Измеритель параметров @ ( @ ) цепей
ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ .Я(-я(Я 1|Х1 ЦЕПЕй, содержащий источник двухполярного напряжения, соединенный с одним КЗ входов коммутатора , первый усилитель постоянного тока с опорным конденсатором в цепи обратной связи и с вкл1 чённымн на входе эажимами для подключения измерительной цепи, вьохсщ усилителя постоянного тока через разделительный конденсатор соединен соответственно с первыми входами ключей, выходы которых через переключатель режима работы соединены с измерителем среднего значения, соединенньм с входом первого ключа, блок управления, о т л и ч а ю.щ и и с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона измеряемых величин и повышения чувствительности, в него введены Дополнительный.коммутатор, кодоуправляемый резистор, кодоуправляемый делитель частоты, второй усилитель постоянного тока с опорным резистором на входе и в цепи обратной связи, причем выход коммутатора соединен с резистором, включенным на входе второго усилителя постоянного хока, а выход последнего соединен с первым зажимом для подключения измерительной цепи, выход источника двухполярного напряжения соединен с (О входами дополнительного коммутатора, выход которого через кодоуправляемый резистор соединен с входом второго усилителя постоянного тока, а выход блока управления соединен с тре тьими входами дополнительного коммутатора и через кодоуправляемый делитель частоты с BTopbw входом второго ключа и третьим входом коммутатора. 00 о 4 00
СОЮЗ СОВЕТСИИХ
РЕСПУБЛИК
3($9 6 01 R 27 26
ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABT0PCk40MV ОВИ ЕТЕЛЬСТВУ
Бмь с к,:) А1;:Е.1
) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
re B AV )4aOa = é e CmeW (21) 3323731/18-21 {22) 28.07.81 (46) 15.05.83. Вюл.. 9 18 (72) В.Г.Путилов, Ю.М.Крысин, E.A.ËîìTåâ и В.М.Шлянднн (71) Пензенский политехнический кисти тут (53) 621.317.738:(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
В 849103, кл. G 01 R 27/26, 1979.
2. Авторское свидетельство СССР
Ф 679897, кл . G 01 R 27/26, 1975 (прототип).
54)(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ . Ñ ((1 4 )-ЦЕПЕЙ, содержащий источник двухполярного напряжения, соединенный с одним из входов коммутатора, первый усилитель постоянного тока с опорным конденсатором в цепи обратной связи и с вклеенными на входе зажимами для подключения измерительной цепи, выход усилителя постоянного тока через разделительный конденсатор соединен соответственно с первыми входами ключйй, выходы которых через переключатель режима работы соединены с измерителем среднего
„.SU„„ I 0 I 8048 A значения, соединенньм с входом первого ключа, блок управления, о тл и ч а ю.шийся тем, что, с целью расширения динамического диапаэона измеряемых величин и повышения чувствительности, в него введейы дополнительный коммутатор, кодоуправляемый резистор, кодоуправляемый делитель частоты, второй усилитель постоянного тока с опорным резистором на входе и в цепи обратной связи, причем выход коммутатора соединен с резисторам, включенным на входе второго усилителя постоянного тека, а выход последнего соединен с первым зажимом для подключения измерительной цепи, выход источника двухполярного напряжения соединен с входами дополнительного коммутатора, выход которого через кодоуправляемый резистор соединен с входом второго усилителя постоянного тока, а выход блока управления соединен с тре-. тьими входами дополнительного коммутатора и через кодоуправляемый делитель частоты с вторым входом второго ключа и третьим входом коммутатора.
1018048
Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано в измерительных приборах и системах.
Известен преобразователь параметро8 последовательных нерезонансных электрических цепей в период колебаний, содержащий два компаратора, интегратор, усилитель постоянного тока, на входе которого включен опорный элемент, а в цепь отрицательной об- 10 ратной связи исследуемая нерезонансная цепь, выход первого компаратора соединен через интегратор со своим одним. иэ входов и через первый опорный элемент - с одним из входов усилителя постоянного тока, а выход усилителя постоянного тока соединен с другим входом первого компаратора и с одним из входов второго компаратора, выход которого соединен непо- О средственно со своим другим входом и с входом усилителя постоянного тока через второй опорный элемент $1J.
Недостатком известного устройства является отсутствие возможности независимого переключения пределов измерения по реактивной и активной составляющей.
Наиболее близким к изобретению является измеритель параметров
Rxc x(RxLх) -цепей, содержащий усилитель постоянного тока, в отрицательную обратную связь которого по. мещен опорный конденсатор, а вход через измеряемую цепь и коммутатор соединен с источником двухполярного 35 напряжения постоянногО така, а выход усилителя. постоянного тока через разделительный конденсатор сое. динен одновременно с входом двух ключей, выходы которых через пере- 40 ключатель режимов подключаются к измерителю среднего значения, при этом управляющие входы коммутатора, ключей соединены с соответствующими выходами блока управления (2).
Недостатками прототипа являются узкий динамический диапазон измеряемых величин и низкая чувствитель" ность, так как отсутствует возможность независимого переключения пределов измерения fIo ре" Цель изобретения — расширение динамического диапазона измеряемых величин и повышение чувствительности. .60 Поставленная цель достигается тем, что в измеритель параметров йхсх(Ихой „)-цепей, содержащий источнйк двухйолярного напряжения., соединенный с одним из входов коммутато- 6; ра, первый усилитель постоянного тока с опорным конденсатором в цепи обратной связи и с включенныки на входе зажимами для подключения измерительной цепи, выход усилителя постоянного тока через разделительный конденсатор соединен соответственно с первыми входами ключей, выходы которых через переключатель режима работы соединены с измерителем среднего значения, соединенным с другим входом первого ключа, блок управления, введены дополнительный коммутатор, кодоуправляемый резистор, кодоуправляемый делитель частоты, второй усилитель постоянного тока с опорным резистором на входе и в цепи обратной связи, причем выход коммутатора соединен с резистором, 1 ключенньм на входе второго усилителя постоянного тока, а выход последнего соединен с первым зажимом для подключения измерительной цепи, выход источника двухполярного напряжения соединен с-входами дополнительного коммутатора, выход которого через кодоуправляемый резистор соединен с входом второго усилителя постоянного тока, а выход блока управления соединен с третьими входами дополнительного коммутатора и через кодоуправляемый делитель частоты с вторым входом второго ключа и третьим входом коммутатора. На чертеже приведен измеритель параметров ихсх(их1 х)-цепей. Измеритель параметров содержит блок 1 управления, основной и дополнительный коммутаторы 2 и 3, источник 4 двухполярного напряжения, кодоуправляемый делитель 5 частоты, кодоуправляемый резистор б, опорные резисторы 7 .и 8, усилитель 9 постоянного тока, измеряемую цепь 10, опорный конденсатор ll усилитель 12 постоянного тока, разделительный конденсатор 13, ключи 14 и 15, переключатель lб режимов, измеритель 17 среднего значения напряжения. Вход усилителя пострянного тока с опорным конденсатором 11 в цепи отрицательной обратной связи через измеряемую цепь 10 соединен с выходом усилителя 9 постоянного тока, в цепь обратной отрицательной связи которого включен опорный резистор 8, а его суммирующий вход через второй опорный резистор 7 соединен с выходом основного коммутатора 2. и одновременно через кодоуправляемый делитель 5 частоты с выходом дополнительного коммутатора 3, аналоговые входы которых соединены с выходами источника 4 двухполярного напряжения, а выход усилителя 12 постоянного тока через разделительный конденсатор 13 соединен одновременно с входами ключей 14 и 15, выходы которых через 1018048 (4) ((4 й1 44 % aц)Рot R4 . R» —. о+ — Е Ф, .(1, »С. Хк»С, М (4 1=, » - - E 45 50 переключатель 16 режимов соединены с измерителем 17 среднего значения, в свою очередь, выход блока 1 управления соединен одновременно с управляющими входами коммутатора 3, ключа 14 и входом кодоуправляемого делителя 5 частоты, а квадратурные выходы последнего соединены с соответствующими входами коммутатора 2 и ключа 15. Работа измерителя рассматривается 10 на примере измерения параметров параллельн>й R) Измеритель работает следующим образом. По сигналу Пуск блок 1 уй- (5 равления начинает вырабатывать прямоугольные импульсы с периодом 2Т и скважностью 2. Импульсы с блока 1 унравления поступают на вход кодоуправляемого делителя 5 частоты, в результате чего на его выходе образуется последовательность импульсов с периодом 2 То и скважностью 2 (где n — коэффициент деления кодоуправляемого делителя 5 частоты). 25 В результате появления управляющих импульсов на выходах блока 1 управления и кодоуправляемого делителя 5 частоты коммутаторы 2 и З.подключают к отрицательному полюсу источника 4 двухполярного напряже30 ния опорный резистор 7, и в результате чего на выходе усилителя 9 постоян ного тока появляется постоянное напряжение величиной где К - значение опт.ного реэисто4 ра 8;. R> — значение опорного резистора 7; R - .значение резистора кодоуправ ляемого резистора б. При поступлении напряжения Ч., () на измеряемую В„Ск-цепь 10 на выхо-де усилителя 12 постоянного тока появляется напряжение, которое изменяется во времени по следующему .закону: где RI(- значение сопротивления измеряемой цепи 10; С - значение емкости измеряХ емой цепи 10; Co — значение опорного конденсатора 11. При достижении времени t< величины То блок 1 управления переключает коммутатор 2, тем самым подключая к кодоуправляемому резистору положительный полюс источника 4 двухполярного напряжения. В результате 65. этого напряжение. на выходе усилителя постоянного тока равно ч ю — — — () /(4 Ц1 ) о. При поступлении напряжения Чз (й) на вход измерительной цепи напря,жение на ее выходе изме(»яется во времени по закону С»/% a» 4 Г)(S R;» 1 <<) ()= - — — — — )Š— — + ) @<о+ с )(я,) о )(„с, а а,) При достижении времени t величины Т блок 1 управления переключает коммутатор 3, тем самьа< подключая к отрицательному полюсу источника. 4 двухполярного напряжения кодоуправляемый резистор 6, и цикл повторяется. В и цикле напряжение на выходе усилителя 12 постоянного тока изменяется во времени по закону I бk» )(i Ri Ч = — - - 1,— — — — — ДИ= С @ К, / g»gC,î о По окончании и-го цикла кодоуправляемый делитель 5 частоты переключает, коммутатор 2, а блок 1 управления коммутатор 3,. в результате чего резис. тор 7 и кодоуправляемый резистор б оказываются подключенными к полоительному полюсу источника 4 двухолярного напряжения. При этом напряжение на выходе усилителя 9 постоянного тока равно В результате поступления этого напряжения на вхоД измеряемой цепи 10 напряжение на выходе усилителя постоянного тока изменяется во времени.по следующему закону: «4 б) <1 С„ з.„=- „С о1о — — )+.Г о (1 (1 ) / Ъ . ъ Вд/ О Цс (<< }<о<ииi {y> Но достижении интервала времени и+„ величины То блок 1 управления переключает коммутатор 3, подключая тем саиьз» к отрицательному полвсу источнииа 4 двухполюсного напряжения резистор 7. При этом напряжение на 1018048 Составитель Л. Сотникова Техред Т.Фанта Корректор 10.Макаренко Редактор И.Бандура Заказ 3531/44 Тираж 710 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 выходе усилителя постоянного тока становится равным В результате поступления этого наS пряжения на вход измерительной цепи напряжение на выходе усилителя 12 постоянного тока изменяется во времени по закону Ч ®- - — E т (, - — )— ф1 /и 4 Сх niia, я,„(, о .a., Со (14 k с (, Ry)Eotn+a . (y) При достижении интервалом времени 1 +q величины Т цикл повторяет ся до тех пор, пока количество так- . тов не достигает 2» после чего по- 20 ,вторяется большой цикл с периодом 2>ТО Иэ анализа выражений (2) -(9) видно, что напряжение на выходе уси лителя 12 постоянного тока состоит 25 иэ трех составляющих из постоянного напряжения Чд (t) = — — Е Т (-+ — ) RR и 1 Х О NR3 и двух переменных периодических напряжений соответственно с периодом То H 2и .Цр ° Напряжение с выхода усилителя 12 постоянного тока, проходя через раз» делительный конденсатор 13, еряет постоянную составляющ ю. При этом на- З5 пряжение на входе ключей 14 и 15 представляет собой суперпозицию двух напряжений Ч,, и V8b <, которые равны SblX1 СоР О СХ Рх) +" О (0) Извлечение информации о размере емкости Сх, и проводимости произво-. дится путем искусственного получения напряжений, среднее значение которых зависит либо от СХ, либо от RX При измерении значения емкости (положение а переключателя 16 ре жимов) управляющий сигнал с. выхода блока 1 управления открывает ключ 14 в интервалы времени, когда с выхо.да коммутатора 2 поступает положи-. тельное напряжение. При этом на выходе ключа 14 формируется напряжение, среднее значение которого равно (12) При измерении проводимости RX (положение б переключателя 16) управляющий сигнал с выхода кодоуправляемого делителя 5 частоты открывает ключ 15 в интервалы времени, равные пТ0 и сдвинутые на пТо 2 по отношению к сигналу с выхода I кодоуправляемого делителя 5 частоты. При этом напряжение на выходе ключа 15.имеет среднее значение напряжения, рав-, ное (13) Таким образом, изменяя значение сопротивления кодоуправляемого резистора 6 можно изменять предел (чувствительность) измерения по реактивной составляющей независимо от предела измерения по активной составляющей, .изменяя значения коэффициента деления и кодоуправляемого делителя 5 частоты можно изменять предел измерения по активной составлякщей независимо. от предела по ре«« активной составляющей.
