Цифровой измеритель clr-параметров двухполюсников

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений и проводимостей емкостного и индуктивного характера . Цель изобретения - расширение функциональньпс возможностей цифрового измерителя - достигается за счет возможности измерения параметров емкостных объектов по последовательной, а индуктивных объектов - по параллельной схеме замещения. Устройство содержит источник 1 синусоидального напряжения, преобразователь 2 комплексного сопротивления в напряжение на базе операционного усилителя 3,измеряемый объект 4, образцовый активный элемент 5, фазовые детекторы 6 и 7 , фильтры 8 и 9 нижних частот , переключатели 10-13, формирователь 14 опорного сигнала рабочей частоты , содержащий делитель .15 частоты и D-триггеры 16, 17 и 18. Кроме того , в измеритель входит аналого-цифровой преобразователь 19, содержащий управляемый ключ 20, интегратор 21, блок 22 совпадения, формирователи 23 и 24 интервалов времени, ключевой блок 25, счетчик 26 и генератор 27 счетных импульсов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (О с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„.1370613 А1 (50 4 G 01 R 27/26

3CF --"д. $t

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ä13

ыьли, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2i ) 412!869/24-21 (22) 25.06.86 (46) 30.01.88. Бюл. 1!я 4 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Е.В.Походыло и В.В.Хома (53) 621.317.33(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 748286, кл. G 01 R ?7/26, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 1120254, кл. G 01 R 27/26, 1984. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ CLR-ПАРАМЕТРОВ ДВУХПОЛ!0СНИКОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений и проводимостей емкостного и индуктивного характера. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей цифрового измерителя — достигается за счет воэможности измерения параметров емкоя,а 1 стных объектов по последовательной, а индуктивных объектов — по параллельной схеме замещения. Устройство содержит источник l синусоидального напряжения, преобразователь 2 комплексного сопротивления в напряжение на базе операционного усилителя

3,измеряемый объект 4, образцовый активный элемент 5, фаэовые детекторы 6 и 7, фильтры 8 и 9 нижних частот, переключатели 10-13, формирователь 14 опорного сигнала рабочей частоты, содержащий делитель .15 частоты и D-триггеры 16, 17 и 18, Кроме того, в измеритель входит аналого-цифровой преобразователь 19, содержащий управляемый ключ 20, интегратор

21, блок 22 совпадения, формирователи 23 и 24 интервалов времени, ключевой блок 25, счетчик 26 и генератор 27 счетных импульсов. 1 з.п. ф-лы, 2 ип.

1370613

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений и про5 водимостей емкостного и индуктивного характера °

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения воэможности измерения параметров емкостных объектов по последовательной, а индуктивных объектов — по параллельной схеме замещения.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы его работы.

Цифровой измеритель 0ЬБ-параметров двухполюсников содержит источ1 синусоидального напряжения, преобразователь 2 комплексного сопротивления в напряжение на базе операционного усилителя 3 с измеряемым объектом 4 (Р ) на инвертирующем входе и образцовым активным элементом 5 25 в цепи обратной связи, фазовые детекторы 6 и 7, фильтры 8 и 9 нижних частот, переключатели 10-13, формирователь 14 опорного сигнала рабочей частоты, включающий делитель 15 частоты и три D-триггера 16-18. Кроме того, в измеритель входит аналого-цифровой преобразователь,AIJI) 19, содержащий управляемый ключ 20, интегратор 21, блок 22 совпадения, формирователи 23 и 24 интервала времени, ключевой блок 25, счетчик 26 и генератор 27 счетных импульсов.

Выход источника 1 подключен к входу преобразователя 2, выход которого соединен с информационным входом первого фазового детектора 6, аналогичный вход фазового детектора 7 посредством переключателя 11 подключается либо к выходу источника 1, либо к выходу преобразователя 2. 45

Выходы детекторов 6 и 7 соответственно через фильтры 8 и 9 нижних частот подключаются посредством переключателей 12 и 10, работающих синхронно к входам (измерительному и опорному) АЦП 19, выход которого через формирователь 14 соединен с входом источника 1 и управляющим входом детектора 7. управляющий вход детектора 6 через переключатель 13 соединяется либо с вторым выходом формирователя 14, либо с его первым выходом. и =2йfð, где f =f /п — рабочая частота на

Р о выходах формирователя 14;

n, — коэффициент деления формирователя 14; — частота генератора 27.

Преобразователь 2 преобразует параметры объекта измерения в пропорциональное напряжение. Выходное напряжение преобразователя 2 описывается в зависимости от режима измерения выражениями: а) режим измерения параметров комплексной проводимости емкостного и индуктивного характера

UrnR о (1<" и у

1 (2)

Ь х б) режим измерения параметров комплексного сопротивления емкостного и индуктивного характера (3) о х

U, =-U„— (Ь„+В „) . о

Фазовый детектор 6 осуществляет выделение составляющих комплексного напряжения Й,, пропорциональных либо реактивности (C„,Ь „),„ либо активной составляющей (R „, G„), что определяется сигналом на управляющем входе детектора. Если переключатель

13 находится в положении "Х", то на выходе детектора 6 получают напряжения U, пропорциональные емкости и индуктивности, при нахождении переключателя в положении "А" аналогичное напряжение пропорционально активЦифровой измеритель CLR-параметров двухполюсников работает следующим образом.

Формирователь !4 Н3 сигнала генератора 27 формирует напряжения рабочей частоты в последовательности, приведенные на фиг. 2а-е, где соответственно указаны напряжения на входе и выходе делителя 15, прямом и инверсном выходах триггера 16, прямом выходе триггера 17 (второй выход формирователя 14) и прямом выходе триггера 18 (первый выход формирователя

14). Источник 1 преобразует напряжение формирователя 14 в синфазный синусоидальный сигнал частотой

1370613

1 1 — U

J1 с

R„U„ о г,;-. «

U =i .

/! (14) Ц =К, -- Ь„13

1 о

U3— - К „5- Е„1.1 о (15) ! Fo «2"

N

R 2«гп и, с лр К, В„п (П,=К,R,G„U! 2 «т! (4) К2 R««

К 2«гп,. п, f, 25 (5) Х! Л

Л 5 К г,!

U2=K R

1 -«Ь х

G«

tg 0 — N; ср <Х«СЛ и (6, 30

R «! —.— — ° N

«х«Ьхп 2

1 LJ2=K«R,GÐK «1 о Сх

Сед! (7) 1

R -.— — — N

0 7««п п

К, L

"р К

2 (8) 35

R — 1 1 ;

К, 1 х К с

2 2

К, 1 1

1 7

«Л

К! 1

R = — R — N;

xs «К О и

2 2

«СЛ -- N;

1

«i«Ь -- N. х и —U

1 1

С„2 R, «„

« К U !

45 (10) где N — количество ж2пульсов счетчи(11)

50 ка.

U2=K, - R, U

Х o в — с

1 г Ц, =К! — L,(,.

\ г (12) 1 "2=-, Р с

Ti =К „IJ (13) ному сопротивлению или активной проводимости.

Фазовый детектор 7 осуществляет детектирование выходного напряжения источника 1 в случае измерения реактивных и активных составляющих комплексного сопротивления или проводимости (перекпючатель ll в положе«! ««! нии П 2, а и случае измерения тан- 10 генса диэлектрических потерь (t ««: осуществляется выделение активной составлчющей комппексн«огo:напряжения

U, (переключатель 11 в положении

"с ").

Таким образом, при всех режимах измерения на выходах фильтров имеются следукгщие парь! напряжений: а) режим измерения параметров емкостных и индуктивных объектов, пред- 20 ставленных параллельной схемой замещения

40 б) режим измерения параметров емкостных и индуктивных объектов, представленных последовательной схемой замещения где K,,К „ — коэффициенты передачи.

Полученные пары постоянных напряжений ((14)-(15)) прикладываются к измерительному и опорному входам AIgI

l9. В результате операции двухтактного интегрировачия, проведенной АЦП

19, получаются следуюшие соотног«2ения:

Переключатели 12 и IO при этом находятся в положениях "М" в случае измерения параметров емкостных объектов по параллельной, а индуктивных объектов — по последовательной схеме замещения и в положении "N" в других случаях.

1370Ü13

Формула изобретения

1. Цифровой измеритель CLR-параметров двухполюсникон, содержащий источник синусоидального напряжения, выход которого подключен к входу преобразователя комплексного сопротивления в напряжение на базе операционного усилителя с измеряемым объектом на инвертирующем входе и образцовым активным элементом в це- 10 пи обратной связи, выход преобразователя комплексного сопротивления в напряжение подключен к информационному входу первого фазового детектора, выходы первого и второго фазовых де- 15 текторов подключены к входам соответственно первого и второго фильтров нижних частот, первый переключатель, формирователь опорного сигнала рабочей частоты, первый выход которого 20 соединен с входом источника синусоидального напряжения и управляющим входом второго фазового детектора, а вход подключен к выходу аналогоцифрового преобразователя, о т л и- 25 ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены второй, третий и четвертый переключатели, причем нормально замкнутый контакт первого Зо переключателя соединен с выходом источника синусоидального напряжения, информационный вход первого фазового детектора соединен с нормально разомкнутым контактом первого переключателя, общий контакт которого соединен с информационным входом второго фазового детектора, управляющий вход первого фазового детектора сое" динен с общим контактом второго переключателя, нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты которого соединены соответственно с вторым и первым выходами формирователя опорного сигнала рабочей частоты, выход первого фильтра нижних частот через нормально замкнутый контакт третьего переключателя соединен с нормально разомкнутым контактом четвертого переключателя и измерительным входом аналого-цифрового преобразователя, опорный вход которого подключен к нормально разомкнутому контакту третьего и нормально замкнутому контакту четвертого переключателей.

2. Цифровой измеритель по п. 1, отличающийся тем, что формирователь опорного сигнала рабочей частоты содержит делитель частоты на четыре и три D-триггера, включенных в режиме деления на два, причем вход делителя является входом формирователя, а выход делителя соединен с тактовым входом первого Dтриггера, прямой выход которого соединен с тактовым входом второго Dтриггера, а инверсный выход первого

D-триггера соединен с тактовым входом третьего D-триггера, прямой выход которого является первым, а прямой выход второго D-триггера — вторым выходами формирователя опорного сигнала рабочей частоты.

1370613 фиг. 2

Составитель В.Стукан

Редактор А.Orap Техред М.Дидык корректор В. БутЯ г а

Тирах 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретвний и открытий

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

Закаэ 41 7/47

Проиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4