Способ измерения параметров двухэлементных двухполюсников и устройство для его осуществления

 

Способ измерения параметров двухэлементных двухполюсников реализован в устройстве, содержащем генератор 1, составленный из усилительного элемента 1-1 и частотозадаюшей цепи 1-2, частотомер 2 и вольтметры 3,4. Измеряют одновременно действующие значения напряжений на выходе элемента 1-1 и на входе частотозадаюшей цепи 1-2, а параметры исследуемого емкостного двухполюсника с последовательной схемой вьгчисляют по формулам, приведенным в описании изобретения. Повышается быстродействие измерения. 2 с. и I з.п. ф-лы,2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51)4 G 01 R 27 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4162722/24-21 (22) 16.12.86 (46) 07,09.88. Бюл. 11 33 (71) Пензенский сельскохозяйственный институт (72) P.М.10маев, А,Ф.Прокунцев, В.M.Õoðüêoâ и С,А.Матреночкин (53) 621(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11= .798626, кл. G 01 R 27/02, 1976. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ДВУХЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Способ измерения параметров двухэлементных двухполюсников реализован в устройстве, содержащем генератор 1, составленный из усилительного элемента 1-1 и частотозадающей цепи 1-2, частотомер 2 и вольтметры

3,4. Измеряют одновременно действующие значения напряжений на выходе элемента 1-1 и на входе частотоэадающей цепи 1 — 2, а параметры исследуемого емкостного двухполюсника с последовательной схемой вычисляют по формулам, приведенным в описании изобретения. Повышается быстродействие измерения, 2 с. и 1 з.п. ф-лы,2

Ф

)422185 (2)

----) +

j(IrCg jtI>CP (R + —.— -) (R +

jupC„

Ro jwC@ откуда

О3 (7) (R„R C.Ñ. либо

f г К (г„к,с„с. (8) 45 откуда

1

R —-1<рС о

1

R +

3() Со откуда

R —— с 1MC

° Ю °

1 (R + — — -) +

jI0CR

R+- ——

«r jolC,) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в любых автоматизированных измерительных системах, использующих параметрические датчики.

Цель изобретения — повышение быстродействия измерения за счет исключения операции коммутирования цепей частотозадаюшей цепи генератора.

На фиг. 1 изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фнг. 2 — варианты частото" задающих цепей генератора.

Устройство содержит генератор 1 синусоидальных сигналов, составленный иэ усилительного элемента 1-1, в обратную связь которого включена частотоэадаюшая цепь 1-2, выход которой подключен к частотомеру 2 и 20 первому вольтметру 3 второй вольтметр 4, подключенный к входу частотозадающей цепи, На фиг. 2 показаны клеммы 5-1 и

5-2 для подключения исследуемого 25 двухполюсника с последовательной схемой замещения (L„), разнородные регулируемые образцовые двухполюсни6 H 7 ®о, CoI o) клеммы 8-1 и

8-2 для подключения исследуемого 30 двухполюсника с параллельной схемой замещения (Y„) .

Рассматривают процесс измерения параметров исследуомого двухполюсника ка примере емкостной последоваI тельной схемы замещения двухполюсника, т.е.. когда LR подключается к клеммам 5-1 и 5-2 (фиг. 2 а). Регулируемые образцовые двухполюсники

6 и 7 необходимы для выполнения ба- 40 ланса амплитуд.

Для определения выходной частоты генератора 1 записывают соотношение

ПЛ U Zo Еа

К= — - = — — — — -- — — — - (1) (),+ О) 1

После. преобразования получают (jR þÑ„+1)(jR C + 1) + jR «)С"„ (3) Выделяют о тд ель н о в еще с тв е нные и мнимые части в знаменателе и умножают на сопряженный множитель:

IR iiс ° I R К w СеС 1(К i С + RHCoo R с ))

1 P=Ro а а СЛ l(i t j LL «г,) (1 - R>Row C Co) + (R Cse Coo RûС,)Выделяют отдельно вещественные и мнимые части (4):

RW (КРС + RvC o RuC,1 + гК С () - R RoWCRCe> (I — К К,м С,С ) + (Кр C, + Кис + RuC„) Для определения частоты генерации необходимо мнимую часть (5) приравнять к нулю:

R.ìC„(1 - R„R,(С„С ) = О,, (6) Из (8) записывают выражение для К,:

1 1

R =

КрС „Со() КоС„Соf 4Г (91

Так как согласно (6) генерация возможна при равенстве нулю мнимой части (5),: уравнение (5) можно переписать в виде с (7 к к„ю с,с,>г+ (RTc + к,с,+ к„с,)

Подставив в (10) выражение (9), получают (J С

К uC„(RpC + R ь C + "— — R"g) о к с со

Rem„CC 1 м С z (I - — — "— 4> + (КРгС,+ R + — - — - ) к,с„с, ( (12) (К «)С + К ыС + — ---)

Вс )Со

4,z f L„R„ I — K

1422 (19) 1 2

К (4 л 2 f z ) 2 + РГ) ° (1 3.) 1О (! 4) где

К 4

Uy

0 — K2Ro (1 + RoCo4i zfz) (15) (Г + 4 f R,Со)

К С f z 4 i (1 — KJ () у) 45 (18) 4 2 2 2 2 (! ) (4 "1 Lo + Ro ) Ro

Из (12) записывают выражение для Сл:

K(RoiCo + )

R О Со

С

R (l — К)

K(R>Co + 1)

Rod z CO () — К) Уравнение (13) можно переписать в виде

КР.с 4" < + )2

R 4 21 С, (1 — К)

После подстановки (14) в (9) полу- 2О чают

Как видно из уравнений (14) и 25 (15), для получения информации о параметрах исследуемого двухполюсника достаточно одновременно измерить значение частоты f с выхода генератора 1 частотомером 2 и действующие значения Uz и U, с помошью вольтметров 3 и 4 соответственно..

Для получения уравнений об изме ряемых параметрах с параллельной емкостной схемой эамешения исследуемый объект подключают к клеммам 8-1 и

8-2 (фиг, 2 б). После определенных преобразований имеют следуюшие соотношения:

С.() — К) С (.I — К) (, +, >ЪаС, — () + 4ЯЧ ГР) л (16) Аналогичным образом можно получить уравнения преобразования и для индуктивной схемы замешения исследуе50 мого двухполюсника.

Уравнения преобразования имеют вид:

Lo (1 K) R o()

K(azLz + R ) K(4sl*f L + Rê) 55

Аналогично можно получить уравнение преобразования и для параллельной индуктивной схемы эамешения двухполюсника ° )ля этого необходимо исследуемьп. двухполюсник подключить к клеммам 8-1 и 8-2 (фиг. 2 6).

У ав ."ения преобразования имеют вид:

4 >< 2 f 2 L z + (20)

R I — K °

K(R< + 4л f L<2 л 4i72 f2) (I - K) (21) Таким образом, для получения уравнений преобразования (14 — 21) нет необходимости производить какиелибо коммутации, что обеспечивает высокое быстродействие. По аналогии могут быть получены уравнения преобразования и в случае использования

IC-генератора, т.е. для измерения

IС параметров.

Устройство работает следуюшим образом.

Выходной сигнал в виде частоты генерации с выхода генератора 1 измеряется частотомером 2. Одновременно с помощью вольтметров 3 и 4 измеряются действующие значения напряжений П2 и U„ на входе и выходе частотоэадаюшей цепи !-2 соответственг э, После этого по измеренным значениям f, U, Uz производят расчеты измеряемых параметров по полученным уравнениям преобразования (14 — 21).

Таким образом, предлагаемый способ и устройство для его осуществления позволяют повысить быстродействие в системах измерения и контроля технологических процессов.

Формула изобретения

1. Способ измерения параметров двухэлементных двухполюсников, заключающийся в том, что измеряют частоту выходного сигнала генератора, в одну из ветвей частотозадаюшей цепи которого подключен исследуемый двухполюсник, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия измерения, одновременно измеряют действуюшие значения .

1422185 напряжений на выходе генератора и на входе частотозадаюшей цепи генератора, а параметры исследуемого емкостного двухполюсника с последовательной схемой замешения вычисляют по формулам (1 - К)

К(1 + К С 4ФР)

KgR, С 4 if + 1)

С к Кг4ЯйГ Со (1 K) с параллельной схемой замешения—

К 1 + 4i(f R,C,) л (R С Р4К (1 — К) 1 1 — К) к K(1 + 4 fгЯ7Сг) а параметры двухполюсника с последовательной индуктивной схемой замещения определяют по формулам

4л и Ьо (1 —. К) х K(4 f L + R <)

R. (1 — К)

К(4i7 f L + R ) а с параллельной схемой эамешенияК (4» f 1. + R.)

В.. I Ê

К(К. + 47 S L )

4 i Ч L, (1 — К) где Ro, С,, L — параметры образцовых двухполюсннков, расположенных в одной иэ ветвей частотозадаюшей цепи;

К =

112

Uf

U - действующее значех ние выходного нацряжения генератора;

U - действуюшее значение

10 напряжения на входе частотоэадаюшей це.пи.

2. Устройство для измерения пара-. метров двухэлементных двухполюсников, содержашее генератор, который состоит из усилительного элемента, в обратную связь которого включена частотозадаюшая цепь, выход которой подключен к частотомеру, о т л и— ч а ю m е е с я тем, что в него введены два вольтметра, причем один из них подключен к входу частотоэадаюшей цепи, а второй — к ее выходу.

3. Устройство по и. 2, о т л и— ч а ю ш е е с я тем, что при пбследовательной схеме замещения исследуемого двухполюсника последовательная ветвь частотозадаюшей цепи содержит клеммы для подключения исследуемого двухполюсника, а параллельная составлена иэ параллельно соединенных регулируемых разнородных образцовых двухполюсников, при параллельной схе ме эамешения двухполюсника последовательная ветвь составлена из последовательно соединенных регулируемых разнородных образцовых двухполюсников, а параллельная содержит клеммы для подключения исследуемого двухпоJIIOCHHKB °

1422185

Составитель С. Семенчук

Техрер Л.Олийнык Корректор А. Обручар й

Редактор И. Горная

Тираж 772

Заказ 4427/46. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4