Устройство для измерения параметров комплексных величин

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, касается измерения параметров комплексного сопротивления. Устройство может быть использовано при построении систем для исследования физических характеристик пассивных элементов на переменном токе и высокоточных быстродействующих измерителях. Целью изобретения является повышение быстродействия, точности измерения параметров комплексных величин, а также расширение функциональных возможностей. Введение вычитающего ; усилителя 2, нуль-детектора 3 и аналого-цифрового преобразователя (Aini) 5 позволяет уменьшить количество периодов для выдачи результатов измерений за счет использования дифференциального метода в измерительной схеме, а также увеличения количества информативных .сигналов. Устройство содержит двухфазный генератор 1, вычитающий усилитель 2, нуль-детектор 3 первый и второй АЦП 4 и 5, образцовую меру 6 с омическим сопротивлением,- комплексное измеряемое сопротивление 7. Информационные выходы каждого АЦП соединены с микропроцессором . Выход АЦП 5 соединен с входом 8 управления уровнем двухфазного генератора I, сигнальный вход АЦП 4 соединен с выходом вычитающего усилителя 2, а АЦП 5 - с первым входом нуль-детектора 3, первым выводом измеряемого сопротивления 7, вторым входом вычитающего усилителя 2 и первым сигнальным выходом генератора 1.Первый вход усилителя 2 соединен с одним вьшодом образ- .цовой меры 6 и вторым сигнальным выходом IО генератора I. Вторые (Л DmW Н кт :: 1/мп ит ч ни

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 (; 01 R 17/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3717614/24-21 (22) 03.04.84 (46) 15.01 86. Бюл.N - 2 (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им,Ленинского комсомола (72) M.À.Ãàâðèëþê, Ю.В.Юзевич, О.В.Старостенко и В.П,Левицкий (53) 621.3)7.733(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 894579, кл. 9 01 R 17/10, 1980.

Измерения, контроль, автоматизация. M. ЦНИИПЭИ приборостроения, 1980, 1(- 11-12 (23-34), с.12, рис. 1 .. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРА"

МЕТР0В КОМПЛЕКСНЫХ ВЕЛИЧИН (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике, касается измерения параметров комплексного сопротивления. Устройство может быть использовано при построении систем для исследования физических характеристик пассивных элементов на переменном токе и высокоточных быст- родействующих измерителях. Целью изобретения является повышение быстродействия, точности измерения параметров комплексных величин, а также расширение функциональных возможностей. Введение вычитающего усилителя 2, нуль-детектора 3 и аналого-цифрового преобразователя (AIGI) 5 позволяет уменьшить количество периодов для выдачи резуль.татов измерений за счет использования дифференциального метода в измерительной схеме, а также увеличения количества информативных сигналов. Устройство содержит двухфазный генератор 1, вычитающий усилитель 2, нуль-детектор 3 первый и второй АЦП 4 и 5, образцовую меру 6 с омическим сопротивлением,. комплексное измеряемое сопротивление 7. Информационные выходы каждого АЦП соединены с микропроцессором. Выход АЦП 5 соединен с входом

8 управления уровнем двухфазного генератора 1, сигнальный вход АЦП

4 соединен с выходом вычитающего усилителя 2, а АЦП 5 — с первым входом нуль-детектора 3, первым выводом измеряемого сопротивления 7, вторым входом вычитающего усилителя 2 и первым сигнальным выходом генератора I.Первый вход усилителя

2 соединен с одним выводом образцовой меры 6 и вторым сигнальным выходом 10 генератора 1. Вторые! в,иоды сопротивления 7 и образцовой меры 6 соединены с общей шиной.

Управляющий выход 11 генератора 1 соединен с управляющим входом АЦП 5 и микропроцессором, который подключен также к выходу 12 кода сдвига фаз генератора 1. В исходном состоянии двухфазный генератор выдает

1205033 два гармонических совершенно идентичных сигнала, которые поступают па измерительную схему, состоящую из сопротинления Я образцовой меры

6 и комплексного измеряемого сопротивления,„ . Работа устройства поясняется в описании изобретения временными диаграммами. 2 ил.

Изебретение относится к электроизмерительной технике, точнее к измерению параметров комплексного сопротивления, и может быть использовано при построении систем для исследования физических характеристик пассивных элементов на перемен— ном токе и в высокоточных быстродействующих измерителях L R,С, Целью изобретения является повышение быстродействия, точности измерений параметров комплексных величин, а также расширение функциональных возможностей за счет уменьшения количества периодов для выда-. чи результата измерения, использова ния дифференциального метода н измерительной схеме, а также увеличения количества информативных сигналов. !!а фиг.1 представлена структурная схема устройства для измерения параметров комплексных величин, на фиг.2 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство для измерения параметрвн комплексных величин содержит двухфазный генератор 1, вычитающий усилитель 2, нуль-детектор 3, первый аналого-цифровой преобразователь (will!) 4, второй АЦП 5, образцовую меру 6 с сопротивлением а комплексное измеряемое сопротивление (2 3)

Информационные выходы каждого

АЦП соединены с микропроцессором

1,И11); кроме того, выход АЦП 5 соо единен с входом 8 управления уровнем двухфазного генератора 1, сигнальный вход АЦП 4 соединен с выходом вычитающего усилителя 2, а сигнальный вход АЦП 5 — с первым входом нуль-детектора 3, первым выводом комплексного измеряемого сопротивления 7,„вторым входом нычи тающего усилителя 2 и первым сигнальным ньгходом 9 генератора 1.

Первый вход вычитающего усилителя соединен с первым выводом образцовой меры 6 и вторым сигнальным выходом 10 генератора 1. Вторые выводы комплексного измеряемого сопротивления 7„ образцовой меры 6 соединены с общей шиной. Управляющий выход !1 генератора 1 соединен ..с управляющим входом АЦП 5 и !1П, подключенным также к выходу 12 кода сдвига фаз генератора 1.

Второй вход нуль-детектора соединен с общей шиной, а выход — с первым управляющим входом 13 генератора !. .Управляющий вход АЦП 4 и второй управляющий вход 14 генератора 1 соединены с МП.

Устройство для измерения параметр ров комплексных величин работает следующим образом.

В исходном состоянии днухфазный генератор выдает два гармонических совершенно идентичных сигнала, которые поступают HB измерительную схему, состоящую из сопротивлений

Я и Е„ Сигнал с выхода 10 поступает на образцовое сопротивление, а с выхода 9 — на измеряемое.

При поступлении на второй управ3. ляющий вход 14 генератора 1 сигнала пуска от NH начинается цикл измерения е (фиг.2а,Т.1) . Гармонический сигнал, искаженный комплексным

40 измеряемым сопротивлением, поступает на нуль-детектор. При переходе искаженного сигнала через нуль

1205032

5 !

О нуль-детектор выдает сигнал, который фиксирует в цифровом генераторе фазовый сдвиг между образцовым и искаженным сигналами (фиг,2а, Т.2).

Кодовая комбинация с выхода 12 кода сдвига фаз поступает для последующей обработки и выдачи конечного результата в МП.

С этого момента генератор начинает выдавать гармонический сигнал с выхода 10 с таким сдвигом фаз относительно сигнала с выхода 9, что на оба входа вычитающего усилителя поступают синфазные сигналы (Т.2 — это момент выравнивания фаз напряжений на К,иZ), II

Затем в момент т, = — генератор

2 управляющим выходом 11 разрешает работу АЦП 5, измеряющего амплитудное значение искаженного сигнала.

Ha MII и генератор 1 поступает код амплитуды измеряемого сигнала с точностью до единицы младшего разряда АЦП 5. Генератор 1 изменяет уровень сигнала по выходу 10 таким образом, что на входы вычитающего о о усилителя напряжения 11 и О„ приходят не только по фазе, но и грубо

О о уравнены по амплитуде уровень 0, = LJ, фиг.2а, Т.З), Если принять амплитудное значение образцового сигнала по выходу 1О за А, то амплитуда искаженного сигнала определится, как А,где = — l, / ) LI ) . Таким образом определяется отношение напряжений на и 2„ и коэффициент заносится в MI с выхода АЦП 5.

Дальнейшая работа измерителя происходит согласно дифференциальному методу, который заключается в том, что при близком равенстве сигналов о и L1 определяют мгновенные знао Х о чения их разности ь О, а по известным мгновенным значениям О, и разности 60 определяют мгновенные значения L1 в ряде точек периода гармонического сигнала.

Сигналы вычитаются на вычитающем усилителе 2, и усиленная разность двух сигналов поступает на АЦП 4, который посылает коды измеренного сигнала в память МП.

По известным значениям 11, фазо" вого сдвига дс, величины разностноо го сигнала аО и коэффициента можно определить основные параметры измеряемой комплексной величины.

Кроме того, имея мгновенные значения разностного сигнала в памяти MII, в отличие .от интегральных значений измерительной схемы проТотипа, можно определить не только параметры комплексного сопротивления, но и характеристики измеряемого напряжения (мгновенное, средневыпрямленное, среднеквадратичное значения напряжения и др.), дающие более подробные сведения об исследуемой комплексной цепи.

Формула изобретения

Устройство для измерения параметров комплексных величин, содержащее образцовую меру и зажимы для подключения комплексного измеряемого сопротивления, двухфазный генератор и аналого-цифровой преобразователь, информационный выход которого соеди нен с первым входом микропроцессора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия ,и точности измерений, а также расширения функциональных возможностеи, в него введены вычитающий усилитель, нуль-детектор и второй аналогоцифровой преобразователь, информационный выход которого соединен с вторым входом микропроцессора и входом управления уровнем напряжения двухфазного генератора, первый сиг— нальный выход которого соединен с первым выводом образцовой меры и первым входом вычитающего училителя, а второй сигнальный выход соединен с первым зажимом для подключения комплексного измеряемого сопротивления, вторым входом вычитающего усилителя, входом второго аналого-цифрового преобразователя и первым входом нуль-детектора, второй вход которого соединен с общей шиной, а выход— с первым управляющим входом двухфазного генератора, второй управляющий вход которого соединен с первым выходом микропроцессора, а управляющий выход двухфазного генератора соединен с управляющим входом второго аналого-цифрового преобразователя и с третьим входом микропроцессора, с четвертым входом которого соединен выход кода сдвига фаз двухфазного генератора, выход вычитающего усилителя соединен с входом первого ана-. лого-цифрового преобразователя, управляющий вход которого соедйнен с вторым выходом микропроцессора, Составитель В. Семенчук

Редактор И.Рыбченко Техред Л.Микеш Корректор Е.Рошко, Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113025, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 8521/45

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

3 1205032 Ь второй вывод образцовой меры и вто- ного измеряемого сопротивления сорой зажим для подклняения комплекс- едивены с общей шиной.