Устройство для измерения @ , @ , @ параметров

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ R,L,C ПАРАМЕТРОВ, содержащее источник постояннрго напряжения,- зажимы для подключения измеряемого объекта, операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, с первым выходом источника постоянного напряжения и с одним из входов измерителя, блок эталонного сопротивления, блок управления выходы которого соединены с управляющими входами ключей и с управляющими входами блока эталонного сопротивления, выход операционного усилителя соединен с другим входом измерителя, о т л и ч а 1о щ е е с я тем, что, с целью расширения функ1Д1ональных возможностей, второй выход источника постоянного напряжения соединен через две параллельные цепи из двух последовательно: соединенных ключей с инвертирующим входом операционного усилителя, в обратную связь которого включен блок эталонного сопротивления, зажимы для подключения измеряемого сопротивления соединены с выходами первых ключей двух параллельных цепей, первый выход блока управления соединен с первым и вторым управ:ляющими входами блока эталонного сопротивления и с управляющими входами первого ключа первой параллельной цепи и второго ключа второй параллельной цепи, а второй выход блока управления соединен с третьим и четвертым управляющими входами блока эталонного сопротивления и с управляющими входами второго ключа первой параллельной цепи и первого ключа второй параллельной цепи. 2. Устройство по П.1, о т л и -; т чающееся тем, что блок эталонного сопротивления содержит эталонный конденсатор и две параллельные цепи из двух последовательно соединенных ключей, выводы эталонного конденсатора подключены к выходам первых ключей параллельных, 00 цепей, входы которых соединены со ;о с входом блока эталонных сопротивлений , выходы вторых ключей параллельных цепей соединены с выходом со блока эталонного сопротивления, управляющие входы первого ключа первой параллельной цепи и второго ключа второй параллельной цепи сое - инены соответственно с первым и вторьм управляющими входами блока эталонного сопротивления, третий и четвертый управляющие входы которого соединены соответственно с управляющими входами второго ключа первой параллельной цепи и первого ключа второй параллельной цепи.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

CNNV

РЕСПУБЛИК (юцф С 01 К 27/02

° ЮНИТЕ ВФМФ

®СРСОЩ311 А Я

13 .,„Ц(ЬМЕЛНО 1 ЕКЯ, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ОСУДДРСТЯЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3614544/24-21 . (22) 01.07.83

; (46) 07.10.85 Бюл. У 37 (72) В.А. Кешишьян, С. К. Рымашевский и С.Д.Шпота (71) Минский радиотехнический институт (53) 621.317.33(088..8) (56) Дворянин Б.В., Кузнецов Л.И.

Радиотехнические измерения. Советское радио, 1978, с. 292-293.

Авторское свидетельство СССР

Ф 566190, кл. G 01 R 17/02, 9.03.76. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ

g, L С ПАРАМЕТРОВ, содержащее источник постоянного напряжения,. зажимы для подключения измеряемого объекта, операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, с первым выходом источника постоянного напряжения и с одним из входов измерителя, блок эталонного сопротивления, блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами ключей и с управляющими входами блока эталонного сопротивления, выход операционного усилителя соединен с другим входом измерителя, о т л и ч а—

Я ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, второй выход источника постоянного напряжения соединен через две параллельные цепи из двух последовательно соединенных ключей с инвертирующим входом операционного усилителя, в обратную связь которого включен блок эталонного сопротивления, зажимы для подключения измеряемого

„„SU„„1183919 сопротивления соединены с выходами первых ключей двух параллельных цепей, первый выход блока управления соединен с первым и вторым управ- . :ляющими входами блока эталонного сопротивления и с управляющими входами первого ключа первой параллельной цепи и второго ключа второй параллельной цепи, а второй выход блока управления соединен с третьим и четвертым управляющими входами блока эталонного сопротивления и с управляющими входами второго ключа первой параллельной цепи и первого ключа второй параллельной цепи.

2. Устройство по п.1, о т л и -" чающее с я тем, что блок эталонного сопротивления содержит эталонный конденсатор и две параллельные цепи из двух последовательно соединенных ключей, выводы эталонного конденсатора подключены .к выходам первых ключей параллельных.

V цепей, входы которых соединены с входом блока эталонных сопротивлений, выходы вторых ключей параллельных цепей соединены с выходом блока эталонного сопротивления, управляющие входы первого ключа первой параллельной цепи и второго ключа второй параллельной цепи соединены соответственно с первым и вторьм управляющими входами блока эталонного сопротивления, третий и четвертый управляющие входы которого соединены соответственно с управляющими входами второго ключа первой параллельной цепи и первого ключа второй параллельной цепи.

1183919

Изобретение относится к измери- тельной технике и может быть исполь. эовано для измерения сопротивлений, индуктивностей и емкостей.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения. измерения не только активных сопротивлений, но н реактивных, таких как индуктивность и емкость.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.!

Устройство для измерения R,L, С . параметров содержит операционный !

5 усилитель 1, в обратную связь которого включен блок 2 эталонного соп- ротивления, содержащий ключи 3-6, эталонный конденсатор 7, две параллельные цепи иэ последовательно соединенных ключей 8 — 11, зажимы

12 и 13 для подключения измеряемого объекта (активного сопротивления

14, индуктивности 15, емкости 16), источник 17 постоянного напряжения

25 блок 18 измерения напряжения, блок

19 управления, первый выход которого соединен с управляющими входами ключей 4 и 5 блока 2 эталонного сопротивления и с управляющими входами ключей 9 и 10, второй выход соединен с управляющими входами ключей З.и 6 блока 2 эталонного сопротивления и ключей 8 и 11, входы блока 18 измерения напряжения соединены соответственно с выходом операционного усилителя и с общей шиной, к которой также подключены неинвертируюпр и вход операционного усилителя 1, первый Bblход источника 17 постоянного напря- 40 жения, второй выход которого подключен к объединенным входам ключей 8 и 10, выходы ключей 9 и 11. подключены к инвертирующему входу операционного усилителя 45

Блок 19 управления состоит из триггера 20, вход которого подключен к выходу задающего генератора

21, а выход соединен с входом диффгренцирующей КС-цепи 22, выход . 50 которой с одной стороны подключен к аноду первого диода 23, катод которого соединен с выходом 24 блока 19 управления, а с другой стороны КС вЂ” соединен с катодом 55 второго диода 25, анод которого соединен через инвертор 26 с выходом 27 блока 19 управления„

Устройство работает следующим образом.

С выходов 24 и 27 блока 19 управления импульсы длительностью и с периодом следования Т подают—

C. ся на управляющие входы ключей; при поступлении импульса с выхода

24 замыкаются ключи 8 и 11 и ключи

3 и 6 блока 2, которые находятся во включенном состоянии время, равное длительности t Hìïóëüñà. При появлении импульса с выхода 27 блока 19 через период Т замыкаются ключи 9, 10, 4 и 5, которые находятся во включенном состоянии время, равное длительности t èìïóëüñà.

В качестве ключей могут быть использованы МОП-транзисторы.

Рассмотрим принцип действия устройства для трех режимов.

Режим 1. Измерение индуктивности.

Измеряемая индуктивность 15 подключается к зажимам 12 и 13. При появлении первого импульса с выхода 24 блока 19 управления замыкаются ключи 8 и 11 и напряжение от источника

17 постоянного напряжения поступает через измеряемую индуктивность 15 на инвертирующий вход операционного усилителя 1. По окончании длительности импульса с выхода 24 блока

19 управления ключи 8 и 11 размыкаются, но в индуктивности 15 существует запас энергии магнитного поля.

При появлении через период Т слес дующего (второго) импульса с выхода

27 блока 19 управления замыкаются ключи 9 и 10. B этот момент времени напряжение источника 17 постоянного напряжения через ключи 9 и 10 и измеряемую индуктивность 15 вновь поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 1.Таким образом, в каждый из к-х моментов времени :.íà индуктивности 15 возникает ЭДС самоиндукции. ((К i (v.-l)) (1)

7 <5 с с

Из выражения (1) видно, что вели15!Тс представляет собой, при условии постоянства длительности периода Т следования импульсов с с выходов 24 и 27 блока !9 управления, эквивалентное сопротивление

R „„ = L 15/Т Таким образом, при коммутации величина индуктивности 15 эквивалентна частотно-неэави-

1183919

Ч

С 16= . zE (6) откуда эквивалентное сопротивление, замещающее блок 2 эталонного сопротивления равно R > = Тс /С г, что 15 эив также эквивалентно включению в цепи обратной связи операционного усили теля 1 частотно-независимого элемента-резистора R „ . В: результате этого коэффициент передачи операцион- 2р ного усилителя 1 определяется как

К- В авив /В эив -гда "пр на выходе операционного усилителя

1 равно э"в2 с /С

T 25 . р„„ >* (3) откуда измеряемая индуктивность

L, определяется как

L - — ° — (4)

С

% 7 где С вЂ” эталонная емкость конденсатора 7;С выхода операционного уси лителя 1 напряжение Ч поступает на блок 18 измерения напряжения и регистрируется.индикатором, шкала которого проградуирована согласно выражению для определения L <

Режим II. Измерение емкости.

При измерении емкости к зажимам 12 и 13 подключается измеряемая емкость 16. При этом эквивалентное замещающее активное сопротивление тс равно R =, а активное

С,ь эквивалентное сопротивление, замещающее блок 2 эталонного сопротивэкв.z Tc Ct

R эиа (7) Е г Тс

Ч С7 (8) З@ где С - эталонная емкость.

Из формул для определения индуктивности, емкости и активного сопротивления видно, что номинал и диапазон

f измерения измеряемых величин зависит

35 от входного и выходного напряжения номинала эталонного конденсатора 7 (С ) и периода импульсов Тс. Подбирая определенным образом необходимый период Т при соответствующем

WO значении номинала эталонного конденсатора 7 (С<) можно получить широкий диапазон изменения измеряемых индуктивностей, емкостей и активных сопротивлений. Величина входного напряg5,жения, определяемая источником 17 постоянного напряжения, может бьнь выбрана произвольной. симому сопротивлению R „, что эквивалентно включению на инвертирующий вход операционного усилителя

1 резистора с величиной

Rýê L 15/Тс

Аналогично в каждый к-й момент времени в эталонном конденсаторе 7 возникает ток (,1= (ЩЧ "(К i)l (2)

1 К1-т -с

) Тс ления равно К = — где эивр

С вЂ” эталонная емкость. В результате этого, на выходе операционного усилителя 1 напряжение, ив i c I Ст С(ь — E» "Eа = Eà (5) экь, 1с/с ь и с1 откуда измеряемая емкость определяется как

Режим III. Измерение активного сопротивления. При измерении активного сопротивления к зажимам 12 и 13 подключается активное сопротивление

14 Очевидно, что переключение ключей

11, 9 и 10 не изменяет характера активного сопротивления ° В результате этого напряжение на выходе операционноro усилителя 1 откуда измеряемое активное сопротивление равно

1183919

/ Составитель Л,Фомина

Редактор О.Бугир Техред M.Íàðîöàé Корректор Л.Бескид

Заказ 6267/46 Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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