Устройство для измерения @ -параметров

 

Изобретение может бать использовано во времяимпульсных измерителях RLC. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит преобразователь 1 параметров в цифровой код, имеющий ключи 6, 7 и 12, пороговые элементы 9 и 10 и генератор 11 импульсов. Кроме того, устройство содержит счетчик 13 и счетчик 14 циклов. Введение ключей 15 и 16, эталонного конденсатора 17, дешифратора 19, счетчика 20 циклов и цифроаналогового преобразователя 21 исключает влияние на результат измерения случайной и временной нестабильности параметров элементов устройства. 1 ил. с S (Л - ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСОУБЛИН (19) (ll) (51)4 С О1 R27 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3998292/24-21 (22) 27.12.85 (46) 15.05,87.Бюл. Ф 18 (71) Центральное конструкторское бюро с опытным производством

АН БССР (72) С.Л.Ермаков, В,И.Тихоненко и Ю.В.111илин (53) 621. 317. 335 (088, 8) г (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 940086, кл, G 01 R 27/26, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 360624, кл. G 01 R 27/26, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И.С-параметров (57) Изобретение может быть использовано во времяимпульсных измЕрителях RLC. Цель изобретения — повьппение точности измерения, Устройство содержит преобразователь 1 параметров в цифровой код, имеющий ключи

6, 7 и 12, пороговые элементы 9 и

10 и генератор 11 импульсов. Кроме того, устройство содержит счетчик 13 и счетчик 14 циклов. Введение ключей 15 и 16, эталонного конденсатора 17, дешифратора 19, счетчика 20 циклов и цифроаналогового преобразователя 21 исключает влияние на результат измерения случайной и временной нестабильности параметров элеменЯ тов устройства, 1 ил.

1310751

55

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано во времяимпульсных измерителях RI-С при конструировании приборов с RLC-измерительными преобразователями неэлектрических величин, Цель изобретения — повышение точности измерения в условиях длительной автономной работы устройства путем исключения влияния на результат измерения случайной и временной нестабильности параметров элементов устройства.

На чертеже показана схема устройства для измерения RLС-параметров, Устройство содержит преобразователь I параметров в цифровой код, имеющий первый 2, второй 3 и третий

4 входы подачи эталонных напряжений, измерительный вход 5 и состоящий из ключей 6 и 7, резистора 8, двух пороговых элементов 9 и 10, генератора

11 импульсов и ключа 12, счетчик 13, первый счетчик 14 циклов, ключи 15 и 16, эталонный конденсатор 17, клеммы для подключения исследуемого конденсатора 18, дешифратор 19, второй счетчик 20 циклов и цифроаналоговый преобразователь 21.

Преобразователь 1 параметров в цифровой код подключен измерительным входом 5 к выходам ключей 15 и 16, входы которых подключены соответственно к первым выводам эталонного 17 и измеряемого 18 конденсаторов, вторые выводы которых подключены к общей шине. Первый вход 2 подачи эталонного напряжения преобразователя 1 параметров в цифровой код подключен к входу ключа 6, выход которого подключен к выходу ключа 7 и к первому выводу резистора 8, второй выход которого подключен к первым входам пороговых элементов

9 и 10 и к измерительному входу 5, выходы пороговых элементов 9 и .10 подключены к обоим управляющим входам ключей 6 и 7, выход порогового элемента 10 подключен к счетному входу первого счетчика 14 циклов, выход которого подключен к первому управляющему входу ключа 12, к третьему управляющему входу ключа 6 и к счетному входу второго счетчика 20 циклов, К входу ключа 12 подключен генератор 11 импульсов, а на второй управляющий вход ключа 12 заведен сигнал "Пуск", также поданный на четвертый управляющий вход ключа 6. Выход ключа 12 соединен со счетным входом .счетчика 13, выходы которого соединены с входами дешифратора 19, выход которого соединен с входом разрешения счета второго счетчика циклов 20, выходы которого подключены к информационным входам цифроаналогового преобразователя 21, выход которого подключен через вход

3 подачи эталонного напряжения преобразователя 1 параметров в цифровой код на второй вход порогового элемента 9. Выход дешифратора 19 подключен к управляющим входам ключей

15 и 16, при этом вход 4 преобразователя 1 соединен с вторым входом порогового элемента 10, Вход ключа 7 подключен к общей шине, l

Устройст:во для измерения RLC-naраметров работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчики

13, 14 и 20 и дешифратор 19 обнулены, ключи 6, 12 и 16 закрыты, ключи

7 и 15 открыты. При поступлении сигнала "Пуск" открываются ключи 6 и

12 закрывается ключ 7, начинается заряд эталонного конденсатора 17 от постоянного напряжения U через ключ

6 и резистор 8.

Счетчик 13 подсчитывает импульсы генератора 11 прошедшие через ключ

12. При достижении на конденсаторе .17 значения напряжения 11„, поступающего на вход сравнения порогового элемента 9 с выхода цифроаналогового преобразователя 21, срабатывает пороговый элемент 9, которого включает ключ 7 и выключает ключ 6, при этом начинается разряд эталонного конденсатора 17 через резистор 8 и ключ 7 на общую шину до значения эталонного напряжения U поступающего через вход 4 преобразователя параметров l в цифровой код на вход сравнения порогового элемента 10. При достижении напряжением на конденсаторе

17 значения U срабатывает пороговый элемент 10, переключающий ключи 6 и

7 на заряд конденсатора 17.

Циклы заряда-разряда конденсатора 17 продолжаются, и количество циклов подсчитывается в счетчике 14 до появления на его выходе импульса,который добавляет единицу в счетчик 20 и сбрасывает в "0" ключ 12 и счетчик 13. Значение кода в счетчике 20 увеличивается на единицу, и, соот1310751 ветственно, напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 21 возрастает °

Если количество импульсов и, прошедших с генератора Il через ключ

l2 на счетчик 13 за время периода пересчета счетчика циклов 14 до появления на его выходе импульса, не достигло некоторого значения А, т.е.

n,а А, то дешифратор 19 сохраняет 10 нулевое состояние, при этом к измерительному входу 5 преобразователя 1 параметров в цифровой код через ключ

15 остается подключенным эталонный конденсатор 17. 15

По следующему сигналу Пуск устройство производит очередной цикл замера эталонного конденсатора 17 при возросшем значении эталонного напряжения U2, поступающего на вход 20 порогового элемента 9. При этом в счетчик 13 записывается больший,чем в предыдущем цикле, код и n, Вобщем случае код, записанный в счетчике 6, к концу каждого цикла замера

25 зависит от значения резистдра R» значений эталонных напряжений Uz, Б» и U частоты генератора 11 и конденсатора 17:

n, = f R С 1n ( о 21

U, х (— - — -) хК где f, — частота генератора 11; 35

R — сопротивление резистоо ра 8;

Со .— емкость конденсатора 17;

U; напряжение на входе 2 преобразователя 1 параметров в цифровой код;

К вЂ . коэффициент деления счетчика 14, Окончание каждого цикла пересчета первого счетчика циклов 14 приводит к возрастанию кода в счетчике 20, что, в свою очередь, обусловливает повышение порогового напряжения U

2 поступающего с выхода цифроаналогового преобразователя 21 на вход порого-50 ного элемента 9, при этом значение записываемого кода в счетчике 13 возрастает в каждом цикле до тех пор, пока не достигнет величины А:

f,RÑLn()()

"0 21 1 (2) х К = А.

Из уравнения (2) можно определить

А . Uo -П» U ;

R f 1. (- — --) (--"-) о o 0 11 . 11 о ь 3 (3) х К.

Прн и; = A дешифратор 19 переключается„ запрещает своим выходным сигналом счет импульсов в счетчике 20, закрывает ключ 15 и открывает ключ

16, который подключает измеряемый конденсатор 18 к преобразователю. 1 параметров в цифровой код.

В последующие циклы замеров напряжение Б2, . сохраняется постоянным.

Количество импульсов, проходящее на счетчик 13 и соответствующее измеряемой емкости С„, определяется по следующей формуле:

По 1

n = f R С Ln (- — о- . ) (- — -)) х о о х 11 о 2

1 (4) х К, которая с учетом (3) имеет вид

Сх и А. х С (5) Таким образом, результат и„измерения емкости С„конденсатора 18 оказывается независимым от временной нестабильности следующих в6личин: напряжения U поданного на вход 2 о преобразователя параметров в цифровой код, напряжений U< и U порогов срабатываний пороговых элементов 9 и 10, значения резистора К и частоты и генератора 11. Точность устройства и повторяемость ре- зультатов измерений значительно повышаются при длительной автономной работе при отсутствии настроечных операций. Наладка устройства сводится к подбору значения эталонного конденсатора Со при измерении емкостей и сопротивлений либо значения эталонной индуктивности при измерении индуктивностеи.

Формула изобретения

Устройство для измерения К?.С-параметров, содержащее преобразователь параметров в цифровой код с измери,тельным входом и тремя входами подачи эталонных напряжений, к выходу которого подключен счетчик, первый счетчик циклов, входом и выходом соединенный с преобразователем парамет10751

Составитель Н,Криков

Техред А.Кравчук

Корректор А.Зимокосов

Редактор А.Orap

Заказ 1887/42 Тираж 731

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная, 4

5 13

pos в цифровой код, клеммы для подключения исследуемого конденсатора, отличающееся тем,что, с целью повышения точности измерения, в него введены два ключа, эталонный конденсатор, дешифратор, второй счетчик циклов и цифроаналоговый преобразователь ° причем выходы ключей подключены к измерительному входу преобразователя параметров в цифровой код, а входы каждого — к общей шине через эталонный конденсатор и клеммы для подключения исследуемого конденсатора соответственно, информационные выходы счетчика подключены к дешифратору, выход которого подключен к управлякяцим входам ключей и к входу разрешения счета второго счетчи ка циклов, счетный вход которого подключен к выходу первого счетчика циклов, а информационные выходы — к информационным входам цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к второму входу подачи эталонного напряжения преобразователя,параметров в цифровой код.