Автоматический измеритель комплексных параметров

 

АВТОМАТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНЫХ ПАРАМЕТРОВ, содержащий генератор перестраиваемой частоты, ВЕссод которого соединен с входом инвертора , опорным входом первого сумматора и входом измерительного преобразователя , выход которого подключен к измерительным входам сумматоров. соединенных с входом квадратичных детекторов, подключенных к входам пиковых детекторов, к опорному входу второго cyi №iaTopa подключен выход инвертора, дисплей, дифференциальный усилитель, выход которого соединен с первым входом дисплея, а входы соеди нены с выходами первого и второго Пиковых детекторов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, введены блок, выборки-запоминания, формирователь управлякицих импульсов, усилитель постоянного тока, причем выход измерительного блока соединен с входом блока выборки-запоминания, а выход его соединен с входом усилителя постоянного тока, выход которого сое (Л динен с вторым входом дисплея, выход генератора перестраиваемой частоты соединен с входом формирователя управляющих импульсов, выход которого соединен с управляющш входом блока 2 выборки-запоминания.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 3(5н (01 1(27 02

It и

1 в

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИ. ЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3471182/18-21 (22) 14. 07.. 82 (46) ЗО. 11. 83. Вюл. 9 44 (72) Г.A. Дейнега и В. И. Косюк (71) Отделение Всесоюзного научноисследовательского проектно-конструкторского и технологического института источников тока (53) 621. 317. 3 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 659989, кл. G 01 R 27/02, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

781711, кл. G 01 R 27/02, 1978 (прототип). (54)(57) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ

КОМПЛЕКСНЫХ IIAPAMBTPOB, содержащий генератор перестраивае1лой частоты, выход которого соединен с входом инвертора, опорным входом первого сумматора и входом измерительного преобразователя, выход которого подключен к измерительным входам сумматоров, соединенных с входом квадратичных детекторов, подключенных к входам пиковых детекторов, к опорному входу второго сумматора подключен выход инвертора, дисплей, дифференциальный усилитель, выход которого соединен с первым входом дисплея, а входы соединены с выходами первого и второго пиковых детекторов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью уменьщения погреыности измерения, введены блок. выборки-запоминания, формирователь управляющих импульсов, усилитель постоянного тока, причем выход измерительного блока соединен с входом блока выборки-запоминания, а выход его соединен с входом усилителя g постоянного тока, выход которого сое динен с вторым входом дисплея, выход генератора перестраиваемой частоты соединен с входом формирователя управляющих импульсов, выход которого соединен с управляющим входом блока выборки-запоминания.

1057879

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения полных сопротивлений и комплексных коэффициентов передачи преобразователей электрических сигналов, а также для снятия амплитудно-фазочастотных характеристнк преобразователей механических сигналов в диапазонах низких и инфранизких частот.

Известен измеритель комплексных сопротивлений, содержащий источник квадратурного сигнала, выходы которого подключены через преобразователь напряжение - ток к объекту измерения, выход которого подключен к )$ двум измерительным каналам, состоящим из последовательно соединенных блока памяти, дешифратора, масштабного преобразователя, сумматора, фазового детектора, аналого-цифрового gp преобразователя и отсчетного блока, причем аналого-цифровой преобразователь подключен к блоку памяти другого канала, сумматоры соединены между собой и через усилитель .напряжения с выходом преобразователя напряжение ток, а фазовые детекторы соответственно с квадратурнымн выходами генератора )1) .

Недостатком устройства является наличие двух опорных сигналов. Дополнительные погрешности вносятся также преобразователем напряжения в ток.

Наиболее близким к предлагаемому является измеритель комплексных па- 35 раметров, содержащий генератор перестраиваемой частоты, первый выход которого соединен с входом инвертора, опорным входом первого сумматора из«. мерительного преобразователя,выход 4О которого подключен к измерительным входам сумматоров четырех измерительных каналов, каждый иэ которых содержит последовательно соединенные сум-. матор, квадратичный детектор, пиковые45 детекторы, к опорным входам сумматоров подключены четыре дополнительных выхода генератора перестраиваемой частоты, выходы четырех пиковых детекторов соединены соответственно к входам двух дифференциальных усилителей, выходы которых соединены с двумя отклоняющими пластинами элек-. троннолучевого индикатора (дис". плей $2J.

Недостатком известного устройства 5 является наличие четырех опорных сигналов генератора перестраиваемой частоты..Наличие четырех измерительных каналов приводит к увеличению погрешности из-за неидентичности 60 каналов, изменения уровней четырех опорных сигналов относительно друг друга при перестройка частоты генератора, снижает надежность, усложняет регулировку и настройку устройства. 65 цель изобретения — уменьшение погрешности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в автоматический измеритель комплексных параметров, содержащий генератор перестраиваемой частоты, выход которого соединен с входом инвертора, опорным входом первого сумматора и входом измерительного.преобразовате.ля, выход которого подключен к измерительным входам сумматоров, соединенных с входами квадратичных детекторов, подключенных к входам пиковых детекторов, к опорному входу второго сумматора подключен выход инвертора, дисплей, дифференциальный усилитель, выход которого соединен с первым входом дисплея, а входы соединены с выходами первого и второго пиковых детекторов, введены блок выборки-запоминания формирователь управляю) щих импульсов и усилитель постоянного тока, причем выход измерительного блока соединен с входом блока выборки-запоминания, а выход его соединен с входом усилителя постоянного тока, выход которого соединен с вторым входом дисплея, выход генератора соединен с входом формирователя управляющих импульсов, выход которого соеди

Нен с управляющим входом блока выбарки-запоминания.

На чертеже представлена блок-схема устройства в режиме измерения комплексных сопротивлений.

Устройство состоит из генератора 1 перестраиваемой частоты, выход которого подключен к входу измерительного преобразователя 2 с исследуемым двухполюсником 3, к входам инвертора 4 и формирователя 5 управляемых импульсов, а также к опорным входам сумматоров 6 и 7 и блока 8 выборки-запоминания. Выход измери тельного преобразователя 2 подключен к сигнальному входу сумматора 6, вы-. ход которого подключен к входу квадратичного детектора 9. Выход сумматора 7 подключен к входу квадратичного детектора 10, выходы квадратичных детекторов через пиковые детекторы 11 и 12 соединены с входами дифференци« ального усилителя 13. Выход блока 8 выборки-хранения через усилитель 14 постоянного тока подсоединен к одному из входов дисплея 15, второй вход которого подсоединен к выходу дифференциального усилителя 13.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал вида 0з зщ cJt (где цо амплитуда, Я вЂ” круговая частота, - время) с выхода генератора 1 перестраиваемой частоты поступает на входы измерительного преобразователя

2 с исследуемым двухполюсником 3, опорный вход сумматора 6, инвертора

4 и формирователя 5 управляющих им4

1057879 где Кл — коэффициент передачи. измерительного преобразователя 2, - модуль измеряемого комплексного параметра исследуемого двухполюсника 3, 10 — фаза измеряемого комплекс- ного параметра исследуемого двухполюсника 3, поступает на измерительные входы сумматоров б и 7 и блока 8 выборкизапоминания. Сигнал с выхода инвертора 4 поступает на опорный вход сумматора 7, тогда на опорных входах сумматоров б и 7 имеем сигнал вида

21 г 2/ g Si22y q

О„=К К О 4+> +2qooe< + t»-

4лтсову

{) ьХло KpKg p(+) - 2)GOBE)San Ял ФаесФ® ) ? ° 2 /блпЩ

-3

4 Кс Кц К 0о = К К4 отсюда (Ч) К,Кл К@ ?

30 К =40о

К4 где 0p — численное значение амплитуды выходного напряжения генератора.

З5 Так как обычно К4=1, то

K g = 4 0p Kp K q kg, - — ((0) 2

С Учетом (10) напряжения {б) и (7), поступающие на входы дисплея имеют

40 вид

8ы» д = К5 оf СОЯ Я цвых 44 = Кв цо si »2 q (На дисплее 15 информацию об изме45 ряемом комплексном параметре получаем либо в цифровом виде по активной и реактивной составляющей согласно

-выражению (11), либо в виде светового пятна, радиус отклонения которого

50 от центра экрана дисплея будет харак. теризовать модуль измеряемого комплексного параметра, а угол отклонения радиус-вектора от вертикали

- фазу измеряемого комплексно55 го параметра °

60. где K - чувствительность дисплея

Ю )Вых 44

Яиэм=алсtg =9 (Ц)

Овых л5

Таким образом, предлагаемый автоматический измеритель комплексных

65 параметров обеспечивает измерение пульсов. С выхода измерительного преобразователя 2 сигнал вида

КД0оМп (л.?Ълq), (i) где К вЂ” коэффициент передачи сигнала детектором-квадратором, На выходах пиковых детекторов

11 и 12 амплитуды напряжений постоянного тока описываются следующими выражениями ц 2 2 2 в ьых лл ="с "ф { о("+ f л 2)сааб(у)

8ых 42 Kñ КяЦ(1л) — Я COG(f) .

Вычитаем .М ы» л, и О вы» ла на дифференциальном усилителе 13 на выходе получаем напряжение

2 М

ОЕых в = {)выхлл "Выхлоп=4Кс К К Upg<»g{ > где 0> — коэффициент передачи (усиления) дифференциального усилителя.

На выходе формирователя 5 управляющих импульсов при переходе через ноль вхоДного сигнала tip бЩ624 .в нУлевой момент времени формируются им пульсы, поступающие на опорный вход . блока 8 выборки-запоминания и переводяйлие его в режим "Запоминания".

Таким образом, из напряжения вида (11, поступаюцего на вход блока

8,на его выходе имеем напряжение ви.да

ЭьП Q 4КлУ{)озл л 2 {л) где К4 — коэффициент передачи блока выборки-запоминания.

Напряжение на выходе усилителя постоянного тока 14 имеет вид

"8ых14 = "6 "4 У 4Ч""9 {Ю ..где К - коэффициент усиления усили5 теля постоянного тока 14..

Значение коэффициента усиления К выбирается из соотношения, определяемого выражением (б) и (8}

"о " "? . (?) i

Цвллл(,лр)1л480

Таким образом, напряженная поступающие на входы квадратичных детекторов 9 и 10, имеют вид

О,„,-,КД о п(ыЬ )лК,upи, - (<„) )ьио Кл 2 3 НО%ли ЬЙ л Ч) к 0 зли ((д» л 130 ) J ) где К - коэффициент передачи суммаЯ тора для измеряемого канала, I

К - коэффициент передачи сумма тора для опорного сигнала.

? ожно принять К =К, =К

На выходах квадратичных детекторов

9 и 10 амплитуды напряжений описыва ются следующими выражениями

1 2 2.

" I "выхл л 8ьа(л =)) "о "5 "ь2 М

1057879

Составитель Н. Иихалев

Редактор М.Ткач ТехрЕд N. Гайду . КорректоР Г. Решетник й

Заказ 9580/48 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам -изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

:комплексных параметров, используя один однофазный выход опорного генератора, и поэтому для измерений можно, применять любой генератор перестраиваемой частоты выпускаемых нашей промышленностью. Погрешность измерения .за счет уменьшения спорных сигналов с четырех до одного снижается, так как полностью исключается ,составляющая погрешности, обусловленная изменением относительно друг друга напряжения опорных выходов генератора при перестройке частоты, а также исключается погрешность неточности установки фазового сдвига для 90 и 270