Способ измерения параметров комплексного двухполюсника

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексного двухполюсника (КДП). С целью расширения функциональных возможностей после включения КДП в измерительную схему автоматически определяют схему замещения по величине фазового сдвига, фиксируемого фазометром между сигналами небаланса, и при этом, если φ*98180°, то схема - последовательная, если φ*98180° - то параллельная. Характер реактивного сопротивления КДП определяют по разности амплитуд напряжений небаланса, фиксируемой дифференциальным вольтметром. По формулам вычисляют два параметра КДП, причем вычисление параметров КДП производят после регулировки образцового ДП, включенного в ветвь с исследуемым КДП, до получения 98ф=180°. 3 табл., 2 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1615627 А» (192 (И» (51)5 G 01 R 17/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРственный кОмитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4278528/24-21 (22) 06.07.87 (46) 23.12.90. Бюл. № 47 (71) Пензенский сельскохозяйственный институт (72) А.Ф.Прокунцев, Е ° С.Максимова, 0..С.Гаджиев, B.À.Февралев и С.А.Матреночкин (53) 621.317.733(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1176254„ кл. Г 01 R 17/10, 1983, Авторское свидетельство СССР № 241529, кл. С 01 R 17/10, 1968. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНОГО ДВУХЛОЛОСНИКА (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметИзобретение относится к электро— измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексного двухполюсника.

Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение функциональных воэможностей за счет измерения двух параметров .исследуемого комплексного двухполюсника, определения схемы замещения и характера сопротивления измеряемого комплексного двухполюсника, снижения числа аналоговых операций.

На фиг. 1 изображена измерительная схема, реализующая предлагаемый способ, на фиг. 2 — векторные круговые диаграммы положения потенциальных точек соответствующих вершин Мос2 ров комплексного двухполюсника (КДП).

С целью расширения функциональных возможностей после включения КДП в измерительную схему автоматически определяют схему замещения по величине фазового сдвига, фиксируемого фазометром между сигналами небаланса, и при этом, если (р ) 180, то схе0 ма — последовательная, если (1» (180— то параллельная. Характер реактивного сопротивления КДП определяют по разности амплитуд напряжений небаланса, фиксируемой дифференциальным вольтметром. По формулам вычисляют два параметра КДП, причем вычисление параметров КДП производят после регулировки образцового ДП, включенного в ветвь с исследуемым КЛП, до получения (» = 180 . 3 табл., 2 ил. товых измерительных цепей (д и 0 —для мостовых измерительных цепей, Cb исследуемый двухполюсник в которых имеет емкостный характер сопротивления, и и Я вЂ” для мостовых измеритель- ф » ных цепей, исследуемый двухполюсник : р в которых имеет индуктивный характер сопротивления).

Измерительная схема, реализующая ,предлагаемый способ, содержит генератор 1 гармонических сигналов, к зажимам которого подключены две мостовые измерительные цепи, составленные 4 из трех ветвей, первая составлена,из последовательно соединенных образцовых элементов 2 (с активным характером сопротивления) и 3 (с реактивным характером сопротивления), вторая ветвь—

1615627 из последовательно соединенных исследуемого двухполюсникг 4 с последовательной или параллельной схемой за— мещения (активное сопротивление 5, а реактивное 6) и образцового регулируемого элемента 7, третья ветвь

Из последовательно соединенных образцовых элементов 8 (с реактивным ха рактером сопротивления) и 9 (с актив- 10

tt;»M характером сопротивления), фазо 1етр 10, дифференциальный вольтметр

11, зажимы 12 и 13 подключены парал 1ельно (измерительным диагоналям мостовых измерительных цепей, 15

На фиг. 2 аЬ вЂ” вектор напряже 1ия питания мостовых измерительных пепей U>, cd, cd — векторы напряже1

+A небаланса основной и дополнительяой мостовых измерительных цепей U J

vl U < соответственно, (— фазовый сдвиг напряжения небаланса Б сД отноI сительно напряжения небаланса 0,1; с„, Ц, — положение потенциальной точки измерительной вершины, общей для обеих мостовых измерительных цепей и фазовый сдвиг после регулировки образцового элемента 7; ?д с„, Тяс векторы токов в общей ветви н,-. и последовательной и параллельных схемах замещения исследуемого двухполюсника.

Кроме того, для унификации схем и упрощения расчетов элементы мостовых измерительных цепей обозначены А, Б, О, D, Б, F N . Для обозначения характера сопротивления элементов око ло букв введены показатели в виде 0 и. 1 (Π— у активных сопротивлений или активной составляющей комплексного сопротивления, (+1) — реактивное сопротивление с индуктивным ха40 рактером сопротивления, а (-1) — с емкостным характером сопротивления) .

Например, Ао, D — это элементы о только с активным характером сопротив— ления, А, D1 — элементы с индуктивным характером сопротивления; А 1, D 1 в элементы с емкостным характером сопротивления.

Операции перемножения таких элементов показаны в табл, 1, Для пояснения сути способа измерения параметров комплексного двухполюсника, определения характера и схемы замещения его и подтверждения правильности способа математическими расчетами рассмотрим измерительную схему (фиг. 1) для случая, когда ветви мостовых измерительных цепей, со;держащие только образцовые элементы, составлены из элементов D „„Е, N, Р, причем величины всех этих сопротивлений равны между собой. Это позволяет расположить потенциальные точки d u d таким образом на круговой диаграмме (фиг. 2), что линия, проведенная через эти две точки, перпендикулярна вектору напряжения питания мостовых измерительных цепей Цп. Возможны и другие сочетания характеров сопротивлений указанных элементов, позволяющие получить указанную квадра туру. Например, D, Е, N, F или

DO Е+1 1о

Схема замещения исследуемого комплексного двухполюсника определяется сразу же .после включения его в изме- рительную схему по величине фазового сдвига (р, измеряемого фазометром, если Я p180, то схема замещения посо ледовгтельная, если g а 180 — то о параллельная.

На фиг. 2 показано построение углов Ч для комплексного двухполюсника с емкостным характером сопротивления с последовательной и параллельной схемами замещения, данные расчетов для построения приведены в табл, 2 (N - 2), íà gHr. 2в показано построение углов g) для комплексного двухполюсника с индуктивным характером сопротивления по данным согласно табл. 2 (N 10).

Расчеты, приведенные в табл, 2 для других значений, показали, что для получения однозначной информации при определении схемы замещения величина образцового регулируемого элемента в исходном состоянии должна быть больше величины сопротивления каждой из составляющих комплексного двухполюсника.

После выявления схемы замещения производят регулировку образцового элемента до получения величины фазового сдвига на выходе фазометра 10, равного 180, фиг, 2б (для емкосто ного двухполюсника), фиг. 2г (для индуктивного), оба случая показаны для последовг.тельной схемы замещения ° При этом, если сигнал на выходе дифференциального. вольтметра меньше нуля, то характер реактивного сопротивления исследуемого двухполюсника емкостный (С 1),. если этот сигнал больше нуля, то индуктивный (L ) .

1б

Определение параметров комплексного двухполюсника производится по формулам из условия, что в момент, когда (g = 180, в комплексных вы0 ражениях для напряжений небаланса реальная их часть равна нулю, а амплитуда каждого из сигналов определяется только мнимой частью.

Для комплексного двухполюсника с последовательной схемой замещения с емкостным характером сопротивления мостовой измерительной цепи при об-1 щем обозначении цепи А, В, Qо,,Е

D0 N F E = D = W = F имеем

Uä + +)U

1(Rо Uр ЬЦ.Я где R — сопротивление регулируемого

0 элемента;

А Б — сумма амплитуд напряжений небаланса мостовых измерительных цепей;

Я вЂ” круговая частота питания мостовых измерительных цепей.

Для комплексного двухполюсника с индуктивным характером сопротивления при общем обозначении цепи А, В

1 (0 E Цо N 0

Ro П

1з о О

g(U „+ Ь и )

Для комплексных двухполюсников как с емкостным, так и с индуктивным характерами сопротивления определя— ются по обшим формулам ,Z 2

Вп AU . UphV

A = В R о U2 ygv2» 0 U2 у gv2.

П П

Для комплексного двухполюсника с .параллельной схемой замещения методика определения его параметров аналогична.

Результаты расчетов приведены в табл. 3., Применение способа измерения параметров комплексного двухполюсника и измерительной схемы, реализующей его, позволяет расширить функциональные возможности за счет определения схемы замещения, характера комплексного сопротивления и возможности измерения параметров комплексного двухф о р м у л а и э о б р е т е н и я

Способ измерения параметров комплексного двухполюсника, заключающийся в том, что измеряют фазовый сдвиг между напряжениями небаланса, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерения, определяют по величине фазового сдвига схему замещения исследуемого

20 двухполюсника, устанавливают сдвиг

180", определяют при этом характер сопротивления комплексного двухполюсника по знаку разности амплитуд напряжений небаланса, а параметры ком вЂ

25 плексного двухполюсника определяют по формулам:

l при последовательной схеме замеще. ния исследуемого двухполюсника

А = Вх = 0(0д — ЬП )/(V + Ц );

30 B 0 ЖC U/(U

Cx = (UA + AU )/Q UtlnVG3

Ь „= Q UÄn И Са (И „+ Ь V ); при параллельной схеме замещения исследуемого двухполюсника

+ 0

35 В = Q(vã AU2) /2U2 A U2 °

СХ= 2vn

 — реактивное сопротивление исследуемого комплексного двухполюсника;

Π— сопротивление регулируемого элемента;

Rx Cx

Т Х параметры исследуемого комплексного двухполюсника; амплитуда напряжения питания .мостовых измерительных цепей; сумма амплитуд напряжений небаланса мостовых измерительных цепей.

П

15627 6 л злюсника с разными схемами замещения и разными характерами сопротив.— лений, повысить точность измерения параметров 3B счет использования толь5 ко амплитудных соотношений между напряжениями небаланса и питания мостовых измерительных цепей.

1615627

Таблица 1

Введенное обозначение

Принятое обозначение

1ф и/п

Исходные данные

Исходные данные

Re ТМ

Re Тв

АВ

А2

R,Г, R2 !

-АВ

АВ

Таблица 2

Выражение для tg g ветви

Величина

Угол q между напряжениями небаланса

Примечание сопротивлений, Ом по послед. по паралл.

A B в — A Q+ga (A+Q) А=100

0=150

В= t 000

0,03976

180 )180

А=100

Q=150

B=500 . 180 (1 80

0,078

А=100

Q=150

В=150

>180 (180

0,6

0„21

A=200

0=300

В=5000 t0

8 10 >180 (180

А=200

Q=300

В=1000

0,078

>180 <180

A=200

Q-=1000

В=2000

1,66

0,0165

>180 с180

А=200

Q=1000

3=1000

) 180 (180

0,032

0,83

А=200 (=1000 .В=800

Услови наруше -180 < 180 но, В (Q поэтому не выполнено

О, 0396

0,666

2

4

6

8

11 2

R2R i к, (-jx)

R, (jx) (-jx,) (-)х,) (-jx,) (-jx,)

jx„jxe

jx11х t

-jx (jõ,)

-jx (jx,) -R(X к х

-х„х

-х2

-х х

Х2

Х4Х2 х2

А В

АОАо

Ао В

А" В 1

А-, В-1

А1В 1

А В

А А

А В

А А

-АВ

А2

-АВ

-A>

АВ

А2

При расчетах принято

1 . E=D=F=N

2. В исходном состоянии

QTA

3. В >Q>A

1615627

Примечание

Величина ражение для ср ветви по послед. по ларалл. послед. пар ал.

A=25

l (=50

8=62,8

0,011986

0,8373

>1 80 а180

2,512

0,0627 180 а,180

О, 3928

0,25

7а лиау 2

Я а/и

""oïðîòèâ лений, Ои

Л= 100

0-- 1 50

Ii=628

А=100

< =150

В=62,8

A+/

А В

К =

А Ц+В (А+ ) Продолжение табл.2

Угол q между напряжениями небаланса

Условие наруше«80 а180 но, Ва

1б!5627 и38И

Фиг f

Составитель В.Семенчук

Техред Д.Олийнык

Редактор И. Иулла

Корректор Э.Лончакова

Заказ 3983 Тираж 560 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г ° Ужгород, ул. Гагарина, 101