Устройство для измерения составляющих комплексных сопротивлений

 

Изобретение служит для повышения точности измерения составляющих комплексных сопротивлений. Операционный усилитель 3 формирует напряжение, синфазная и квадратурная составляю щие которого соответствуют активной и реактивной составлякхцим измеряемого комплексного сопротивления. Фазечувствительные детекторы 6 и 7 вьще- S ляют эти составляющие напряжения, которые подаются на аналоговые вычислительные блоки (умножители 8... 12 и сумматоры 13...16). На последние подается также напряжение, соответствующее частоте сигнала генератора 1 переменного напряжения. На выходах сумматоров 15, 16 формируются напряжения, соответствукяцие активной и реактивной составляющим измеряемого комплексного сопротивления. Введение фазочувствительного детектора 7, аналоговых умножителей 8... 12 и сумматоров 13... 16, а также преобразователя частота - напряжение позволяет расширить частотньй диапазон измерения, т.к. арифметические операции над измерительными сигналами позволяют исключить погрешность, имеющуюся за счет нелинейности преобразования . На чертеже также показаны формирователь 2 тестового сигнала, образцовый (токозадающий) резистор 4 и измеряемый объект с зажимами 5. 4 ил. с (/: с 4д СП Од СО Ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (я) 4 С 01 R 27 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

IlpH rHHT СССР (21) 4253301/24-21 (22) 01. 06. 87 (46) 07. 02.89. Бюп. М 5 (71) Львовский политехнический институт нм. Ленинского комсомола (72) В.В.Хома (53) 621.317.332.2.3(088.8) (56) Волгин Л.И. Аналоговые операционные преобразователи для измерительных приборов и систем. М.: Энергоиздат, 1983, с. 197, рис. 113..

Измерения, контроль, автоматизация. 1980, Ф 11, 12, с. 12, рис. 1. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ (57) Изобретение служит для повьппения точности измерения составляющих комплексных сопротивлений. Операционный усилитель 3 формирует напряжение, синфазная и квадратурная составляю щие которого соответствуют активной и реактивной составляющим измеряемого комплексного сопротивления. Фаэочувствительные детекторы 6 и 7 выдеfg

„„SU„„1456909 А1 ляют эти составляющие напряжения, которые подаются на аналоговые вычислительные блоки (умножители 8...

12 и сумматоры 13...16). На последние подается также напряжение, соответствукщее частоте сигнала генератора 1 переменного напряжения. На выходах сумматоров 15, 16 формируются напряжения, соответствующие активной и реактивной составляющим измеряемого комплексного сопротивления.

Введение фазочувствительного детектора 7, аналоговых умножителей 8...12 и сумматоров 13...16, а также преобразователя частота — напряжение позволяет расширить частотный диапазон

Щ измерения, т.к. арифметические операции над измерительными сигналами позволяют исключить погрешность, имеющуюся за счет нелинейности преобразования. На чертеже также показаны формирователь 2 тестового сигнала, образцовый (токозадающий) резистор 4 и измеряемый объект с зажимами 5. фф

4 ил.

9ч

1456909

Изобретение относится к области измерения параметров электрических

I цепей, в частности к измерению активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления двухполюсников

Цель изобретения — расширение частотного диапазона измерений.

На фиг ° 1 показана структурная 10

-.схема устройства; на фиг. 2-4 — варианты построения сумматоров °

Устройство для измерения составляющих комплексных сопротивлений содержит двухфазный генератор 1 импуль- 15 сов, формирователь 2 тестового сигнала, операционный усилитель 3, образцовый резистор 4, зажимы 5 для подключения измеряемого объекта, первый 6 и второй 7 фазовые детекторы, 20 первый 8, второй 9, третий 10, четвертый 11 и пятый 12 умножители, первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16 сумматоры и преобразователь 17 частоты в напряжение. 25

Первый выход генератора 1 соединен с входом формирователя 2 и с управляющим входом фазового детектора

6, второй выход — с входом преобразователя 17 и с управляющим входом 30 фазового детектора 7, инвертирующий вход усилитеЛя 3 соединен с вторым выводом образцового резистора 4 и первым зажимом 5 для подключения измеряемого объекта, неинвертирукнций вход - с общей шиной, а выход — с вторым зажимом 5 для подключения измеряемого объекта и информационным входом фазовых детекторов 6 и 7.

Выход формирователя 2 соединен с 40 первым выводом образцового резистора 4, выход фазового детектора 6с первыми входами сумматоров 13 и

15, первым входом умножителя 9 и первым и вторым входами умножителя

8, выход детектора 7 — с вторыми входами сумматоров 14 и 16, вторым входом умножителя 9 и первым и вторым входами умножителя 10, выходы умножителей 8 и 10 подключены соответственно к второму и третьему входам сумматора 13, выход умножителя

9 — к первому входу сумматора 14.

Выходы сумматоров 13 и 14 соединены с первыми входами умножителей

11 и 12 соответственно, вторые входы умножителей 11 и 12 — с выходом пре" образователя 17, выходы умножителей

11 и 12 подключены соответственно к первому входу сумматора 16 и второму входу сумматора 15, выходы сумматоров 15 и 16 являются соответственно

t синфаэным и квадратурным выходами устройства.

Генератор 1 выполнен полностью на логических схемах без применения точных аналоговых элементов, что позволяет получить фазовый сдвиг на о

90 между импульсными последовательностями на первом и втором выходах генератора 1. Формирователь 2 тестового сигнала с частотой, представляющий собой, например, фильтр с двойным Т-образным звеном, преобразует импульсную последовательность в синусоидальное тестовое напряжение U = U, sin2eft.

Выходное напряжение операционного усилителя (ОУ) при измерении комплексного сопротивления Z

= К Е„ + jI Е„ составляет

U = — — ""(1 + 3 )U х В о о

- З "" (1+8,)V,, о где R — сопротивление образцового о резистора 4;

SAH Зр

- относительные погрешности преобразования соответственно активной (ReZ„) и

1 реактивной (I„Z„) составляющих комплексного сопротивления Z» измеряемого двухполюсника.

Фазочувствительный детектор 6 выделяет синфазную напряжению Б составляющую Бд напряжения U соответствующую с точностью до величины 3ц активной составляющей Rez> комплексного сопротивления Z, т.е.

U "(1 + Р„)U,. о

На управляющий вход фазочувствительного детектора 7 подается напряжение с второго выхода генератора

1, поэтому выходным напряжением детектора 7 будет квадратурная. сос-. тавлякицая 0 напряжения U„, соответствующая с точностью до величины

3 реактивной составляющей I„Z комплексного сопротивления Z т.е.

11 (1 + )Ц о

56909

Преобразователь 17 частоты в напряжение преобразует частоту тестового сигнала в пропорциональное тестовое напряжение Ц с маштабным коэффициентом, равным а/f, т.е. зования, устанавливаемый равным величине, обратной зна чению частоты единичного усиления ОУ.

Выходные напряжения первого— третьего умножителей 8-10 соответст l венно равны: U< = Uä, U Пд U

U) = Up.

Первый сумматор 1.3 после операций сложения-вычитания согласно фиг. 2

I Я Й выдает напряжение U = — 0 + Uä +

Р

114

Второй сумматор 14 согласно фиг.З выполняет операции, в результате которых его выходное напряжение сосII тавляет U = — U< — 2 U Пд.

Выходные напряжения четвертого 11 и пятого 12 умножителей соответст- .1 2 венно равны Up = U< (О, + U> — U ), U = Ug (Up + 2 Vp Ug)

Эти напряжения являются сигналами поправки. Поэтому, складываясь согласно фиг. 4 в сумматорах 15 и

16. с напряжениями Uä и U, на их выходах получаются скорректированные результаты преобразования: Бд, = 0д

V (Uð,Р д) ° Gр Up 4(ад

-+ П вЂ” У ).

Формула изобретения

Устройство для измерения составляющих комплексных сопротивлений, содержащее двухфазный генератор импульсов, формирователь тестового сигнала, операционный усилитель, образцовый резистор, зажимы для подключения измеряемого объекта, фазовый детектор, причем первый выход генератора импульсов через формирователь тестового сигнала соединен с где а = 1/f — коэффициент преобраI

4 первым выводом образцового резистора, инвертирующий вход операционного усилителя соединен с вторым выводом образцового резистора и первым зажимом для подключения измеряемого объекта, неинвертирующий - с общей шиной, а выход — с вторым зажимом

Ъ для подключения измеряемого объекта и с информационным входом фазового детектора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частот" ного диапазона измерения, в него введены второй фазовый детектор, преобразователь частоты в напряжение, пять аналоговых умножителей и четыре аналоговых сумматора, причем управляющие входы первого и второго фазовых детекторов соединены соответственно с первым и вторым выходом генератора импульсов, информационный вход второго фазового детектора соединен с выходом операционного усилителя, выход первого фазового детектора соединен с первыми входами первого и третьего сумматоров, второго умножителя и с обоими входами первого умножителя, выход второго фазового детектора соединен с вторыми входами второго и четвертого сумматоров, второго умножителя и с обоими входами третьего умножителя, выходы первого и третьего умножителей соединены соответственно с вто- рым и третьим входами первого сумматора, выход которого соединен с первым входом четвертого умножителя, выход второго умножителя соединен с первым входом второго сумматора, вы" ход которого соединен с первым входом пятого умножителя, вход преобразователя частоты в напряжение соединен с вторым выходом генератора, а выход — с вторыми входами четвертого и пятого умножителей, выход четвертого умножителя соединен с первым входом четвертого сумматора, выход пятого умножителя соединен с вторым входом третьего сумматора, выходы третьего и четвертого сумматоров соединены с первым и, вторым выходными зажимами устройства.

1456909

go» 1

10»

10с

Й (Кр,) й(4) Составитель В.Стукая

Техред М.Дидык Корректор А.Обручар

Редактор В.Данко

Заказ 7549/45 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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