Мостовой измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников

 

1 .ЮСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ , содержащий генератор импульсов сложной формы, соединенный первым и вторым выходами с в вршинами диагонали питания моста, два несмежных плеча которого образованы реаис торами , третье плечо обра:зовано уравновешивающим пассивным многоэлементным двухт .тополюсником , состоящим из резистора , к одному выводу которого подключен один вывод конденсатора, а к другому - выводы катушки индуктивности и резистора, соединенных параллельно, четвертое плечо образовано клеммами для подключения объекта измерения, нуль-индикатор, подключенный двумя входами к измерительной диагонали моста, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональньтх возможностей в уравновешивающий пассивный многоэлементный двухполюсник введен резистор, подключенный к второму вьшоду конденсатора одн${м выводом, а другим к второму выводу параллельно соединенных катушки индуктивности и резистора, третий вквд нульиндикатора соединен с третьим выходом генератора имп льсов сложной формы. 2. Измеритель по п.1, о т л и чающийся тем, что генератор импульсов сложной формы содержит формирователь импульсов прямоугольной формы и три формирователя с изменением напряжения в импульсе по линейному законуJ по квадратичному и по кубичному соответственно, коммутатор , соответствующие входы которого соединены с выходами формироватесд К| лей импульсов, а выход его соединен с первым выходом генератора «мпульсов сложной формы, блок синхронизации, 4; четыре выхода которого соединены с СЭ5 входами формирователей импульсов соот ветственно, пятый выход соединен с одним из входов коммутатора, шестой выход соединен с йторым выходом генератора импульсов сложной формы, а седьмой высод соединен с третьим выходом генератора импульсов сложной формы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) Ф(51) G 01 R 17 10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1; ", ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13 .

H АВТОРСЙОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3599384/24-21 (22) 0).06.83 (46) 23.05.85.Бюл.I 19 (72) Г.И.Передельский (71) Научно-исследовательский инсти" тут автоматики и электромеханики при Томском институте автоматизированных систем управления и радиоэлект.роники (53) 621.317..?33 (088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)l 949517, кл. С Ol R )7/10, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

У 938199, кл. G OI R 27/02, 1980 °

3. Авторское свидетельство СССР

)) 918862, кл.С Ol R 17/10, 1976. (54)(57) ).ЮСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕ7РОВ МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛ)ОСНИКОВ, содержащий генератор им" пульсов сложной формы, соединенный первым и вторым выходами с вершинами диагонали питания моста, два несмежных плеча которого образованы резис торами, третье плечо обра;зовано уравновешивающим пассивным многоэлементным двух .тополюсником, состоящим из резистора, к одному выводу которого подключен один вывод конденсатора, а к другому — выводы катушки индуктивности и резистора, соединенных параллельно, четвертое плечо образовано клеммами для подключения объекта измерения, нуль-индикатор, подключенный двумя входами к измерительной диагонали моста, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей в уравновешивающий пассивный многоэлементный двухполюсник введен резистор, подключенный к второму выводу конденсатора одним выводом, а другим к второму выводу параллельно соединенных катушки индуктивности и резистора, третий вкед нуль- индикатора соединен с третьим выходом генератора импульсов сложной формы.

2. Измеритель по п.l о т л ич а ю шийся тем, что генератор ф импульсов сложной формы содержит формирователь импульсов прямоугольной формы и три формирователя с изменением напряжения в импульсе по линейному закону, по квадратичному и р по кубичному соответственно, коммутатор, соответствующие входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, а выход его соединен с первым выходом генератора импульсов сложной формы, блок синхронизации, четыре выхода которого соединены с входами формирователей импульсов соот ветственно, пятый выход соединен с одним иэ входов коммутатора, шестой выход соединен с вторым выходом генератора импульсов сложной формы, а седьмой в).ход соединен с ф третьим выходом генератора импульсов сложной формы. ю

1 11574

Изобретение относится к информа-; ционно-измерительной технике и может быть использовано в устройствах измерительной техники, автоматики и промышленной электроники для контроля и измерения до пяти параметров двухполюсника, содержащего разнородные реактивные элементы.

Известен кваэиуравновешенный мост для измерения параметров трехзле- f0 менткого двухполюсника, который содержит последовательно соединенные источник питания, электрический мост усилитель, параллельно включенные фазочувствительные индикаторы син. фазной и квадратурной составляющих, делитель, интегрирунщий усилитель и отсчетный блок 11 g.

Недостатком данного моста является отсутствие возможности для из- 20 .мерения более трех параметров двухполюснкков.

Известен преобразователь параметров четырехэлементкых двухполюскиков в напряжение, содержащий последовательно соединенные. формирователь опорного напряжения, исследуемый двухполюсник, параллельно включенные усилитель постоянного тока и образцовый конденсатор, первый вы- З0 читающий усилитель| дифференциатор, третий элемент выборки, ключ, интегратор, третий вычитающий усилитель, первый элемент выборки, подключен ный к выходу усилителя постоянного щ тоМа, последователъно соединенные второй элемент выборки и второй вычитающий усилитель, подключенный к выходу дифференциатора, задатчик временных интервалов, включенный . 40 между формирователем опорного напряжения и третькм элементом выборки(2Я

Недостаткаьв указанного преобразователя являются сложность схемы обработки сигнала и отсутствие воз- 4з можности для определения более четырех параметров двухполюскика..

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является мостовой измеритель параметров четырех-$0 элементных пассивных двухполюсников., который содержит генератор импульсов сложной:формы, включенный в одну диагональ моста, причем два несмежных плеча отношения его обра" 55 эовакы, резисторами, а два других плеча сравнения - пассивными двухнолюсниками, один из которых явля67

I г ется измеряемым, а другой - уравновешиваюшкм 1.3 3.

: Недостаток известного измерителяотсутствие возможности для измерения более четырех параметров двух-. полюсника, что сужает его функцкональ . ные возможности и ограничивает сферу применения.

Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в мостовой измеритель нараметров. многоэлементных пассивных двухколюсннков, содержащий генератор импулъсов сложной .формы, соединенный первым и вторым выходами с вершинами диагонали литания моста, два . несмежных плеча которого образованы резисторами, третье плечо образовано уравковешивающим пассивным многоэлементным двухполюсником, состоящим нз резистора, к одному выводу которого подключен один вывод конденсатора, а к другому - выводы катушки кндуктивности к резистора, сае1 дикенных параллельно, четвертое nrfe о образовано клеммаье для нодклю" чения объекта измерения, нуль-индикатор, подключенный. двумя входами к измерительной диагонали моста, в уравновешивающий пассквный мкогозлеt ментный двухполюсник введен резистор, подключенный к второму выводу конденсатора одним выводом, а другимк второму выводу параллельно соединенных катушки кндуктивности и ре" эистора, третий вход нуль-индикатора

iсоединен с третьим выходом генератора импульсов сложной формы.

Генератор импульсов сложной формы содержит формирователь импульсов прямоугольной формы и три формиро" вателя с изменением напряжения в имг пульсе по линейному закону, по квадратичному и по кубичному соответственно, коммутатор, соответствующие вхо« ды которого соединены с выходами формирователей импульсов, а выход его соединен с первым выходом генератора импульсов сложной формы, блок синхронизации, четыре выхода которого соединены с входами формирователей импульсов соответственно; нятМ выход соединен с одним иэ входов коммутатора, шестой выход соединен с .вторым выходом генератора импульсов сложной формы, а седьмой выход соединен с

467 (21

С,й,а -). «о

2 3 о

3 1157 третьим выходом генератора импульсов сложной формы.

На чертеже представлена функциональная схема мостового измерителя параметров многоэлементных

S пассивных двухнолюснкков.

Мостовой измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников содержит генератор J импульсов сложной форж., выход которого под- )О ключви к четырехплечему мосту. В несмежных плечах отношения моста включены резисторы 2 и 3. Плечо с уравновешивающими элементами состоит иэ резистора 4, параллельно которому включена цепь нэ четырех элементов: последовательно .соединенных конденсатора 5, резистора 6 и катушки 7 индуктквнестк,:параллельно которой включен резистор 8. Измеряемый двух. цолюсник (объект измерения, .} содержит последовательно .соединенные резис-тор 9 и катушку 10 иидуктивкости, параллельно которой включены резистор !) и последовательно соединенные коиденсвтор )2 и.резистор 13.

K измерительной диагонали моста подключен нуль-индикатор !4. Генератор импульсов. сложной формы содержит формирователь 15 импульсов прямоугольной .формы,:формирователь )6 имцульсов линейно-изменяющейся формы, формирователь 17 импульсов квадратичной формы и формирователь

18 импульсов кубичной форма. Выходы их соединены с входами коммутатора 19 >> .а входы нх и один .из входов коммутатора - с выходами блока 20 еинхроиизацииа

Устрийство работает следующим об« разом

В. исходном состоянии напряжения

:ка входе и выходе моста равны нулю. Ялок 20 синхронизации управляет работой всего устройства. Под воз"действием управляющих импульсов с него коммутатор )9 подключает внача<ле к мосту формирователь 15 прямоугольных импульсов. При воздействии

:очередного прямоугольного импульса в установившемся режиме через конденсатор 5 устанавливается нулевоМ

:ток, а на катушке )О нкдуктивностииулевое капряжение. Поэтому напряже ние керввновесия здесь зависит толь«о от сопротивления резисторов

2-4 и 9. Однократной регулировкой значения сопротивления резистора 4, приводят плоскую вершину сигнала

4 на выходе моста к нулю, т.е. выполняют первое условие равновесия

)! p, - - + - o o() где Я, Я, Я, Я - .сопротивление резисторов 2,3,4,и 9 соответственно. Равновесие specs и в дальнейшем отмечают по нуль-индикатору 14, в качестве которого служит осциллограф. После первого уравновешивания под действием импульсов с блока 20 синхронизации коммутатор )9 подключает к мосту формирователь )6 импульсов линейно-изменяющегося напряжения. При воз действии очередного импульса после окончания переходного процесса через конденсатор 5 устанавливается sessменяющийся ток, а на катушке )О индуктивности - неизменяющееся напражение, и напряженке неравновесия за висит здесь от указанных въиие резисторов, емкосги конденсатора 5 и катушки )0 икдуктивности. Так как первое условие равновесия уже выпол кено, то приводят к нулю плоскую вершину. напряжения неравновесия однократной регулировкой емкости конденсатора 5 и выполняют второе условие . равновескя где С - емкость конденсатора 5, - индуктивность катушки 10 иидуктивности.

Далее блок 20 синхронизации через коммутатор 19 подключает к мосту формирователь 17 с изменением напряжения в импульсе по квадратичному . закону. При воздействии квадратич ного импульса после окончания переходного процесса напряженке неравно-. весия зависит от укаэанных выше элементов и сопротивлений Я Я резистор ров 6 и 1) соответственно. Однократной регулировкой значения сопротивления резистора 6 приводят к нулю плоскую вершину сигнала неравновесиа и выполняют третье условие равнове.сия

И Яэ- Я Ф„=о (3) Наконец, блок 20 синхронизации через коммутатор )9 подключает к мосту фор мкрователь )8 с изменением напряжения в импульсе по «убнчному закону.

При воздействии кубичного импульса после окончания переходного процесса

1157467

ВНИИПИ акаэ 3363/44 Тираж 748 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

5 напряжение неравновесия зависит от значений, ранее приведенных элементов индуктивности 1, катушки 7 индуктив-, ности и емкости С, конденсатора 12, Приводят плоскую вершину сигнала 5 неравновесия к нулю однократной регулировкой значения индуктивности катушка 7 индуктивности, т.е. выполняют четвертое условие равновесия

16

2 3 (4) Во время переходного процесса напряжение неравновесия, которое имеет форму экспоненциальных,всплесков, за" 15 висит от всех параметров мостовой цепи. Однократной регулировкой сопротивления и резистора 8 приводят к нулю и выполняют последнее, пятое условие равновесия 26 в ь

Отсчет значений искомых величин бере-.ся из приведенных условий равновесия (1-5 ).

Таким образом, мостовой измеритель параметров многоэлементных пассивньпс двухполюсников позволяет. измерять пять параметров двухполюсников, содержащих разнородные реактивные элементы, что расширяет его функциональные возможности и сферу применения. его можно применять в тензометрии н в контрольно-измерительной аппаратуре с параметрическими датчиками, при контроле радиоэлектронныл блоков без выключения элементов из схемы, при измерении характеристик полупроводниковых струк" тур и в других областях.