Измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников

Авторы патента:

G01R17/00 - Измерительные приборы, в которых осуществляется сравнение с эталонной величиной, например мостового типа

Владельцы патента RU 2495440:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к области измерения параметров объектов, имеющих схемы замещения в виде многоэлементных пассивных двухполюсников. Измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников содержит генератор импульсов напряжения, имеющий форму функции n-й степени времени, дифференциальный преобразователь «ток-напряжение», в состав которого входят два операционных усилителя. При этом инвертирующие входы первого и второго операционных усилителей являются первым и вторым входами дифференциального преобразователя токов, а выход второго операционного усилителя - выходом дифференциального преобразователя токов. Также устройство содержит n-каскадный дифференциатор на дифференцирующих RC-звеньях, нуль-индикатор, объект измерения, потенциально частотно-независимый двухполюсник, устройство управления, первый выход синхронизации которого подключен к входу синхронизации генератора импульсов, а второй выход синхронизации - к входу синхронизации нуль-индикатора. Потенциально частотно-независимый двухполюсник содержит две параллельно включенные двухполюсные цепи, первая из которых содержит первый конденсатор и включенную последовательно с ним цепь, состоящую из параллельно соединенных первого резистора и второго конденсатора; вторая двухполюсная цепь содержит второй резистор и включенную последовательно с ним первую катушку индуктивности, параллельно которой подсоединены последовательно включенные третий резистор и вторая катушка индуктивности. Технический результат заключается в повышении точности определения параметров объектов измерения в измерителе с питанием импульсами напряжения кубичной формы за счет исключения или уменьшения группы составляющих погрешности измерения. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к технике измерения параметров объектов в виде пассивных двухполюсников с сосредоточенными параметрами, имеющих многоэлементную схему замещения.

Известен измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников (патент РФ №2144195, G01R 17/10), выполненный в виде четырехплечего электрического моста, в котором для питания используется формирователь импульсов напряжения кубичной формы [1]. В измерительную диагональ моста включены входы дифференциального усилителя, а к выходу дифференциального усилителя подключены последовательно соединенные три дифференциатора. Выходы дифференциаторов, а также выход дифференциального усилителя подключены к входам нуль-индикатора. Уравновешивание моста осуществляют после окончания переходных процессов в его цепях, последовательно приводя к нулевому значению напряжения на выходах сначала третьего, затем второго и первого дифференциаторов и, наконец, дифференциального усилителя. Недостатками этого мостового измерителя являются:

1) Влияние входного сопротивления дифференциального усилителя по синфазному входу, которое шунтирует многоэлементный двухполюсник объекта измерения и уравновешивающий двухполюсник с регулируемыми параметрами, что является причиной погрешности измерений параметров элементов измеряемого двухполюсника.

2) Наличие на входах дифференциального усилителя синфазного напряжения, составляющего около половины амплитуды питающего импульса, которое вносит дополнительную погрешность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство определения параметров многоэлементных пассивных двухполюсников (патент РФ №2390787, G01R 27/02), построенное по схеме измерительного преобразователя (ИП) на первом операционном усилителе (ОУ), в котором измеряемый двухполюсник включают в цепь инвертирующего входа ОУ, а в цепь обратной связи - образцовый резистор, выход первого ОУ соединен с входом инвертирующего сумматора на втором ОУ; на измеряемый двухполюсник воздействуют импульсами напряжения, изменяющегося по закону n-й степени времени, и уравновешивают выходное напряжение ИП компенсирующим сигналом, синтезированным из импульсов тока, имеющих форму степенных функций времени с показателями степени от n до 0, приводя к нулю после окончания переходного процесса в ИП напряжения на выходах n-каскадного дифференциатора, подключенного к выходу инвертирующего сумматора, а также на выходе этого сумматора, далее по найденным амплитудам упомянутых выше импульсов тока вычисляют обобщенные параметры проводимости, а затем - параметры элементов двухполюсника [2]. Недостатками этого измерителя являются погрешности измерений, обусловленные неточностью масштабирования амплитуд компенсирующих токов, так как ток двухполюсника объекта измерения создается импульсом напряжения с выхода последнего интегратора, а составляющие компенсирующего тока формируются из выходных напряжений всех интеграторов.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении точности измерения параметров многоэлементных RLC-двухполюсников.

Технический результат достигается тем, что в измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников, содержащий генератор импульсов напряжения, имеющего форму функции n-й степени времени, дифференциальный преобразователь «ток-напряжение», в состав которого входят два операционных усилителя, в цепи обратной связи первого операционного усилителя включен первый резистор, его выход соединен с входом инвертирующего повторителя, построенного на втором операционном усилителе, во входной цепи которого включен второй резистор, сопротивление которого равно сопротивлению первого резистора, в цепи обратной связи второго операционного усилителя включен третий резистор, инвертирующие входы первого и второго операционных усилителей являются первым и вторым входами дифференциального преобразователя токов, а выход второго операционного усилителя - выходом дифференциального преобразователя токов; n-каскадный дифференциатор на дифференцирующих RC-звеньях, вход первого дифференцирующего RC-звена подключен к выходу дифференциального преобразователя токов; нуль-индикатор, первый вход которого соединен с выходом n-го дифференцирующего RC-звена дифференциатора, второй вход - с выходом (n-1)-го дифференцирующего RC-звена, и т.д., …, n-й вход - с выходом первого дифференцирующего RC-звена, (n+1)-й вход нуль-индикатора подключен к выходу дифференциального преобразователя токов; устройство управления, первый выход синхронизации которого подключен к входу синхронизации генератора импульсов, а второй выход синхронизации - к входу синхронизации нуль-индикатора; выход генератора импульсов соединен с первой клеммой для подключения измеряемого многоэлементного двухполюсника, вторая клемма для подключения измеряемого многоэлементного двухполюсника соединена с первым входом дифференциального преобразователя токов, введен многоэлементный двухполюсник с регулируемыми параметрами, выполненный по схеме потенциально частотно-независимого двухполюсника и содержащий две параллельно включенные двухполюсные цепи, первая из которых содержит первый конденсатор и включенную последовательно с ним цепь, состоящую из параллельно соединенных первого резистора и второго конденсатора; вторая двухполюсная цепь содержит второй резистор и включенную последовательно с ним первую катушку индуктивности, параллельно которой подсоединены последовательно включенные третий резистор и вторая катушка индуктивности, первый полюс многоэлементного двухполюсника с регулируемыми параметрами подключен к выходу генератора импульсов, а второй полюс - ко второму входу дифференциального преобразователя токов..

Сущность изобретения поясняется на примере измерителя параметров четырехэлементных двухполюсников. Схема устройства приведена на фиг.1.

Измеритель содержит генератор 1 импульсов напряжения кубичной формы

$u_{1} (t) = \frac{U_{m} t^{3}}{t_{и}^{3}} . (1)$

К выходу генератора 1 подключен первый полюс многоэлементного двухполюсника 2 (МДП) объекта измерения, второй полюс двухполюсника 2 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя (ОУ) 3, который является первым входом дифференциального преобразователя «напряжение-ток», построенного на ОУ 3 с резистором 4 в цепи обратной связи и ОУ 5 с резистором 6 во входной цепи и резистором 7 в цепи обратной связи, вторым входом этого преобразователя является инвертирующий вход ОУ 5. Операционный усилитель 5 выполняет функции инвертора выходного напряжения ОУ 3 и преобразователя тока, поступающего в цепь его инвертирующего входа.

Выходное напряжение ОУ 5 пропорционально разности входных токов ОУ 3 и ОУ 5:

$u_{в ы х . О У 5} (t) = i_{в х . О У 3} (t) \frac{R_{4} R_{7}}{R_{6}} - i_{в х . О У 5} (t) R_{7}, (2)$

где R₄, R₆ и R₇ - сопротивления резисторов 4, 6 и 7 соответственно. При одинаковых значениях сопротивления резисторов 4 и 6

$u_{в ы х . О У 5} (t) = [i_{в х . О У 3} (t) - i_{в х . О У 5} (t)] R_{7} . (3)$

Импульс напряжения u₁(t) вырабатывает в двухполюснике 2 объекта измерения, включенном во входную цепь ОУ 4, импульс тока, который содержит свободную и принужденную составляющие. После окончания переходного процесса и до конца импульса остается только принужденная составляющая тока i_дп(t) двухполюсника 2, которая состоит из токов кубичной, квадратичной, линейной и плоской (прямоугольной) формы:

$i_{д п} (t) = \frac{y_{0} U_{m} t^{3}}{t_{и}^{3}} + \frac{3 y_{1} U_{m} t^{2}}{t_{и}^{3}} + \frac{6 y_{2} U_{m} t}{t_{и}^{3}} + \frac{6 y_{3} U_{m}}{t_{и}^{3}} . (4)$

Амплитуды этих составляющих зависят от обобщенных параметров проводимости y₀, y₁, y₂, y₃ объекта измерения:

$I_{3} = у_{0} U_{m}; I_{2} = \frac{3 у_{1} U_{m}}{t_{и}}; I_{1} = \frac{6 у_{2} U_{m}}{t_{и}^{2}}; I_{0} = \frac{6 у_{3} U_{m}}{t_{и}^{3}} . (5)$

Выражение (4) получено операторным методом. Параметры y₀, y₁, y₂, y₃ могут быть найдены из операторного изображения проводимости двухполюсника y(p). Если в общем виде выражение y(p) представить в виде

$y (p) = \frac{b_{0} + b_{1} p + b_{2} p^{2} + b_{3} p^{3} + \dots}{a_{0} + a_{1} p + a_{2} p^{2} + a_{3} p^{3} + \dots}, (6)$

то при ненулевом значении a₀, что имеет место для большой группы реальных двухполюсников, величины y₀, y₁, y₂, y₃ определяются значениями параметров элементов двухполюсника:

$y_{0} = \frac{b_{0}}{a_{0}}; (7)$

$y_{1} = \frac{b_{1} - a_{1} y_{0}}{a_{0}}; (8)$

$y_{2} = \frac{b_{2} - a_{2} y_{0} - a_{1} y_{1}}{a_{0}}; (9)$

$y_{3} = \frac{b_{3} - a_{3} y_{0} - a_{2} y_{1} - a_{1} y_{2}}{a_{0}} . (10)$

В качестве примера на рисунке приведен RLC двухполюсник, состоящий из первого резистора 8, параллельно которому подключены последовательно соединенные конденсатор 9, второй резистор 10 и катушка индуктивности 11, с параметрами R₈, C₉, R₁₀ и L₁₁ соответственно. Операторное изображение проводимости этого двухполюсника имеет вид

$y (p) = \frac{1}{R_{8}} + \frac{p C_{9}}{1 + p R_{10} C_{9} + p^{2} L_{11} C_{9}} . (11)$

Величины y₀, y₁, y₂, y₃ согласно формулам (7)-(10) равны

$y_{0} = \frac{1}{R_{8}}; (12)$

$y_{1} = C_{9}; (13)$

$y_{2} = - R_{10} C_{9}^{2}; (14)$

$y_{3} = C_{9}^{2} (R_{10}^{2} C_{9} - L_{11}) . (15)$

Параметр проводимости y₀ всегда имеет положительный знак, а остальные параметры, в зависимости от схемы двухполюсника, могут быть и положительными и отрицательными. Более того, как видно на примере параметра y₃, у рассматриваемого двухполюсника знак этого параметра зависит от соотношения между значениями параметров элементов схемы.

Многоэлементный двухполюсник 12 с регулируемыми параметрами предназначен для формирования компенсирующего тока, составляющие которого равны соответствующим составляющим тока через измеряемый двухполюсник 2. Ток двухполюсника 12 поступает в цепь инвертирующего входа ОУ 5. Для расширения функциональных возможностей измерителя схема двухполюсника 12 должна обеспечить условия регулирования слагаемых компенсирующего тока и положительного, и обратного направления, включая нулевое значение. Такие возможности имеются у многоэлементных двухполюсников, которые относятся к категории «потенциально частотно-независимых» (ПЧНД). Это название они получили из-за особого свойства их частотных характеристик: при определенных значениях параметров элементов схемы сопротивление (проводимость) двухполюсника становится вещественной величиной, не зависящей от частоты. Если в операторном изображении проводимости двухполюсника 12

$Y (p) = \frac{b_{0} + b_{1} p + b_{2} p^{2} + b_{3} p^{3} + \dots}{a_{0} + a_{1} p + a_{2} p^{2} + a_{3} p^{3} + \dots} (16)$

выполнить подстановку p=jω, получим выражение комплексной частотной характеристики проводимости:

$Y (j ω) = \frac{b_{0} + b_{1} (j ω) + b_{2} {(j ω)}^{2} + b_{3} {(j ω)}^{3} + \dots}{a_{0} + a_{1} (j ω) + a_{2} {(j ω)}^{2} + a_{3} {(j ω)}^{3} + \dots} . (17)$

Проводимость становится вещественной и независимой от частоты

$Y (j ω) = Y_{0} = \frac{b_{0}}{a_{0}} (18)$

при условиях:

$\frac{b_{1}}{b_{0}} = \frac{a_{1}}{a_{0}}, \frac{b_{2}}{b_{0}} = \frac{a_{2}}{a_{0}}, \frac{b_{3}}{b_{0}} = \frac{a_{3}}{a_{0}}, \dots (19)$

Выражения (19) можно представить в виде

$b_{1} - a_{1} \frac{b_{0}}{a_{0}} = 0, b_{2} - a_{2} \frac{b_{0}}{a_{0}} = 0, b_{3} - a_{3} \frac{b_{0}}{a_{0}} = 0, \dots (20)$

Из формул (7)-(10) следует, что при условиях (20), кроме параметра Y₀, все остальные обобщенные Y-параметры двухполюсника равны нулю. Изменяя величины a_i и b_j, можно регулировать Y-параметры, в том числе, и меняя их знак.

Многоэлементный двухполюсник 12 с регулируемыми параметрами, выполненный по схеме потенциально частотно-независимого двухполюсника, состоит из двух параллельно включенных двухполюсных цепей, первая из которых содержит первый конденсатор 13 и включенную последовательно с ним цепь, состоящую из параллельно соединенных первого резистора 14 и второго конденсатора 15; вторая двухполюсная цепь содержит второй резистор 16 и включенную последовательно с ним первую катушку индуктивности 17, параллельно которой подсоединены последовательно включенные третий резистор 18 и вторая катушка индуктивности 19.

Операторное изображение проводимости первой двухполюсной цепи RC-типа имеет вид

$Y_{1} (p) = \frac{p C_{13} + p^{2} R_{14} C_{13} C_{15}}{1 + p R_{14} (C_{13} + C_{15})} . (21)$

Величины Y₁₀, Y₁₁, Y₁₂, Y₁₃ согласно формулам (7)-(10) равны

$Y_{10} = 0; (22)$

$Y_{11} = C_{13}; (23)$

$Y_{12} = - R_{14} C_{13}^{2}; (24)$

$Y_{13} = R_{14}^{2} C_{13}^{2} (C_{13} + C_{15}) . (25)$

Операторное изображение проводимости второй двухполюсной цепи RL-типа. имеет вид

$Y_{2} (p) = \frac{R_{18} + p (L_{17} + L_{19})}{R_{16} R_{18} + p [(L_{17} + L_{19}) R_{16} + L_{17} R_{18}] + p^{2} L_{17} L_{19}} . (26)$

Величины Y₂₀, Y₂₁, Y₂₂, Y₂₃ согласно формулам (7)-(10) равны

$Y_{20} = \frac{1}{R_{16}}; (27)$

$Y_{21} = - \frac{L_{17}}{R_{16}^{2}}; (28)$

$Y_{22} = \frac{L_{17}^{2} (R_{16} + R_{18})}{R_{16}^{3} R_{18}}; (29)$

$Y_{23} = - \frac{L_{17}^{2}}{R_{16}^{2} R_{18}^{2}} (\frac{L_{17} {(R_{16} + R_{18})}^{2}}{R_{16}^{2}} + L_{19}) . (30)$

Обобщенные параметры проводимости параллельно включенных двухполюсных цепей суммируются:

$Y_{0} = \frac{1}{R_{16}};$ $Y_{1} = C_{13} - \frac{L_{17}}{R_{16}^{2}};$ $Y_{2} = \frac{L_{17}^{2} (R_{16} + R_{18})}{R_{16}^{3} R_{18}} - R_{14} C_{13}^{2};$

$Y_{3} = R_{14}^{2} C_{13}^{2} (C_{13} + C_{15}) - \frac{L_{17}^{2}}{R_{16}^{2} R_{18}^{2}} (\frac{L_{17} {(R_{16} + R_{18})}^{2}}{R_{16}^{2}} + L_{19}) .$

После окончания переходного процесса в дифференциальном преобразователе токов на выходе ОУ 5 формируется сигнал, соответствующий разности тока двухполюсника 2 и компенсирующего тока, создаваемого двухполюсником 12. Путем последовательного приближения устанавливают такие значения параметров элементов двухполюсника 12, которые обеспечивают уравновешивание токов. Условия уравновешивания имеют вид:

$\frac{1}{R_{16}} = y_{0}; (31)$

$C_{13} - \frac{L_{17}}{R_{16}^{2}} = y_{1}; (32)$

$\frac{L_{17}^{2} (R_{16} + R_{18})}{R_{16}^{2} R_{18}} - R_{14} C_{13}^{2} = y_{2}; (33)$

$R_{14}^{2} C_{13}^{2} (C_{13} + C_{15}) - \frac{L_{17}^{2}}{R_{16}^{2} R_{18}^{2}} (\frac{L_{17} {(R_{16} + R_{18})}^{2}}{R_{16}^{2}} + L_{19}) = y_{3} . (34)$

В частности, для рассматриваемого в качестве примера двухполюсника 2 эти условия представляются выражениями, из которых можно вычислить электрические параметры элементов:

$R_{8} = R_{16}; (35)$

$C_{9} = C_{13} - \frac{L_{17}}{R_{16}^{2}}; (36)$

$R_{10} C_{9}^{2} = R_{14} C_{13}^{2} - \frac{L_{17}^{2} (R_{16} + R_{18})}{R_{16}^{3} R_{18}}; (37)$

$C_{9}^{2} (L_{11} - R_{10}^{2} C_{9}) = \frac{L_{17}^{2}}{R_{16}^{2} R_{18}^{2}} (\frac{L_{17} {(R_{16} + R_{18})}^{2}}{R_{16}^{2}} + L_{19}) - R_{14}^{2} C_{13}^{2} (C_{13} + C_{15}) . (38)$

Уравновешивание следует производить именно в указанной выше последовательности, так как величина Y₀ входит в выражение для Y₁, значения Y₀ и Y₁ входят в формулу для Y₂, значения Y₀, Y₁ и Y₂ входят в формулу для Y₃.

Для того чтобы избирательно регулировать амплитуды кубичной, квадратичной, линейной и постоянной составляющих компенсирующего тока, выходное напряжение ОУ 5 подается на дифференциатор, который содержит три последовательно включенных дифференцирующих RC-звена: конденсатор 20 и резистор 21, конденсатор 22 и резистор 23, конденсатор 24 и резистор 25. Выходы каскадов дифференциатора и дифференциального преобразователя токов подключены к входам нуль-индикатора (НИ) 26. Работа НИ и генератора 1 импульсов синхронизируется устройством управления 27 (УУ). На выходе третьего каскада дифференциатора формируется и поступает на первый вход нуль-индикатора 26 постоянное напряжение, пропорциональное разности амплитуд кубичных составляющих токов двухполюсников 2 и 12. Компенсация кубичной составляющей осуществляется приведением к нулю выходного напряжения третьего RC-звена путем регулирования сопротивления R₁₆ резистора 16.

Затем анализируют напряжение на выходе второго RC-звена дифференциатора, пропорциональное разности амплитуд квадратичных составляющих токов двухполюсников 2 и 12, которое подается на второй вход НИ. Компенсация квадратичной составляющей осуществляется приведением к нулю выходного напряжения второго RC-звена путем регулирования емкости C₁₃ конденсатора 13 при фиксированной индуктивности L₁₇ катушки 17, либо регулировкой индуктивности L₁₇ катушки 17 при фиксированной емкости C₁₃ конденсатора 13.

После этого анализируют напряжение на выходе первого дифференцирующего RC-звена, пропорциональное разности амплитуд линейных составляющих тока двухполюсника 2 и компенсирующего тока двухполюсника 12, которое подается на третий вход НИ. Компенсация линейной составляющей осуществляется приведением к нулю выходного напряжения первого RC-звена путем регулирования сопротивления R₁₄ резистора 14 при фиксированном сопротивлении R₁₈ резистора 18 или регулировкой сопротивления R₁₈ резистора 18 при фиксированном сопротивлении R₁₄ резистора 14.

И, наконец, для компенсации постоянной составляющей импульса тока измеряемого двухполюсника 2 приводят к нулю выходное напряжение ОУ 5, которое подается на четвертый вход нуль-индикатора, регулируя емкость C₁₅ конденсатора 15 при фиксированной индуктивности L₁₉ катушки 19, либо регулировкой индуктивности L₁₉ катушки 19 при фиксированной емкости C₁₅ конденсатора 15.

После четырех этапов уравновешивания тока i_дп(t) двухполюсника 2 и компенсирующего тока двухполюсника 12 определяют с помощью формул (35)-(38) параметры элементов измеряемого двухполюсника: сопротивление R₈, емкость C₉, сопротивление R₁₀ и индуктивность L₁₁ соответственно.

Так как входное сопротивление операционного усилителя, охваченного параллельной отрицательной обратной связью

$R_{в х . О У . о с} = \frac{R_{о с}}{K_{u . О У}}$ ,

где R_ос - сопротивление резистора в цепи обратной связи; K_u.ОУ - коэффициент усиления ОУ, - составляет сотые доли Ома, оба двухполюсника «заземлены», и их токи определяются только напряжением генератора 1 и параметрами проводимости двухполюсников, т.е. отсутствует влияние измерительной схемы на параметры схемы замещения объекта измерения и двухполюсника с регулируемыми элементами. На входах операционных усилителей 3 и 5 в составе дифференциального преобразователя токов отсутствует синфазное напряжение, таким образом, устраняется и второй источник погрешности измерений, свойственный мостовым цепям.

Измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников, содержащий генератор импульсов напряжения, имеющего форму функции n-й степени времени, дифференциальный преобразователь «ток-напряжение», в состав которого входят два операционных усилителя, в цепи обратной связи первого операционного усилителя включен первый резистор, его выход соединен с входом инвертирующего повторителя, построенного на втором операционном усилителе, во входной цепи которого включен второй резистор, сопротивление которого равно сопротивлению первого резистора, в цепи обратной связи второго операционного усилителя включен третий резистор, инвертирующие входы первого и второго операционных усилителей являются первым и вторым входами дифференциального преобразователя токов, а выход второго операционного усилителя - выходом дифференциального преобразователя токов; n-каскадный дифференциатор на дифференцирующих RC-звеньях, вход первого дифференцирующего RC-звена подключен к выходу дифференциального преобразователя токов; нуль-индикатор, первый вход которого соединен с выходом n-го дифференцирующего RC-звена дифференциатора, второй вход - с выходом (n-1)-го дифференцирующего RC-звена, и т.д., …, n-й вход - с выходом первого дифференцирующего RC-звена, (n+1)-й вход нуль-индикатора подключен к выходу дифференциального преобразователя токов; устройство управления, первый выход синхронизации которого подключен к входу синхронизации генератора импульсов, а второй выход синхронизации - к входу синхронизации нуль-индикатора; выход генератора импульсов соединен с первой клеммой для подключения измеряемого многоэлементного двухполюсника, вторая клемма для подключения измеряемого многоэлементного двухполюсника соединена с первым входом дифференциального преобразователя токов, отличающийся тем, что в него введен многоэлементный двухполюсник с регулируемыми параметрами, выполненный по схеме потенциально частотно-независимого двухполюсника и содержащий две параллельно включенные двухполюсные цепи, первая из которых содержит первый конденсатор и включенную последовательно с ним цепь, состоящую из параллельно соединенных первого резистора и второго конденсатора; вторая двухполюсная цепь содержит второй резистор и включенную последовательно с ним первую катушку индуктивности, параллельно которой подсоединены последовательно включенные третий резистор и вторая катушка индуктивности, первый полюс многоэлементного двухполюсника с регулируемыми параметрами подключен к выходу генератора импульсов, а второй полюс - ко второму входу дифференциального преобразователя токов.

Изобретение относится к промышленной электронике, автоматике, информационно-измерительной технике и может быть использовано для контроля и определения параметров двухполюсников.

Мостовой измеритель параметров двухполюсников // 2475763

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике. .

Способ измерения вектора гармонического сигнала // 2466413

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано в средствах измерений пассивных и активных комплексных величин, например, в мостах и компенсаторах переменного тока или в измерителях параметров электрических цепей, а также в векторных вольтметрах.

Измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников // 2466412

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к технике измерения параметров многоэлементных пассивных двухполюсников. .

Мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников // 2461840

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения параметров объектов, имеющих схемы замещения в виде многоэлементных пассивных двухполюсников.

Мостовой измеритель параметров двухполюсников // 2461010

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике, в частности, оно позволяет определять параметры трехэлементных двухполюсников или параметры датчиков с трехэлементной схемой замещения.

Устройство для определения параметров двухполюсника // 2458353

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а конкретно к измерению электрических параметров двухполюсников. .

Способ тестирования установки для электродуговой сварки // 2440875

Изобретение относится к области сварочного производства и может найти применение при аттестации сварочного оборудования в любых отраслях промышленности. .

Способ дистанционного контроля устройства дренажной защиты подземной коммуникации // 2426996

Изобретение относится к системам автоматизации контроля электрохимической защиты стальных подземных коммуникаций, в т.ч. .

Способ измерения вектора гармонического сигнала // 2377577

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. .

Мостовой измеритель параметров многоэлементных rlc двухполюсников // 2499263

Изобретение относится к измерительной технике. Мостовой измеритель параметров многоэлементных RLC двухполюсников содержит генератор импульсов напряжения, выход которого подключен ко входу четырехплечей мостовой цепи, первая ветвь которой состоит из последовательно включенных одиночного резистора в первом плече отношения и многоэлементного двухполюсника с уравновешивающими элементами в первом плече сравнения, а вторая ветвь - из одиночного резистора во втором плече отношения и одиночного резистора во втором плече сравнения, дифференциальный усилитель, входы которого соединены с выходом мостовой цепи, а выход подключен к n-каскадному дифференциатору, состоящему из n последовательно включенных дифференцирующих RC звеньев; нуль-индикатор; устройство управления, выход синхронизации которого соединен с входами синхронизации генератора импульсов и нуль-индикатора. При этом в качестве многоэлементной двухполюсной цепи с уравновешивающими элементами в плечо сравнения первой ветви введен потенциально частотно-независимый двухполюсник, который содержит две последовательно соединенные двухполюсные цепи, одна из которых состоит из параллельно включенных первого резистора и последовательно соединенных первого конденсатора и второго резистора, параллельно которому подключен второй конденсатор, другая двухполюсная цепь содержит параллельно включенные первую катушку индуктивности и последовательную цепь, состоящую из резистора и второй катушки индуктивности; свободный полюс второй двухполюсной цепи соединен с первой клеммой для подключения двухполюсной RLC цепи объекта измерения, вторая клемма для подключения двухполюсной RLC цепи заземлена. Технический результат - расширение функциональных возможностей измерителя. 1 ил.

Мостовой измеритель параметров двухполюсников // 2499997

Изобретение относится к измерительной технике. Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит последовательно соединенные генератор, мостовую цепь и нуль-индикатор. Первый выход генератора подключен ко входу четырехплечей мостовой цепи, который образует общий вывод двух параллельно включенных ветвей моста, первую ветвь образуют последовательно соединенные две клеммы для подключения двухполюсников объектов измерения и одиночный резистор первого плеча отношения мостовой цепи, первая клемма подключена к первому выходу генератора импульсов. Объект измерения состоит из последовательно соединенных первого резистора и катушки индуктивности, параллельно которым включен конденсатор, а также последовательно с трехэлементной цепью включен второй резистор. Свободный вывод одиночного резистора заземлен, а общий вывод его и второй клеммы для подключения объектов измерения образует первый вывод выхода моста. Вторая ветвь моста образована последовательно соединенными одиночным конденсатором второго плеча отношения моста и двухполюсником элементов уравновешивания мостовой цепи, состоящим из последовательно соединенных первого конденсатора, первого резистора и катушки индуктивности, параллельно которой включен второй резистор, свободный вывод одиночного конденсатора подключен к первому выходу генератора, свободный общий вывод катушки индуктивности и второго резистора заземлен, общий вывод одиночного конденсатора и двухполюсника элементов уравновешивания моста образует второй вывод выхода моста. Также в устройство введены дополнительный конденсатор и дополнительный резистор, при чем дополнительный конденсатор включен между вторым выводом выхода моста и «землей», а дополнительный резистор - между общим выводом первого конденсатора и первого резистора второй ветви моста и «землей». Технический результат - уменьшение погрешности измерения. 1 ил.

Мостовой измеритель параметров двухполюсников // 2523772

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит последовательно соединенные генератор питающих импульсов с изменением напряжения в течение их длительности пропорционально tn, где n при раздельном уравновешивании принимает значения 0, 1, 2 и 3, мостовую цепь и нуль-индикатор. Мостовая цепь содержит двухполюсник с уравновешивающими резисторами, образующий вторую ветвь мостовой цепи, а также дополнительный конденсатор и два дополнительных резистора. При этом все дополнительные элементы - конденсатор и дополнительные первый и второй резисторы включены между собой последовательно, свободный вывод конденсатора соединен с выходом генератора импульсов, свободный вывод второго резистора заземлен, к общему выводу дополнительных резисторов подключен второй конденсатор второй ветви моста. Общий вывод третьего, четвертого и пятого резисторов второй ветви моста образует второй вывод выхода мостовой цепи, этот вывод соединен с дифференциальным входом нуль-индикатора. Второй, четвертый и оба дополнительных резистора двухполюсника с уравновешивающими элементами являются регулируемыми, а функциональные элементы двухполюсника объекта измерения выступают в качестве искомых параметров - первого и второго сопротивлений резисторов и первой и второй емкостей конденсаторов. Технический результат - повышение точности измерения. 1 ил.

Мостовой измеритель параметров двухполюсников // 2527658

Изобретение относится к измерительной технике. Измеритель содержит генератор импульсов, нуль-индикатор, мостовую цепь. В мостовой измеритель параметров двухполюсников введены четыре дополнительных резистора, дополнительная катушка индуктивности и дополнительный конденсатор, а также цепь из конденсатора и третьего резистора перенесена из первой ветви четырехплечей мостовой цепи в ее вторую ветвь и изменено включение элементов, первый дополнительный резистор и дополнительная катушка индуктивности соединены между собой параллельно и включены в многоэлементном двухполюснике второй ветви между свободным выводом имеющегося второго резистора и «землей», второй дополнительный резистор включен между общим выводом имеющихся первого резистора, второго резистора и катушки индуктивности и первой клеммой для подключения двухполюсника объекта измерения, третий дополнительный резистор включен между вторым выводом выхода четырехплечей мостовой цепи и первой клеммой для подключения двухполюсника объекта измерения, четвертый дополнительный резистор и дополнительный конденсатор соединены между собой параллельно и включены между свободным выводом имеющегося третьего резистора и второй клеммой для подключения двухполюсника объекта измерения, эта вторая клемма соединена с «землей». Технический результат - повышение точности измерений. 1 ил.

Способ измерения вектора гармонического сигнала // 2528274

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может использоваться при измерениях пассивных и активных комплексных электрических величин. Способ состоит в том, что амплитуду А и начальный фазовый сдвиг φ0 вектора гармонического сигнала S(t) с известным периодом Т, действующего совместно с сигналами субгармонических помех Pm(t)=Amsin(2πt/Tm+φ0m), где m = 1, M ¯ , значения периодов Tm которых тоже известны и кратны Т, определяют по соотношениям: A=[(p')2+(p”)2]1/2 и φ0=arctg(p'/p”), где p', p” - проекции вектора сигнала S(t) на два ортогональных вектора опорных сигналов, а значения их измеряют путем частотозависимой дискретизации суммарного сигнала σ ( t ) = S ( t ) + ∑ m = 1 M P m ( t ) суммирования его дискретных отсчетов, производимых с помощью мгновенных импульсов, действующих в моменты времени, образующие соответственно для р' и для р” множества { t i ' } и { t i " } = { t i ' + Δ T } , где ΔТ=(2k±1)T/4, a k=0,1,2,…, которые формируют согласно условию: t i ' = t 0 + T ( i − 1 ± n i ⋅ H ) или t i ' = t 0 − T ( i − 1 ± n i ⋅ H ) , где t0 - произвольный начальный момент отсчета времени, Н - наименьшее общее кратное множества чисел {rm}, i = 1, H ¯ , ni=0,1,2,…, а значения проекций р' и р” получают по соотношениям: p ' = K ∑ i = 1 H σ ( t i ' ) , p " = K ∑ i = 1 H σ ( t i " ) , где K=1/H. Технический результат заключается в повышении точности измерения в реальном времени вектора гармонического сигнала с известным периодом, действующего совместно с сигналами субгармонических помех, значения периодов которых тоже известны.

Мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников // 2542640

Изобретение относится к области метрологии. Измеритель содержит генератор импульсов, мостовую цепь, нуль-индикатор. Мостовая цепь состоит из двух ветвей. Первая ветвь содержит клеммы и одиночный резистор. Вторая ветвь содержит два последовательно соединенных двухполюсника. Выходы мостовой цепи подключены к входу нуль-индикатора. Второй многоэлементный двухполюсник второй ветви моста состоит из последовательно соединенных первого резистора и первой катушки индуктивности, к их общему выводу подключен второй резистор, также введена дополнительная катушка индуктивности, которая включена между свободным выводом резистора и землей. Цепь из последовательно соединенных резистора и катушки индуктивности представляет собой цепь наращивания, количество дополнительных этих цепей равно [ n 2 − 2 ] при четном числе элементов n в двухполюснике объекта измерения, начиная с третьей цепи наращивания, в этом случае последняя R-L цепь наращивания является полной, при нечетном числе элементов n количество дополнительных цепей наращивания равно [ n + 1 2 − 2 ] , также начиная с третьей цепи наращивания, в этом случае последняя цепь наращивания является неполной. Технический результат - расширение функциональных возможностей. 1 ил.

Устройство для измерения отношения напряжения мостовых датчиков // 2562000

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при обработке информации, получаемой при проведении многофакторных экспериментальных исследований. Техническим результатом заявляемого устройства является расширение функциональных возможностей для измерения отношения напряжения мостовых датчиков. Устройство для измерения отношения напряжения мостовых датчиков содержит рабочий и сравнительные мосты, источники питания мостов и измерительный усилитель. В цепь отрицательной обратной связи измерительного усилителя включен сравнительный мост, управляющий коэффициентом усиления усилителя переменного тока, подключенного своим выходом к входной обмотке трансформатора. Технический результат достигается тем, что устройство дополнительно снабжено рабочими и сравнительными мостами. Эти мосты включены своими измерительными диагоналями последовательно. Рабочие мосты снабжены дополнительными источниками питания, а сравнительные мосты диагоналями питания связаны с дополнительными выходными обмотками трансформатора. Образованная следящая система автоматического управления обеспечивает высокую точность результирующих измерений. 1 ил.

Способ измерения уровня диэлектрического вещества // 2567018

Предлагаемое изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении уровня диэлектрической жидкости в системах контроля и диагностики технических объектов, а также в системах измерения уровня заправки ракетно-космической техники компонентами топлива. В способе измерения уровня диэлектрического вещества используется емкостной датчик уровня и компенсационный конденсатор, на которые поочередно подают синусоидальные напряжения двух частот. На этих частотах измеряют токи емкостного датчика уровня и компенсационного конденсатора. По величине токов определяют приращение емкости датчика уровня и относительное значение уровня диэлектрической жидкости, заполняющей межэлектродное пространство датчика. Технический результат заключается в повышении точности измерения уровня диэлектрического вещества, повышение степени автоматизации процесса измерений и его технологичности за счет учета текущего значения относительной диэлектрической проницаемости контролируемого вещества, определяемого непосредственно в процессе измерений. 2 ил.

Измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников // 2575765

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к технике измерения параметров объектов в виде пассивных двухполюсников, имеющих многоэлементную схему замещения. В устройство, которое содержит генератор прямоугольных импульсов напряжения, n последовательно включенных инвертирующих интеграторов, формирующих импульсы напряжения, изменяющегося по закону первой, второй и т. д. n-й степени, дифференциальный преобразователь «ток-напряжение», (n + 1) регулируемых резисторов, один из выводов каждого из них соединен с выходом генератора импульсов и выходами интеграторов соответственно, (n + 1) аналоговых коммутаторов, входы которых подключены к свободным выводам регулируемых резисторов, выходы коммутаторов соединены с входами дифференциального преобразователя «ток-напряжение», n-каскадный дифференциатор на дифференцирующих RC-звеньях, вход первого звена подключен к выходу преобразователя «ток-напряжение»; (n + 1) нуль-индикаторов (НИ), входы каждого из них соединены соответственно с выходами n-го RC-звена дифференциатора, (n - 1)-го RC-звена и т. д., с выходом дифференциального преобразователя «ток-напряжение», дополнительно введен преобразователь «напряжение-ток» на операционном усилителе с параллельной отрицательной обратной связью по напряжению и цепью отрицательной обратной связи по току, вход преобразователя подключен к выходу (n - 1)-го интегратора, а выход - к первому полюсу двухполюсника объекта измерения, второй полюс которого заземлен, и к входу повторителя напряжения, в выходную цепь которого включен образцовый резистор, соединенный вторым выводом с одним из входов дифференциального преобразователя «ток-напряжение». Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей устройства при измерении параметров двухполюсников с емкостным элементом в разрыве цепи между полюсами. 2 ил.

Мостовой измеритель параметров двухполюсников // 2575794

Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам измерения параметров двухполюсников. Измеритель содержит генератор, четырехплечую мостовую цепь и нуль-индикатор. Генератор состоит из четырех формирователей импульсов, блока синхронизации, коммутатора, усилителя мощности. Измерительный мост состоит из двух параллельных ветвей, в первую из которых включен объект измерения, многоэлементный двухполюсник, резисторы. Вторая ветвь содержит резисторы. Объект измерения состоит из двух резисторов, катушки индуктивности, конденсатора. Нуль-индикатор имеет дифференциальный вход, вход синхронизации, общая шина индикатора равновесия и генератора импульсов заземлена. В мост введены четыре дополнительных резистора. Первый дополнительный резистор включен в многоэлементном двухполюснике моста между выводом конденсатора и выводом катушки индуктивности, последовательно соединенные второй и третий дополнительные резисторы подключены между общим выводом резистора и катушки индуктивности в многоэлементном двухполюснике четырехплечей мостовой цепи и общим выводом одиночного резистора первой ветви и первым выводом выхода моста, четвертый дополнительный резистор включен параллельно цепи из последовательно соединенных второго и третьего дополнительных резисторов. Технический результат - повышение точности измерений. 1 ил.