Способ определения двухэлементной схемы замещения двухполюсника и устройства для их осуществления (его варианты)

,13АНОТЕКА НИЯ ЕТЕЛЬСТВ Н АВТОРСКОМУ и образцового двухп результату сравнени го сигналов судят о исследуемого двухпо первого либо второг о характере схемы э дуемого двухполюсни сни по и втпервогосхеме заюсника, сигнало 32рокунце щеки з и Р. У хозяйственн ис мещениа. инст (53) (56) 11 15 льство СССР7/10, 1963,ство СССР7/10, 1980. ель К 1 ния исследуемого дв о схемеполюсник из ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДВУХЭЛЕМЕНТНОЙ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ ДВУХПОЛЮСНИКАИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) 1. Способ определения двухэлементной схемы замещения двухполюсника, заключающийся в подаче наизмерительную цепь гармоническогосигнала и сравнении сигналов, снимаемых с элементов измерительной цепи,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения быстродействия,формируют первый сигнал, пропорциональный джазовому. сдвигу напряжения,пропорционального полному току, протекающему в измерительной цепи, относительно напряжения питания измерительной цепи, составленной из пос- .ледовательно соединенных исследуемого и образцового двухполюсников,формируют второй сигнал, пропорциональный джазовому сдвигу напряжения,пропорционального полному току,протекающему в измерительной цепи,относительно напряжения питаниямерительной цепи, составленной изпараллельно соединенных исследуемого 801162 2. Способ определения двухэлементной схемы замещения днухполюсника,заключающийся в подаче на измерительную цепь гармонического сигнала исравнении сигналов, снимаемых с элементов измерительной цепи, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, Формируют первый сигнал, пропорциональный фазовому сдвигу сигнала, снимаемого с исследуемого двухполюсника, относительно сигнала, снимаемого с образцового двухполюсника, по знаку Фазовогосдвига судят о характере схемы замещения исследуемого двухполюсника, Жор мируют второй сигнал, пропорциональный джазовому сдвигу полного тока измерительной цепи, составленной ,из последовательно включенных исследуемого и образцового двухполюсников, относительно напряжения питания измерительной цепи, формируют ,третий сигнал, пропорциональный фазовому сдвигу полного тока измерительной цепи,. составленной из параллельно включенных исследуемого ч образцового двухполюсников, относительно напряжения питания измерительной цепи, по результату сравнения второго и третьего сигналов судят3, Устройство определения двух- элементной схемы замещения двухполюсника, содержащее последовательно соединенные блок сравнения и индикатор, генератор синусоидального напряжения, зажимы для подключения исследуемого двухполюсника и образцовый двухполюсник, о .т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстро- Ъдействия, в него введены преобразователь тока, блок определения характера схемы замещения, ключ, блок коммутации, формирователь. управляющих импульсов, шина управления, фазочувствительный детектор, блок памяти и блок сравнения, причем пер-. вый вывод генератора синусоидального напряжения подключен к первому входу преобразователя тока, второй вход которого соединен с первым входом фазочувствительного детектора, первым входом блока определения характера схемы замещения, первым контактом блока коммутации и первым выводом исследуемого двухполюсника, второй вывод которого подключен к первому контакту ключа и первому, выводу образцового двухполюсника, второй вывод которого соединен с первым подвижным контактом блока коммутации, второй контакт которого подключен к второму контакту ключа и второму выводу генератора синусоидального напряжения и соединен с общей шиной, выход преобразователя тока подключен к второму входу блока определения характера схемы замещения, второму входу фазочувствительного детектора, выход которого соединен с вторым подвижным контактом блока коммутации, третий и четвертый контакты которого соответственно через блок памяти подключены к первому и второму входам блока сравнения, шина управления подкпючена к входу формирователя управляющих импульсов, выход которого соединен с управляемыми входами блока коммутации и управляемым входом ключа. 4. Устройство определения двух- элементной схемы замещения двухполюсника, содержащее последовательно соединенные блок сравнения и интегратор, генератор синусоидального :напряжения, зажимы для подключения исследуемого двухполюсника и образцовый двухполюсник, о т л и ч а ющ е е с я .тем, что, с целью быстро- действия, в него введены преобразователь тока, блок определения характера схемы замещения, ключ, блок коммутации, фазовременной преобразователь, блок памяти, формирователь управляющих импульсов, шина управления и блок сравнения, причем первый выход генератора синусоидального напряжения подключен к первому входу преобразователя тока, второй вход которого соединен с первым входом фазовременного преобразователя, первым входом блока определения характера схемы замещения, первым контактом блока коммутации и первым выводом исследуемого двухполюсника, второй. вывод которого подключен к первому контакту ключа и первому выводу ,образцового двухполюсника, второй вывод которого соединен с первым ,1 одвижным контактом блока коммутации,второй контакт которого подключен квторому контакту ключа и второму выводу генератора синусоидального напряжения и соединен с общей шиной, выход преобразователя тока подключен к второму входу блока определения характера схемы замещения, второму входу фазовременного преобразователя, выход которого соединен со вторым подвижным контактом блока коммутации, третий и четвертый контакты которого соответственно через блок памяти подключены к первому и второму вхо-, дам блока сравнения, шина управления подключена к входу формирователя управляющих импульсов, выход которого соединен с двумя управляемыми входами блока коммутации и управляемым входом ключа6254 гния, формирователь 8 управляющихимпульсов, блок 9 определения характера схемы замещения, блок 10 (состоящий иэ блоков 10.1 и 10.2) .памяти,блок 11 сравнения, фаэовременнойпреобразователь 12, фаэочувствительный детектор 13, усилители-ограничители 14.1 и 14.2, формирователи15.1 и 15.2 импульсов, элемент 16О совпадения, элемент 17 (состоящийиз элементов 17.1 - 17.3) памяти,индикатор 18.Предположим, что исследуемыйдвухполюсник представлен в виде последовательной схемы замещения(фиг. 1), Тогда отношение действующих значений напряжений, снимаемых.с последовательно соединенных исследуемого и образцового двухполюсников имеет видЯ- (1)Чгде о, , оимеют размерностьсопротивленийЕсли теперь включить исследуемыйи образцовый двухполюсники параллельно, то отношение действующихзначений токов следующее;Л о )л 4 Ручгде Ю, /Ь, у имеют размерностьсопротивлений.Анализируя правые части выражений- "/3+у, нетрудно заметить, что ониобратно пропорциональны. Числительвыражения (1) больше его знаменателя, следовательно, числитель выражения (2) меньше его знаменателя.Отсюда можно сделать вывод о том, .что 1 117Изобретение относится к измерительной технике, а именно к определению схемы замещения комплексных двухпо-. люсниковЦель изобретения - повышение быст родействия путем исключения процессов уравновешивания.На фиг. 1 и 2 схематически показаны варианты включения исследуемого и образцового двухполюсников, поз воляющие получить информацию о схеме замещения исследуемого двухполюсника, фазовым и амплитудно-фазовым способами; на фиг. 3 и 4 - устройства определения схемы замещения двухзлемент ного двухполюсника; на фиг. 5 - структурная схема блока определения характера двухполюсника; на фиг. 6- временные диаграммы, поясняющие работу блока определения характера. 20На фиг. 1 и 2 приняты следующие обозначения:ф, /3, у - параметры двухполюсников в обобщенных обозначениях; г 5Т. - ток, протекающий черезисследуемый двухполюсник;Тг - ток, протекающий черезобразцовый двухполнйник;О - напряжение, снимаемое ЗОс исследуемого двухполюсника;0 - напряжение, снимаемоев образцового двухполюсника;35- фазовый сдвиг вектораполного тока относитель-,но напряжения питанияизмерительной цепи, составленной иэ параллельно 4соединенных исследуемогои образцового двухполюсника;Чг - фазовый сдвиг вектораполного тока относительно 45напряжения питания измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных исследуемого и образцовогодвухполюсников.Устройства, представленные на фиг. 3-5 содержат генератор 1 синусоидального напряжения, ключ 2, преобразователь 3 тока, исследуемый двух полюсник 4, образцовый двухполюсиик 5, блок 6 (состоящий из блоков 6,1 и 6.2) коммутации, шину 7 управле-.:(,Предположим, что исследуемый двухполюсник имеет параллельную схему замещения (фиг. 2).Если рассуждать аналогично, при последовательном соединении исследуемого и образцового двухполюсников отношение напряжений равноц( б"710 1где о, р,имеют размерность про. водимостей, а отношение токов прнми, снимаемыми с измерительнойцепи.Поэтому дальнейшим развитием амплитудно-Аазового способа явилась раз 5работка Фазового способа, позволяющего устранить погрешность от амплитуд сигналов и значительно повыситьточность определения в области низкихчастот. ОУстройство, реализующее амплитудно-Фазовый способ, изображено нафиг. 3. Оно работает следующим образом. В начале работы по сигналу сшины 7 управления Формирователь 8 управляющих импульсов устанавливает всеблоки 6 коммутации и ключ 2 в первоеположение, показанное на Фиг. 5, Таким образом, двухполюсники 4 и 5включены последовательно. С генератора 1 на измерительную цепь подается синусоидальное напряжение. Преобразователь 3 тока вырабатываетнапряжение, пропорциональное полномутоку, протекающему в измерительной 25цепи, которое поступает на первыевходы Аазочувствительного детектора 13и блока 9 определения характера схемызамещения, На вторые входы этих блоков поступает напряжение питания измерительной цепи, Фазочувствительныйдетектор 13 .вырабатывает сигнал, про.порциональный Пру = 0 = О Соз ,который заносится в блок 1 О, 1 памяти.Затем по сигналу с шины. 7 управленияформирователь 8 устанавливает всеблоки 6 коммутации и ключ 2 во второеположение. Исследуемый и образцовыйдвухполюсники, таким образом, включаются параллельно. Фазочувствительный детектор 13 вырабатывает сигнал,пропорциональный пр = 0 = Сов Ч,который заносится в блок 10.2 памяти,С выходов блоков 10.1 и 10.2 памятиинформацир поступает в блок 11 сравнения. Блок 11 сревнения сравниваетсигналы на его входе и выдает сигнало наличии последовательной или па-,раллельной схемы замещения исследуемого двухполюсника на инднка"тор 18.Блок 9 предназначен для определе,ния характера исследуемого двухполюсника, Наличие сигнала на выходеэлемента 17.1 свидетельствует нерезонансному емкостному характеру, навыходе элемента 17.2 нерезонансномуиндуктивному, на выходе элемента 17.3 - резонансной схеме замещенияисследуемого двухполюсника.Более подробно работу блока определения характера можно проследитьпо его Аункциональной схеме и временной диаграмме,На входы блока обработки сигналовв начальный момент времени поступаютгармонические сигналы П и П снимаемые соответственно с исследуемогои образцового двухпслюсников, Если,например, исследуемый двухполюсникимеет резонансный характер, то Псовпадает с П (фиг. 64, строки 1,2)или П противоАазно П (Фиг. 6 в,строки 1,2). Напряжения Ц и Ппоступают на входы усилителей-ограничителей 14.1, 14.2, которые преобразуют входные гармонические сигналыЦ и П в прямоугольные сигналы(Аиг. 6 м, строки 3,4). Эти прямоугольные сигналы поступают на формирователи 15.1, 15,2 импульсов, навыходах которых формируются короткиеимпульсы по переднему и заднему фронтам входных импульсов (Фиг, бсср, строки 5, 6). Эти короткие импульсы подаются на входы элемента 16 совпадения,на выходе которого формируется,при одновременном присутствии сигналов на его входах, сигнал (Фиг. 6,строка 7), который поступает на входэлемента 17.3 памяти. Элемент 17.3памяти срабатывает и на его выходепоявляется сигнал, который поступаетодновременноф на управляемые входыэлементов 17.1 и 17.2 памяти, запрещая им срабатывать от входных сигналов, поступающих с выходов усилителей-ограничителей 14.1 и 14.2.Если же исследуемый двухполюсникимеет нерезонансный характер, то навыходе элемента 16 совпадения сигналотсутствует и элемент 17.3 памятине срабатывает, поэтому сигнал натретьем выходе блока 9 определенияхарактера отсутствует. Прямоугольныйсигнал, сАормированный из П, является синхронизирующим для элемента17.1 памяти и информационным дляэлемента 17.2 памяти, а прямоуголь"ный сигнал, сформированный из П,является информационным для элемента17.1 памяти и синхронизирующим дляэлемента 17.2 памяти.Если в основе элементов 17,1 и17.2 памяти испольэовать Л-триггер, 1176254у которого на выходе появляется изапоминается уровень информационногосигнала по переднему фронту синхронизирующего сигнала, то элемент 17.1памяти срабатывает только при нерезонансном емкостном характере исследуемого двухполюсника (йиг. бю,строка 8), а элемент 17.2 памятисрабатывает только при нерезонансном 1 Оиндуктивном характере исследуемогодвухполюсника (фиг. бе, строка 9),причем, как видно из временной диаграммы (Аиг. бсср, строка 7) на выходеэлемента 16 совпадения импульсы отсутствуют, а значит элемент 17.3памяти не срабатывает и не оказываетвлияния на работу элементов 17.1 и17.2 памяти.Во всех остальных устройствах 20блок 9 работает аналогично описанному.Устройство, изображенное на фиг. 3,позволяет определить схему замещениядвухэлементного двухполюсника, не 25 уравновешивая измерительную цепь, однако наличие фазочувствительного детектора 13 ограничивает диапазон измерения.Устройство, реализующеефазовый способ, изображено на Аиг. 4. Оно работает аналогично устройству, изображенному на Аиг. 3, с той лишь разницей, что вместо фазочувствительного детектора 13 использован фазовременной преобразователь 12, который вырабатывает сигнал, пропорциональный джазовому сдвигу вектора полного тока относительно напряжения питания измерительной цепи. Устройство, изображенное на Фиг. 4 позволяет определить схему замещения двухэлементного двухполюсника, не уравновешивая измерительную цепь, кроме того, оно обеспечивает высокую точность определения, так как сведены до минимума аналоговые блоки в тракте преобразования.