Устройство для измерения параметров емкостных нелинейных цепей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЕМКОСТНЫХ НЕЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ , содержащее генератор линейноизменяющегося напряжения, соединенный с выходом пускового блока, измеритель иока, отличающеес я тем, что, с целью првьшаения точности и производительности измерения , в него введены сумматор. нуль-орган, задатчнк калиброванного постоянного напряжения, два запоминакяцих блока, блок установки крутизны напряжения, два вычислительных блока , причем выход генератора линейноизменяющегося напряжения соединен с первым входом cyivMaTopa и. входом нуль-органа, второй вход сумматора соединен с выходом задатчика калиброванного постоянного напряжения, выход сумматора - с одним из зажимов для подключения измеряемого объекта, другой зажим через измеритель тока со входеши запсн4инающих блоков, упра влшоьдае входы которых соединены с выходом нуль-органа, а выходы запоминающих блоков, а также задатчиKai калиброванного постоянного напряжения и блока установки крутизны «О напряжения, соответственно, соединены со входами вычислительных блоков , выходы которыхсоединены со входами индикаторов. пах оо 00 4 Аи.г./

СОЮЗ COBETCHMX

СОЦИАЛИСтИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН. 3(59 5 01 g 27/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстВенный Комитет сссР во делАм изои етений и отнРыт(й (21) 3376453/18-21 (22) 05.01.82 (46) 23.04. 83, Вюл. 9 15 (72) A.A.Âñåâîëæñêèé и Е.Ф.Васильев (71) Калининский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический .институт (53) 621. 317.738(088.8) .(56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 333495, кл. С, 01 R.,17.07.72, 2. Всеволожский A.A., Сиэогин Ю.М. .Филиппов В.A. Установка для исследования МПд-структур. Сб. научных трудов КПИ, 1974, с.101, (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ЕМКОСТНЫХ. НЕЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ, содержащее генератор линейноиэменяющегося напряжения, соединенный с выходом пускового блока, измеритель тока, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повьиаения точности и производительности измерения, в него введены сумматор, „„gg„„1013874 нуль-орган, задатчик калиброванного постоянного напряжения, два запоминающих блока, блок установки крутизны напряжения, два вычислительных блока, причем выход генератора линейноизменяющегося напряжения. соединен с первым входом сумматора и входом нуль-органа,. второй вход сумматора соединен с выходом задатчика калиброванного постоянного напряжения, выход .суыкатора — с одним из зажимов для подключения измеряемого объекта, другой зажим через измеритель тока— со входами запоминающих блоков, управляющие входы которых соединены с выходом нуль-органа, а выходы запоминающих блоков, а также эадатчи- д ка калиброванного постоянного на- @ пряжения и блока установки крутизны напряжения, соответственно, соединены со входами вычислительных блоков, выходы которых соединены со входами индикаторов.

1013874

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть применено для измерения параметров нелинейных конденсаторов, резисторов и их параллельных соединений.

Известно устройство для измерения нелинейной емкости, включающее генератор трапецеидального напряжения, первый выход которого соединен с дифференцирующей цепью, состоящей из измеряемой нелинейной емкости и резистора, играющего роль преобразователя тока в напряжение.

Второй выход генератора трапецеидального. напряжения соединен с дифференцирующей цепью, состоящей из : 15 эталонной емкости и того же резистора,соединенного с вертикальной отклоняющей системой двухкоординатного регистратора. Горизонтальная развертка двухкоординатного регистратора формируется из напряжения генератора трапецеидального напряжения 1 ).

Недостатком данного устройства является необходимость измерения напряжения на исследуемом объекте в фиксируемый момент времени, что усложняет прибор и увеличивает погрешность измерения. Устройство обладает низкой производительностью при малых значениях крутизны линейно изменяющегося напряжения, обусловленной необходимостью изменения напряжения во всем рабочем диапазоне, а также невозможностью измерения нелинейного шунтирующего сопротивления.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения параметров емкостных нелинейных цепей включающее генератор линейно изменяющегося напряжения, основным элементом которого является интегратор, 40 выход которого соединен с поляризованным реле, .осуществляющим переключение знака входного напряжения интегратора при достижении выходным напряжением установленных максималь- 45 ного и минимального значений. Выход генератора линейно изменяющегося. напряжения соединен с измеряемым объектом и входом Х двухкоординатного регистратора. Выход I это- 50 го регистратора соединен через измеритель тока, преобразующий ток через измеряемый объект в напряжение, с выходом объекта измерения12 1.

Недостатком известного устройства являются низкая производительность, необходимость запоминания (регистрации) всей совокупности напряжений на объекте и токов через объект в пределах всего диапазона изменений параметров объекта, дополнительная математическая обработка экспериментальных результатов, а также необходимость измерения напряжений на исследуемом объекте, что снижает точность.

Целью изобретения является повышение точности и производительности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения параметров емкостных нелинейных цепей, содержащее генератор линейно-изменяющегося напряжения, соединенный с выходом пускового блока, измеритель тока, введены сумматор, нуль-орган, задатчик калиброванного постоянного напряжения, два запоминающих блока, блок установки крутизны напряжения, два вычислительных блока, причем вы-. ход генератора линейно-изменяющегося напряжения соединен с первым входом сумматора и входом нуль-органа, второй вход сумматора соединен с выходом задатчика калиброванного постоянного напряжения, выход. сумматора— с одним из зажимов для подключения измеряемого объекта, другой зажим через измеритель тока — co входами запоминающих блоков, управляющие входы которых соединены с выходом нульоргана, а выходы запоминающих блоков, а также задатчика калиброванного постоянного напряжения,соответственно, и блока установкй крутизны напряжения, соединены со входами вычислительных блока, выходы которых соединены со входами индикаторов.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы действующих в устройстве напряжений и токов.

Прибор содержит пусковой блок 1, генератор 2 линейноиэменяющегося напряжения, включающий последоватльно соединенные интегратор, блок 3 установки крутизны напряжения, компараторы 4 и 5, два триггера 6 и 7 и двухканальный коье утатор 8, выход генератора линейно-изменяющегося напряжения соединен с нуль-органом 9 и сумматором 10, который через измеряемый объект 11 и измеритель 12 тока соединен с запоминающими блоками 13 и 14 и вычислительными блоками

15 и 16, которые вместе с блоком 17 задержки образуют вычислительный блок, задатчик 18 калиброванного постоянного напряжения и индикатор 19 калиброванного постоянного напряжения, а также индикаторы 20 и 21 измеряемых величин.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Запускающий импульс пускового блока 1 в момент времени 1 пп(фиг.2) поступает на вход "Включение" триггера 6, выход которого соединен с одним иэ управляющих входов двухканального коммутатора 8, в результате чего на выходе двухканального коммутатора 8, соединенного со вхо1013874 дом интегратора 2, появляется стабилизированное положительное постоянное напряжение Ug . Линейно возрастающее напряжение с выхода интегратора 2 через блок 3 установки крутизны напряжения, представляющий собой реэисторный делитель U поступает на входы компараторов 4 и:5. Вторые входы этих компараторов соединены с источниками постоянных напряжений, величины которых равны заданным .10 (максимальному 0 „„для компаратора 4 и минимальному -Оп1; для компаратора 5 } значениям лийейно изменяющегося напряжения У

Выход компаратора 4 соединен.со входом "Сброс" триггера 6 и входом

"Включение" триггера 7, выход которого соединен со вторым входом двухканального коммутатора 8. При таком включении элементов схемы равенство 20 .линейно возрастающего напряжения на выходе блока .3 установки крутизны

03 значению0 рыэывает срабатывание компаратора 4, выключение триггера 6 (0 =О) и появление напряжения 0 на триггере 7, что приводит к иэменеЬ нию полярности выходного напряжения двухканального коммутатора 8 (Оэ)и знака крутизны выходного напряжения интегратора 2.

Равенство выходного напряжения . - @ блока 3 установки крутизны напряжения значению-0 . -U =-0„;1; ) вызывает срабатывание компаратора 5, выходкоторого соединен со входом "Сброс" триггера 7, в результате чего на. 35 выходе этого триггера (U>) и втором. входе двухканального коммутатора 8 установится напряжение, равное нулю, а напряжение на входе интегратора 2 и блока 3 установки крутизны напряже- 40 ни я (03) рав но з качению - О ;„.

Выход сумматора 10 через измеряемый объект 11 соединен со входом измерителя .12 тона. Значение тока через измеряемый объект 11 или пропор- 45 цнонального ему напряжения с выхода измерителя 12 тока(0 )поступает на входы запоминающих блоков 13 и 14.

Управляющие входы этих устройств соединены с выходом нуль-органа 9, вход которого соединен с выходом генератора линейно изменяющего напряжения. Нуль-орган 9 вырабатывает короткие разнополярные импульсы (09). в момент Равенства нулю возрастающего (Ф1 ) и убывающего (Ф ) участков линейно измеряющегося напряжения 0

Эти времена полностью соответствуют равенству выходного напряжения сумматора 10 значению калиброванного напряжения установленному задатчи- 60 ком 18 калиброванного постоянного напряжения. Таким образом, положительный импульс нуль-органа 9 осу.ществляет запись в запоминающем блоке 13 значения тока через иэмеряе-65 мый объект 11 в Момент 1;, . =1(1)., Отрицательный импульс нуль-органа 9 осуществляет запись в запоминающем блоке 14 значения -тока через измеряемый объект 14 в момент,1 = l(t2)Выход запоминающего блока 14 соединен с первыми входами вычислительных блоков 15 и 16 непосредственно, а выход запоминающего блока 13 — со вторыми входами вычислительных блоков 15 и 16 через блок 17 задержки. Кроме того, на третий вход вычислительного блока 15 поступает значение крутизны линейно-измеряющегося напряжения с выхода блока 3 установки крутизны напряжения, а на третий вход вычислительного блока 16значение калиброванного напряжения с задатчика 18 калиброванного постоянного напряжения.

Блок 17 задержки обеспечивает одновременность поступления на входы вычислительных блоков 15 и 16, запомненных значений токов через измеряемый объект 11 1 H„) и i ()или соответствующих им напряжений выхо-да измерителя 12 тока О., (+.„)и Ц (+. ) и при аналоговом построенйи прйбора представляет: собой комммутатор, . управляющий вход которого соединен с запоминающим блоком 14.

Вычислительный узел 15 .осуществляет.операцию вычисления -зна-чения нелинейной емкости С(0)по формуле 1 -1

С(U )= — - (1)

1 Я

t1tt, Вычислительный узел 16 осуществляет операцию вычисления нелинейного сопротивлениями(0)по формуле

11 или нелинейной проводимости 6,(0), что проще реализуется при аналоговом методе вычисления по формуле

11+ 1

: Фц)= „(ъ|

aU. ™М гдецС= - значение крутизны линейно

3 изменяющегося напряжениями

М вЂ” установленное значение

11 калиброванного напряжения;

i =1() =ф значение токов через изме1 1 2 7 ряемый объект 11 в моменты времени с и t соответственно, т.е. в моменты равенства входного напряжения измеряемого объекта 11 значению напряжения, установленного задатчиком калиброванного постоянного напряжения при положительном и отрицательном значении крутизны линейно изменяющегося напряжения.

Измеряемые величины с(0) и Й(Щ фиксируются на индикаторах 20 и 21

И (в ) ВНИИПИ Заказ 3010/54 Тираж 708 Подписное

Филиал ППП "Патент"- r.Óæãîðoä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4 иэмеряеиъяа величин, в качестве котораис могут быть использованы любые адно и двухкоординатные (при одновременной фиксации О„ )индикаторы или регистраторы.

После снятия значений отсчетов измеряемых величин импульсом пускового устройства 1 в моментике осуществляется "стирание" значений токов 3 и, записанных в запоминаюцих блоках 13 и 14.

Цикл измерений на этом заканчивается. Для измерения нелинейных параметров объекта при другом значении О„„ необходимо установить его новое значение задатчиком 18 калиброванного постоянного напряжения по индикатору 19 и повторить измерения.