Мостовой измеритель параметров пятиэлементных пассивных двухполюсников

 

1. МОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПЯТИЭЛЕМЕНТНЫХ ПАССИВНЫХ ЛВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий электрический мост, два смежных плеча разных ветвей которого образованы конденсаторами , третье плечо - клеммами для подключения объекта измерения, четвертое плечо - уравновешивающим многоэлементньт пассивным двухполюсником , состоящим из последовательно соединенных первого конденсатора и первого резистора, к смежным выводам которых подключен один из выводов второго конденсатора, генератор импульсов сложной формы, первый выход которого соединен с первой вершиной диагонали питания электрического моста, второй выход генератора импульсов сложной формы и вторая вершина диагонали питания электрического ...... ..I М.3:-,х,;,; , i,v«... моста соединены с общей шиной, нульиндикатор , подключенный к измерительной диагонали электрического моста двумя входами, отличающий с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения параметров пятиэлемектных пассивных двухполюсниковj в него введены второй резистор и третий конденсатор , соединенные между собой параллельно и включенные между вторым : выводом второго конденсатора и вто рым выводом первого резистора, третий выход генератора импульсов сложной формы соединен с третьим входом нуль-индикатора. 2. Измеритель по п.1, отли (Л чающийся тем, что генератор импульсов сложной формы содержит четыре формирователя импульсов прямоугольной формы с изменением напряжения в импульсе по линейному закону , по Квадратичному и по кубичному , коммутатор, соответствующие входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, блок син хронизации, четыре выхода которого соответственно соединены с входами формирователей импульсов, пятый вы 00 0д ход - с одним из входов коммутатора, выход которого соединен с первым выходом генератора импульсов сложной формы, шестой блока синхронизации - с третьим выходом генератора импульсов сложной формы, седьмой выход блока синхронизациис вторым выходом генератора импульсов сложной формы.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9) (! I) 4(51) С 01 R 17/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ll0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3586039/24-21 (22) 27.04.83 (4б) 30.03.85. Бюл . У 12 (72) Г.И.Передельский (71) Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 621.317.733(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 938167 > кл. G 01 R 17/10> 1982.

2. Авторское свидетельство СССР

У 467273, кл. С 01 R 17/10, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 983552, кл. G 01 R 17/10, 1982 (прототип). (54)(57) 1. МОСТОВОЙ ИЗИЕРИТЕЛЪ ПАРАМЕТРОВ ПЯТИЭЛЕМЕНТНЫХ ПАССИВНЫХ

ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий электрический иост, два смежных плеча разных ветвей которого образованы конденсаторами, третье плечо — клеммами для подключения обьекта измерения, четвертое плечо — уравновешивающим многоэлементным пассивным двухполюсником, состоящим из последовательно соединенных первого конденсатора и первого резистора, к смежным выводам которых подключен один из выводов второго конденсатора, генератор импульсов сложной формы, первый выход которого соединен с первой вершиной диагонали питания электрического моста, второй выход генератора импульсов сложной формы и вторая вершина диагонали питания электрического моста соединены с общей шиной, нульиндикатор, подключенный к измерительной диагонали электрического моста двумя входами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения параметров пятиэлемектных пассивных двухполюсников, в него введены второй резистор и третий конденсатор, соединенные между собой параллельно и включенные между вторым выводом второго конденсатора и вторым выводом первого резистора, третий выход генератора импульсов сложной формы соединен с третьим входом нуль-индикатора.

2. Измеритель по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что генератор импульсов сложной формы содержит четыре формирователя импульсов ря моугольной формы с изменением напряжения в импульсе по линейному закону, по квадратичному и по кубичному, коммутатор, .соответствующие входы которого соединены.с выходами формирователей импульсов, блок синхронизации,- четыре выхода которого соответственно соединены с входами формирователей импульсов, пятый выход — с одним из входов коммутатора, выход которого соединен с первым выходом генератора. импульсов сложной формы, шестой выход блока синхронизации " e третьим выходом генератора импульсов сложнойформы,седьмой выход блока синхронизации- свторым выходом генератора импульсов сложной формы.

1147986 Недостатком устройства является отсутствие возможности раздельного уравновешивания более чем по трем параметрам.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электрический мост, который содер- жит генератор импульсов трапецеидальной формы, соединенный с диагональю питания электрического моста, 55

Из обретение относится к информационно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике и может быть использовано для измерения пяти параметров двухполюсника, содержащего однотипные реактивные элементы.

Известен мост для измерения параметров пассивных трехэлементных нерезонансных двухполюсников, который

1О содержит последовательно соединенные генератор, интегратор, шунтированный ключом, объект измерения, операционный усилитель., дифференциатор, шунтированный ключом, дифферен- 15 циальный усилитель, нуль-индикатор, кроме того, к выходу генератора присоединены входы двух операционных усилителей, выходы которых через сумматор подключены к дифференциаль- 20 ному усилителю, к выходу дифференциатора подключен детектор определения линейности переходного напряжения, а к выходу дифференциального усилителя — детектор выделения информации о наличии линейной составляющей (11 .

Недостатком такого моста является отсутствие возможности раздельного уравновешивания и измерения более ЗО чем трех параметров, а также сложность схемы.

Известно устройство для измерения параметров двухполюсников, содержа— щее последовательно соединенные сум- у5 матор, электрический иост, дифференциальный усилитель, к выходу которого через управляемые ключи подсоединены три канала обработки и индикации сигналов неравновесия, генерато- О ры длинных и коротких прямоугольных импульсов, выходы которых подключены к входам сумматора, генератор сигналов запуска, выходы которого соединены с входами генераторов длинных и коротких импульсов и с управляющими входами ключей (2) . конденсаторы в смежных плечах отношения разных ветвей моста, в плечах сравнения последовательно соединенные конденсатор и резистор, шунтированный. конденсатором, конденсатор в плече с уравновешивающими элементами, один вывод которого подключен к общей точке двух конденсаторов и резистора, другой - к общей точке конденсаторов плеч отношения, нуль-индикатор P3) .

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности уравновешивания и измерения более чем трех параметров двухполюсников, что сужает его функциональные возможности.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей мостового измерителя путем измерения параметров пятиэлементных пассивных двухполюсников.

Поставленная цель достигается тем, что в мостовой измеритель параметров пятиэлементных пассивных двухполюсников, содержащий электрический мост, два смежных ключа разных ветвей которого образованы конденсаторами, третье. плечо — клеммами для подключения объекта измерения, четвертое ппечо — уравновешивающим многоэлементным пассивным двухполюсником, состоящим из последовательно соединенных первого конденсатора и первого резистора, к смежным выводам которых подключен один из выводов второго конденсатора, генератор импульсов сложной фофмы, первый выход которого соединен с первой вершиной диагонали питания электрического моста, второй выход генератора импульсов сложной формы и вторая вершина диагонали питания электрического моста соединены с общей шиной, нуль-индикатор, подключенный к измерительной диагонали электрического моста двумя входами, введены второй резистор и третий конденсатор, соединенные между собой параллельно и включенные между вторым выводок второго конденсатора и вторым выводом первого резистора третий выход генератора импульсов сложной формы соединен с .третьим входом нуль-индикатора.

Кроме того, генератор импульсов сложной формы содержит четыре формирователя импульсов прямоугольной

1147986 формы с изменением напряжения в импульсе по линейному закону, по квадратичному и по кубичному, коммутатор, соответствующие входы которого соединены с выходами формирователей 5 импульсов, блок синхронизации, четыре выхода которого соответственно соединены с входами формирователей импульсов,.пятый выход — с одним из входов коммутатора, выход которого соединен с первым выходом генератора импульсов сложной формы, шестой

:выход блока синхронизации — с третьим выходом генератора импульсов сложной формы, седьмой выход .блока синхро- 15 низации — с вторым выходом генерато" ра импульсов сложной формы.

На чертеже представлена функциональная схема мостового измерителя параметров пассивных двухполюсников. >0

Измеритель содержит генератор 1 импульсов сложной формы, выход которого подключен к электрическому мосту. В смежных плечах разных ветвей моста включены конденсаторы 2 и 3.

Плечо с уравновешивающими элементами состоит из последовательно соединенных конденсатора 4 и резистора 5, параллельно которому включены последовательно соединенные конденсатор 30

6 и резистор 7, шунтированный конденсатором 8. Измеряемый двухполюсник (объект измерения) содержит последовательно соединенные конденсатор 9 и резистор 10, параллельно которому включены последовательно соединенные конденсатор,11 и резйстор 12 и конденсатор 13. К измеритель ной диагонали моста подключен нульиндикатор 14. Генератор 1 импульсов 4О сложной формы содержит формирователь 15 импульсов прямоугольной формы, формирователь 16 импульсов линейно изменяющейся формы, формирователь 17 импульсов квадратичной формы и формирователь 18 импульсов кубнчной формы. Выходы их соединены с входами коммутатора 19, выход которого является .выходом генератора.

Входы формирователей и один из входов коммутатора соединены с выходами блока 20 синхронизации.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии напряжение на входе и выходе электрического .моста равно нулю. Под воздействием управляющих импульсов с блока 20 синхронизации коммутатор 19 вначале подключает к электрическому мосту формирователь 15 импульсов прямоугольной формы. При воздействии очередного прямоугольного импульса в установившемся режиме в ветвях устанавливаются нулевые токи, и напряжение неравновесия зависит только от емкостей С, С>, С,1, С9 конденсаторов 2,3,4 и 9. Однократной регулировкой емкости С уравновешивающего конденсатора 4 приводят плоскую вершину сигнала на выходе моста к нулю, т.е. выполняют первое условие равновесия

С С9 С С 1 0 (1) равновесие отмечают по нуль-индикатору.

После первого уравновешивания коммутатор 19 подключает к электрическому мосту формирователь 16 импульсов линейно изменяющейся формы. При воздействии очередного импульса после окончания переходного процесса в ветвях устанавливаются неизменяющиеся токи, и напряжение неравновесия зависит от емкостей перечисленных выше конденсаторов и сопротивлений

R К,о резисторов 5 и 10. Однократной регулировкой сопротивления R< резистора 5 приводят к нулю плоскую вершину сигнала неравновесия, т.е. выполняют второе условие равновесия С С =О, . (2>

Равновесие здесь и в дальнейшем отмечают по нуль-индикатору 14.

Далее блок 20 синхронизации через коммутатор 19 подключает к электрическому мосту формирователь 17 с изменением напряжения в иМпульсе по квадратичному закону. При воздействии квадратичного импульса после окончания переходного процесса через конденсатор. 6 устанавливается неизменяющийся ток, зависящий от емкости (конденсатора 6 и ие зависящий от значения сопротивления резистора 7 и емкости конденсатора 8. Однократной регулировкой значения емкости С уравновешивающего конденсатора 6 приводят к нулю плоскую вершину сигнала неравновесия, т.е. выполняют условие равновесия

С (С„+С,>)-C C>--O, (3) где С,, С - емкости конденсаторов

11 и 13 соответственно.

Блок 20 синхронизации через коммутатор 19 подключает к мосту фор1147986

""- " Ю вЂ” ж " в

Филяаа ШК Патаат, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 мирователь 18 с изменением напряжения в импульсе по кубичному закону.

При воздействии кубичного импульса после окончания переходного процесса напряжение неравновесия зависит от значения сопротивления К резистора ? и не зависит от значения емкости С8 конденсатора 8, Однократной регулировкой значения сопротивления

R> уравновешивающего резистора 7 lO приводят плоскую вершину сигнала неравновесия к нулю, т.е. выполняют четвертое условие равновесия

СЖCe(C«ic,4> Й С рС Д-8 zC>ceC« =О у (1 где R — сопротивление резистора 12.

lg

Во время переходного процесса напряжение неравновесия, которое имеет форму экспоненциальных всплесков, зависит от всех уравновешивающих параметров. Однократной регулировкой последнего уравновешивающего параметра — емкости С конденсатора 8 -приводят всплески к нулю,и выполняют пос" леднее пятое условие равновесия

C Cy(Cg+Ce) С1СьС =О. (5)

Определяют искомые величины:

СзС4 РзС С С(,, Ч „, C 3 6

02 Сз С2(СЬФ С8)

8 0 (Ce

С,С, " С,(сь4СВ)

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет измерять пять параметров двухполюсника, что расширяет его функциональные воэможности и область применения. Уравновешивание моста раздельное, что перспективно для автоматических измерений. Объект измерения в устройстве может быть другим. Предлагаемое устройство может найти применение при электроскопических исследованиях биологических объектов, таких как белковые растворы и живые ткани,