 13 напряжение - код, управляющим входом управляемого ключа 5 и вторым (управляющим) входом преобразователя 12 напряжение-код,Выход вычислительного блока 15через ключ 16 соединен с двоичнымсчетчиком 18, через триггер 21 - с.управляющим входом управляемого ключа 3 и - через элементы 24 и 25 задержки - соответственно с управляющи;ми входами (начала .преобразования).преобразователей 12 и 13 напряжениекод. Средняя точка между двоичнымсчетчиком 18 и триггером 21 черездвоичный счетчик 19 соединена с вторым входом триггера 21, с первым входом триггера 22, выход которого соединен с управляющим входом управляемого клоча 5, и - через двоичныйсчетчик 20 и первый вход триггера23 - с управляющим входом управляемого ключа 4 и вторым входом триггера23, Шина положительного напряжениячерез ключ 17 соединен с вторым входом триггера 21, первым входом триггера 22 и . вторым входом триггера 23.Устройство для измерения относительных отклонений составляющих ССдвухполюсников от номинальныи значений.работает следующии образом.По сигналу "Пуск" блока 14 управления ключ 3 подключает к измерительной цепи источник 1 переменного напряжения с частотой О ключ 4 под ключает эталонный конденсатор 9 (Си),а ключ 5 подключает изиеряемый двухполюсник-сопротивление 8 (3.) и конденсатор 11 (С), По сигналу блока14 управления преобразователь 12напряжение-код преобразует в кодамплитуду напряжения Б х на входеэталонного конденсатора 9, значениекоторой заносится в память вычислительного блока 15, а сигнал об окончании записи с вычислительного блока 15 поступает в блок 14 управления. 1,;6.С задержкой по времени по сравнениюс сигналом блока 14 управления напреобразователь 12 с блока 14 управления подается сигнал на преобразователь 13, который преобразует амплитуду напряжения 11 на измеряемом двухполюснике-сопротивлении 8 (К, иконденсаторе 11 (С ) в код, значениекоторого заносится в память вычислительного блока 15. По окончанию эаписи сигнала в память на блок 1 ч управления с вычислительного блока 5поступает второй сигнал, от которогов блоке 14 управления вырабатываетсясигнал, подключающий через ключ 3 кизмерительной цепи источник 2 переменного напряжения с частотой сигнала Я . По аналогичной схеме после 20 довательно во времени поступают сигналы с блока 14 управления на преобразователи 12 и 13 напряжение-код,которые преобразуют амплитуды напряжений Б и 11 2 на входе и выходеох 2 Х 225 эт лонного конденсатора 9 (С,1)значения которых заносятся в памятьвычислительного блока 15. После передачи последовательно двух сигналовокончания записи в память с вычисли тельного блока 15 в блок 14 управления (по счету двух сигналов от записи результатов измерения на частотеЯ и двух сигналов на частоте С 02, а1всего четырех сигналов), где вырабатываются сигналы, которые подключают через ключ 3 к измерительнойцепи источник 1 переменного напряжения с частотой Я а также - черезклоч 5 - эталонный двухполюсник-соп рот вление 7 (К) и конденсатор(С ). Аналогичнйм образом преобразу"ются в код и отношения напряжен йи"на двух делителях напряжения на двухчастотах Я и Я 2 входных сигналов.1Далее процесс измерения составляющих СС-двухполюсника повторяетсядо появления в блоке 14 управления(Фиг.3) сигнала "Останов".1При включении ключа 17 подается 50 положительное напряжение на входытриггеров 21-23, которое через управляемый ключ 3 подключает источник 1переменного напряжения частотой Я, кизмерительной цепи, через управляе мый ключ 4 подключает к цепи эталонный конденсатор 9 (Сн), через управляеиый ключ 5 - измеряемый двухполюсник, составленный из параллельносоединенных сопротивления 8 (Г) икнденсатора 11 (Гх), а через элементы 24 и 25 задержки последовательно во времени запускает преобразователь сигналов на делителе напряжения (Фиг,2 а) в преобразователях 12и 13 соответственно На вход блока14 управления поступает первый сиг,нал об окончании записи в памятьвычислительного блока 15 значенияамплитуды напряжения Уох, на входеделителя напряжения (фиг.2 а), а затем второй сигнал об окончании за -писи Бх, на измеряемом двухполюснике (фиг.2 а), от которого срабатываетдвоичный счетчик 18, а затем триггер21, который. подключает управляемымключом 3 источник 2 переменного напряжения частотой Я к цепи, а такжечерез элементы 24 и 25 задержки запускает процесс преобразования сигналов в преобразователях 12 и 13.На вход блока 14 управления поступает третий сигнал об окончании записи 11 вхг, а затем четвертый сигнал 25об окончании записи Бх, срабатываетдвоичный счетчик 1 Р затем двоичныйсчетчик 19, триггер 21, который через управляемый ключ 3 подключает кцепи источник 1 переменного напряже- Зпния частотой Я, и триггер 22, который через управляемый ключ 5 подключает к цепи эталоннь 1 й двухполюсниксостоящий из соединенных параллельно эталонного сопротивления 7 (К 1и эталонного конденсатора 10 (С),35Аналогичным образом осуществляетсявторой цикл двухтактовых измеренийамплитуд напряженй 11и Ь, по окончании которых осущест, вляется вычисление значения измеряемого сопротивления 5 (К) в вычислительном блоке 15. После поступленияна вход блока 14 управления четвертого сигнала срабатывают триггеры4521-23, триггер 21 через управляемыйключ 3 подключает к цепи источник 1переменного напряжения. Аналогичнопреобразуются в код и заносятся значения амплитуд напряжений 11, и Уа, на50входе и выходе эталонного конденсатора9 (С ) соответственно, После поступленияИдвух последовательных сигналов оконча -ния записи в память с вычислительного блока 15 в блок 14 управления, где вырабатывается управляющий сигнал 55 на первый ключ 3, который подключает к цепи источник 2 переменного напряжения с частотой Я аналогичнымобразом преобразуются и заносятсяв память вычислительного блока 15последовательно во времени значенияБоэн и Бг амплитуд напряжений навходе и выходе эталонного конденсатора 9 (С,1 ) соответственно. По завершении второго цикла двухтактовыхизмерений на вход блока 14 управления поступают два сигнала об окончании записи, в вычислительном блоке 15 рассчитывается относительноезначение измеряемого сопротивления В 1 оэКФм цэ К = - - - отношения ампл лэг 92 Б У 2 напряжений при рении значениятудизмеэтавлелонного сопрот ния К на двух тах Я, и Я сто" 1 охК11 охгКхя 1 ом 11 оэге К =КР 11Зг 11 )У 1 Цохг"г на ения напряжений ух делителях на Бх - отношения амплитуд напряжений при измерении значения измеряемого сопротивления Кх надвух частотах(Д,и ЯОдновременно вырабатываются сигна лы в блоке 14 управления на переключение ключей 3-5, в результате чего происходит измерение сигналов (СОв 1 11 э оэг и 11 а 2 охни х "охгЦхг на делителях напряжения Ки - К и СЭР К М - Вх и СХ 9 которые осушествляются по аналогичной схеме и заканчиваются вычислением относительного значения емкости измеряемого конден,сатораряжения на двух частотах Я, и Я вход"ных сигналов.Через ключ 17 на второй входтриггера 21, первый вход триггера22 и второй вход триггера 23 подается положительное напряжение. Триггеры 21-22 через ключ 3 подключают источник 1 переменного напряжения частотой Я, . Триггер 22 через управляемый ключ 5 подключает к цепи двухполюсник из параллельно соединенныхизмеряемых сопротивления 8 (ЕХ) иконденсатора 11 (СХ), а триггер 23через управляемый ключ 1 подключаетк измерительной цепи эталонное сопротивление 6 (К ). Осуществляются дваканалогичных цикла двухтактных измерений амплитуд напряжений на двухделителях напряжения Б х и Бх,охни 11 Х 22 ОЭ 1 и 1 Э( 2 озг 92 фокончании которых осуществпяетсячвычисление значения измеряемои емкости конденсатора 11 (СХ) и повторяются двухцикловые измерения вновьизмеряемого сопротивления 8 (Кх),а затем емкости конденсатора 11 (С)до тех пор, пока ключом 16 не будетостановлена работа блока 1 М управления,При поступлении сигнала с блока1 ч управления на аналого-циФровыепреобразователи 27 и 29 в течение35 мкс осуществляется преобразованиеаналогового сигнала в код и послепередачи сигнала "Готовность" навход "Разрешение записи" осуществляется запись разрядного кода в памятьвычислительного блока 15.Вычислительный блок 15 реализуетоперации занесения данных наблюденийсчитывания, вычисления конечного результата измерения в память. В качестве(вычислительного .блока 15 могутбыть использованы стандартные микропроцессорные наборы, которые могутреализовать функции выполнения предлагаемого решения с выдачей конечного результата измерения сопротивленияК и емкости С конденсатора в разиличном виде (печатном, дисплеином,на мониторе).При измерении активного сопротивления К измеряемого двухполюсника+ ) + Сн .ЮК х Б и 1( - комплексные напряжео ВЫХния на входе и выходе делителя напряжения.1 О Модули комплексного напряженияесть наблюдаемые амплитуды напряжений соответственно.Квадрат модуля (2) 15 К 2 - (1 + - ) + а (3)СМСК где К =- отношение амплитуд нап 1(ВЫХ ряжений входа к выходуделителя напряжений.11 ри измерениях на двух частотах Я и Я входных сигналов получим систему из двух уравнений с двумя неизвестными Се и КХСХ 1 г,(1+ - )+ - - - -=КС гСКг 20 25 отношения амп напряжений на Ы, и Я соот но,): где К, и к иту частотах етственРещение 1К(2) Ы нии сигналов на делите - с эталонным двухполюси К получим При изме ле напряжен ником С -С,амплитуд напа частотах Я О Кх К где К и К - отношени ряжений и Яна иК со Разделив (5) и (6) чение активного сопро измеряемого двухполюс 5 не зависит от частоты ного эталонного конде делителе С-С тветственно,получим эаивления Кхика, которое и емкости входсатораАналогичным образом тему из двух уравнений Ки). 2 г 1,2 КХ К 1(11)25 При измерении сигналов на делителе напряжения с эталонным двухполюсником (К С )7. 21 г - ,Кз (12)Н (.Разделив (11) на (12), получ значение емкости СХ конденсатор меряемого двухполюсника, которое зависит от частоты и эталонного ротивления К на входе г г С Кмг - Кх 7 С 9 К эе К.:инеопивая (7) и (12), видим, че алгоритмы обратимы по зн Сравнто уха заннь ачению.Величина задержки в блоке 1 управления выбирается,из условия последовательного выполнения операций йаблюдения сигналов на делителях напМпнений (эталонный элемент - измеряемый (эталонный) двухполюсник) (Фиг.1) .Задержка по времени Формируется двоичными счетчиками 18, 19 и 20 и элементами 2 и 25 задержки .В результате математической обработки наблюдаемых сигналов в выцислительном блоке 15 по алгоритмам (7) и (13) определяются значения Сх и Кх т.е. разделение комплексной проводиПри измерении емкости С конденсатора измеряемого двухполюсника (Фиг.26) комплексное напряжение в це- пи мости СС-двухполюсника на действительную и мнимую части реализуется в результате вычислительных операций. Измерение двух составляющих проводимости СС-двухполюсника расширяет Функциональные возможности устройства для измерения относительных отклонений составляющих СС-двухполюсников от номинальных значений.Формула.и зобрете нияУстройство для измерения относительных отклонений составляющих СС- двухполюсников от номинальных значений, содержащее два источника переменного напряжения, два преобразователя напряжение-код, два управляемыхключа, эталонный и измеряемый конденсаторы, два эталонных и измеряемое сопротивления,блок управления и вычислительный блок, выходы первого и второго источников переменного напряжения соединены соответственно с первым и вторым выводами первого управляемого ключа, третий вывод которого подключен к первому входу первого преобразователя напряжениекод, первый выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй выход первого преобразователя напряжение-код соединен с вторым входом выцислительного блока, переключающий контакт первого управляемого ключа подключен к третьему выводу второго управляемого ключа, первый вывод которого церез первое эталонное сопротивление соединен с первым выводом первого эталонного конденсатора, первый выход второго преобразователя напряжение-код соединен с третьим входом вычислительного блока, четвертый вход которого соединен с вторым выходом второго преобразователя напряжение-код, выход которого соединен с входом блока управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющими входами первого и второго управляемых ключей и первым входом второго преобразователя напряжение-код, первый вывод измеряемого сопротивления соединен с первым выводом измеряемого конденсатора, первый вывод второго эталонного сопротивления соединен с общей шиной, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей, в него дополнительно введен третий конденсатор - эталонныйи третий управляемый ключ, первыйвывод которого соединен с вторымнвыводами измеряемого сопротивления иизмеряемого конденсатора, первые выводы которых соединены с общей шиной, а второй вывод третьего эталонного ключа соединен с вторым выводом 10второго эталонного сопротивления, которое через второй эталонный конденсатор соединено с первым выводомвторого эталонного сопротивления,третий вывод третьего управляемогоключа соединен с первым выводом первого эталонного конденсатора и вторым входом второго преобразователянапряжение-код, четвертый и пятыйвыходы блока управления соединенысоответственно с управляющим входомтретьего управляемого ключа и вторыМвходом первого преобразователя напряжение-код, второй вывод первогоэталонного конденсатора соединен свторым выводом второго управляемогоключа.ставитель 6. Минкихред А, К равчук Редактор Корректор Л, Пилипенкоеавэ Маковска при ГКНТ СССР роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул.Гагарина, 19 Закаэ 3707 Тираж т НИИПИ Государственного комитет 113.)35, Москва, Подписное по иэобретениям и открытия