Измеритель параметров двухполюсных rlc цепей

Авторы патента:

G01R27/02 - для измерения активного, реактивного и полного сопротивления или других производных от них характеристик, двухполюсника, например постоянной времени (для измерения только фазового угла G01R 25/00)

Владельцы патента RU 2499269:

Федеральное бюджетное государственное 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. Технический результат заключается в повышении точности определения параметров объектов измерения в измерителе с питанием импульсами напряжения, имеющими форму функции n-й степени времени, за счет исключения группы составляющих погрешности измерения. Технический результат достигается благодаря тому, что для определения обобщенных параметров проводимости измеряемой многоэлементной двухполюсной RLC цепи используется уравновешивание составляющих тока через RLC цепь, изменяющихся по закону n-й, (n-1)-й, …, 1-й, нулевой степени, и компенсирующего тока, создаваемого многоэлементным потенциально частотно-независимым двухполюсником (ПЧНД) с регулируемыми параметрами. При этом устраняются источники погрешностей измерения, обусловленные шунтирующим действием измерительной цепи на импеданс измеряемой RLC цепи и ПЧНД, а также присутствием синфазного напряжения на входе преобразователя «ток-напряжение». Измеритель сохраняет свойство раздельного уравновешивания и расширенные функциональные возможности, позволяющие создавать устройства для определения параметров различных вариантов многоэлементных двухполюсных цепей и схем замещения типа R-C, R-L и R-L-C. 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. 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 двух операционных усилителях (ОУ), в котором измеряемый двухполюсник включают в цепь инвертирующего входа первого 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. Недостатками этого измерителя являются погрешности измерений, обусловленные, во-первых, 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, и, во-вторых, несимметричными свойствами входов первого и второго операционных усилителей, что искажает соотношение между отдельными составляющими токов измеряемого и регулируемого двухполюсников.

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

Технический результат достигается тем, что в измеритель параметров двухполюсных RLC цепей, содержащий генератор импульсов напряжения, имеющего форму функции n-й степени времени, преобразователь «ток-напряжение» на первом операционном усилителе, в цепи обратной связи которого включен первый резистор, инвертирующий вход первого операционного усилителя является входом преобразователя «ток-напряжение»; n-каскадный дифференциатор на дифференцирующих RC-звеньях, вход первого дифференцирующего RC-звена подключен к выходу преобразователя «ток-напряжение»; 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 преобразователя «ток-напряжение»; 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 измеряемой многоэлементной двухполюсной RLC цепи, вторая клемма для подключения измеряемой RLC цепи соединена с входом преобразователя «ток-напряжение», введены многоэлементный двухполюсник с регулируемыми параметрами, выполненный по схеме потенциально частотно-независимого двухполюсника, регулируемый резистор, первый полюс которого подключен к выходу генератора импульсов, и инвертор тока на втором операционном усилителе, инвертирующий вход которого соединен со вторым полюсом регулируемого резистора, в цепи обратной связи второго операционного усилителя включен второй резистор, а его выход соединен с входом преобразователя «ток-напряжение» через третий резистор, причем второй и третий резисторы имеют одинаковые сопротивления; многоэлементный 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 резистора и второго конденсатора; вторая двухполюсная цепь содержит первый резистор и включенную последовательно с ином первую катушку индуктивности, параллельно которой подсоединены последовательно включенные второй резистор и вторая катушка индуктивности; первый полюс потенциально частотно-независимого двухполюсника подключен к выходу генератора импульсов, а второй полюс - к входу преобразователя «ток-напряжение».

Сущность изобретения поясняется на примере измерителя параметров четырехэлементных двухполюсных RLC цепей. Схема устройства приведена на фиг.1.

Измеритель содержит генератор 1 импульсов напряжения кубичной формы

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

Выход генератора 1 соединен с первой клеммой для подключения многоэлементной двухполюсной RLC цепи 2 объекта измерения. В качестве примера многоэлементного двухполюсника (МДП) на рисунке приведена RLC цепь, состоящая из первого резистора 3, параллельно которому подключены последовательно соединенные конденсатор 4, второй резистор 5 и катушка 6 индуктивности с параметрами R₃, C₄, R₅ и L₆ соответственно. Вторая клемма для подключения двухполюсной RLC цепи 2 соединена с входом преобразователя «ток-напряжение» (инвертирующим входом первого операционного усилителя). Выходное напряжение преобразователя пропорционально сумме токов, поступающих на вход операционного усилителя 7.

Импульс напряжения u₁(t) вырабатывает в двухполюснике 2 объекта измерения, включенном во входную цепь преобразователя «ток-напряжение» 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. Входное сопротивление преобразователя «ток-напряжение» составляет сотые доли Ома, так как оно определяется входным сопротивлением по инвертирующему входу первого операционного усилителя 7, охваченного параллельной отрицательной обратной связью:

R_{вх.ОУ.ос}=R_oc/K_u.OУ,

где R_ос - сопротивление резистора в цепи обратной связи; K_u.OУ - коэффициент усиления операционного усилителя. Вследствие того, что двухполюсник 2 виртуально «заземлен», все составляющие его тока определяются только напряжением генератора 1 и параметрами проводимости двухполюсника:

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

Амплитуды этих составляющих зависят от параметров проводимости объекта измерения:

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

Выражение (2) получено операторным методом. Обобщенные параметры y₀, y₁, y₂, y₃ могут быть найдены из операторного изображения проводимости двухполюсника y(p). Если в общем виде выражение y(р) представить в виде

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

В частности, операторное изображение проводимости четырехэлементной двухполюсной RLC цепи 2 (R₃, C₄, R₅, L₆) имеет вид

$y (p) = \frac{1}{R_{3}} + \frac{p C_{4}}{1 + p R_{5} C_{4} + p^{2} L_{6} C_{4}} (9)$

и обобщенные параметры проводимости y₀, y₁, y₂, y₃ согласно формулам (5)-(8) равны

$y_{0} = \frac{1}{R_{3}}; (10)$

$y_{1} = C_{4}; (11)$

$y_{2} = - R {}_{5}C_{4}^{2}; (12)$

$y_{3} = C_{4}^{2} (R_{5}^{2} C_{4} - L_{6}) . (13)$

Заметим, что 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, y рассматриваемого двухполюсника знак этого параметра зависит от соотношения между значениями параметров элементов схемы.

Многоэлементный двухполюсник 17 с регулируемыми параметрами включен параллельно двухполюснику 2 и предназначен для формирования компенсирующего тока, составляющие которого равны соответствующим составляющим тока через измеряемый двухполюсник 2, но имеют противоположное направление. Ток двухполюсника 17 поступает во входную цепь преобразователя «ток-напряжение» (на инвертирующий вход операционного усилителя 7) и суммируется с током двухполюсника 2. Для расширения функциональных возможностей измерителя схема двухполюсника 17 должна обеспечить условия регулирования слагаемых компенсирующего тока как положительного, так и обратного направления, включая нулевое значение. Такие возможности могут обеспечить многоэлементные двухполюсники, 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 17

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

Проводимость становится вещественной и независимой от частоты

при условиях:

Выражения (17) можно привести к виду

Из формул (5)-(8) следует, что при условиях (17) все обобщенные Y-параметры двухполюсника, кроме параметра Y₀, равны нулю. Изменяя величины a_i, и b_j, можно регулировать Y-параметры, в том числе и меняя их знак.

Многоэлементный потенциально частотно-независимый двухполюсник 17 с регулируемыми параметрами состоит из двух параллельно включенных двухполюсных цепей. Первая двухполюсная цепь RC-типа содержит первый конденсатор 18 и включенную последовательно с ним цепь, состоящую из параллельно соединенных резистора 19 и второго конденсатора 20; вторая двухполюсная цепь RL-типа содержит первый резистор 21 и включенную последовательно с ним первую катушку индуктивности 22, параллельно которой подсоединены последовательно включенные второй резистор 23 и вторая катушка индуктивности 24.

Операторное изображение проводимости первой двухполюсной цепи RC-типа имеет вид

$Y_{1} (p) = \frac{p C_{18} + p^{2} R_{19} C_{18} C_{20}}{1 + p R_{19} (C_{18} + C_{20})} . (19)$

Величины Y₁₀, Y₁₁, Y₁₂, Y₁₃ согласно формулам (5)-(8) равны

$Y_{10} = 0; (20)$

$Y_{11} = C_{18}; (21)$

$Y_{12} = - R_{_{19}}^{} C_{18}^{2}; (22)$

$Y_{13} = R_{_{19}}^{2} C_{18}^{2} (C_{18} + C_{20}) . (23)$

Операторное изображение проводимости второй двухполюсной цепи RL-типа имеет вид

$Y_{2} (p) = \frac{R_{23} + p (L_{22} + L_{24})}{R_{21} R_{23} + p [(L_{22} + L_{24}) R_{21} + L_{22} R_{23}] + p^{2} L_{22} L_{24}} . (24)$

Величины Y₂₀, Y₂₁, Y₂₂, Y₂₃ согласно формулам (5)-(8) равны

$Y_{20} = \frac{1}{R_{21}}; (25)$

$Y_{21} = - \frac{L_{22}}{R_{_{21}}^{2}}; (26)$

$Y_{22} = \frac{L_{_{22}}^{2} (R_{21} + R_{23})}{R_{_{21}}^{3} R_{23}}; (27)$

$Y_{23} = - \frac{L_{_{22}}^{2}}{R_{_{21}}^{2} R_{_{23}}^{2}} (\frac{L_{22} {(R_{21} + R_{23})}^{2}}{R_{21}^{2}} + L_{24}) . (28)$

Обобщенные параметры проводимости двухполюсника 17 для каждого индекса равны сумме Y-параметров RC и RL ветвей:

$Y_{0} = \frac{1}{R_{21}}; (29)$

$Y_{1} = C_{18} - \frac{L_{22}}{R_{_{21}}^{2}}; (30)$

$Y_{2} = \frac{L_{_{22}}^{2} (R_{21} + R_{23})}{R_{_{21}}^{3} R_{23}} - R_{19} C_{18}^{2}; (31)$

$Y_{3} = R_{19}^{2} C_{18}^{2} (C_{18} + C_{20}) - \frac{L_{_{22}}^{2}}{R_{_{21}}^{2} R_{_{23}}^{2}} (\frac{L_{22} {(R_{21} + R_{23})}^{2}}{R_{21}^{2}} + L_{24}) . (32)$

Обобщенные параметры проводимости параллельно включенных измеряемого двухполюсника 2 и двухполюсника 17 с регулируемыми элементами суммируются во входной цепи преобразователя «ток-напряжение». После уравновешивания сумма Y-параметров для каждого индекса должна быть равной нулю. Для нулевого индекса сумма Y₀ и y₀ уравновешивается с помощью регулируемого резистора 25. Составляющая компенсирующего тока старшей, т.е. n-й, степени должна иметь направление, противоположное соответствующей составляющей тока МДП, поэтому направление тока резистора 25 необходимо инвертировать. Инвертор построен на втором операционном усилителе 26. Его выходной ток - это ток через резистор 28 к входу преобразователя «ток-напряжение». Он равен

$i_{R 28} (t) = - \frac{u_{1}^{} (t) R_{27}}{R_{25} R_{28}}$ .

При равных значениях сопротивлений резисторов 27 и 28 ток i_R28будет равен по модулю току через резистор 25, но иметь встречное направление. Таким образом, параметр проводимости цепи, содержащей регулируемый резистор 25 и инвертор на операционном усилителе 26, равен $- \frac{1}{R_{25}}$ , и условия равновесия всех составляющих токов двухполюсников 2 и 17 имеют вид:

$\frac{1}{R_{21}} - \frac{1}{R_{25}} + y_{0} = 0; (33)$

$C_{18} - \frac{L_{22}}{R_{_{21}}^{2}} + y_{1} = 0; (34)$

$\frac{L_{_{22}}^{2} (R_{21} + R_{23})}{R_{_{21}}^{3} R_{23}} - R_{19} C_{18}^{2} + y_{2} = 0; (35)$

$R_{19}^{2} C_{18}^{2} (C_{18} + C_{20}) - \frac{L_{_{22}}^{2}}{R_{_{21}}^{2} R_{_{23}}^{2}} (\frac{L_{22} {(R_{21} + R_{23})}^{2}}{R_{21}^{2}} + L_{24}) + y_{3} = 0. (36)$

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

$\frac{1}{R_{21}} - \frac{1}{R_{25}} + \frac{1}{R_{3}} = 0; (37)$

$C_{18} - \frac{L_{22}}{R_{_{21}}^{2}} + C_{4} = 0; (38)$

$\frac{L_{_{22}}^{2} (R_{21} + R_{23})}{R_{_{21}}^{3} R_{23}} - R_{19} C_{18}^{2} - R_{5} C_{4}^{2} = 0; (39)$

$R_{19}^{2} C_{18}^{2} (C_{18} + C_{20}) - \frac{L_{_{22}}^{2}}{R_{_{21}}^{2} R_{_{23}}^{2}} (\frac{L_{22} {(R_{21} + R_{23})}^{2}}{R_{21}^{2}} + L_{24}) + C_{4}^{2} (R_{5}^{2} C_{4} - L_{6}) = 0. (40)$

Процесс уравновешивания осуществляется в такой же последовательности, в какой приведены условия равновесия (33)…(36), 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. После окончания переходного процесса в измерителе на выходе преобразователя «ток-напряжение» формируется сигнал, соответствующий разности тока двухполюсника 2 и компенсирующего тока, создаваемого двухполюсником 17. Путем последовательного приближения устанавливают такие значения сопротивления резистора 25 и параметров элементов двухполюсника 17, которые обеспечивают уравновешивание токов.

Для того чтобы можно было избирательно регулировать амплитуды кубичной, квадратичной и линейной составляющих компенсирующего тока, выходное напряжение преобразователя «ток-напряжение» подается на дифференциатор, который содержит три последовательно включенных дифференцирующих RC-звена: конденсатор 9 и резистор 10, конденсатор 11 и резистор 12, конденсатор 13 и резистор 14. Выходы каскадов дифференциатора и преобразователя «ток-напряжение» подключены к входам нуль-индикатора (НИ) 15. Работа НИ и генератора 1 импульсов синхронизируется устройством управления 16 (УУ). На выходе третьего каскада дифференциатора формируется и поступает на первый вход нуль-индикатора 15 постоянное напряжение, пропорциональное разности амплитуд кубичных составляющих токов измеряемой RLC цепи 2, двухполюсника 17 и тока через резистор 25. Компенсация кубичной составляющей осуществляется приведением к нулю выходного напряжения третьего RC-звена путем регулирования сопротивления R₂₅ резистора 25 при выбранной величине сопротивления R₂₁ резистора 21.

Затем анализируют напряжение на выходе второго RC-звена дифференциатора, пропорциональное разности амплитуд квадратичных составляющих токов двухполюсников 2 и 17, которое подается на второй вход НИ. Компенсация квадратичной составляющей осуществляется приведением к нулю выходного напряжения второго RC-звена путем регулирования емкости конденсатора 18 при фиксированной индуктивности катушки 22, либо регулировкой индуктивности катушки 22 при фиксированной емкости конденсатора 18.

После этого анализируют напряжение на выходе первого дифференцирующего RC-звена, пропорциональное разности амплитуд линейных составляющих тока двухполюсника 2 и компенсирующего сигнала, которое подается на третий вход НИ. Компенсация линейной составляющей тока осуществляется приведением к нулю выходного напряжения первого RC-звена путем регулирования сопротивления резистора 19 при фиксированном сопротивлении резистора 23 или регулировкой сопротивления резистора 23 при фиксированном сопротивлении резистора 19.

И, наконец, для компенсации постоянной составляющей импульса тока измеряемого двухполюсника 2 приводят к нулю выходное напряжение преобразователя «ток-напряжение», которое подается на четвертый вход нуль-индикатора, регулируя емкость конденсатора 20 при фиксированной индуктивности катушки 24, либо регулировкой индуктивности катушки 24 при фиксированной емкости конденсатора 20.

После четырех этапов уравновешивания тока i_дп(t) двухполюсника 2 и компенсирующего тока двухполюсника 17 вычисляют с помощью формул (37)-(40) параметры элементов измеряемой двухполюсной RLC цепи: сопротивление R₃, емкость C₄, сопротивление R₅ и индуктивность L₆ соответственно.

Рассмотрим результаты измерения элементов двухполюсника R₃С₄R₅L₆ при следующих значениях его параметров: R₃=1 кОм, С₄=10 нФ, R₅=4 кОм, L₆=20 мГн. Измерения проводились путем моделирования с помощью программы Multisim 9. На 1-м этапе выбираем R₂₁=1 кОм и уравновешиваем кубическую составляющую тока при R₂₅=0,5 кОм. Из условия равновесия (37) вычисляем сопротивление резистора 3:

$R_{3} = \frac{R_{21} R_{24}}{R_{21} - R_{25}} = 1$ кОм.

На 2-м этапе выбираем L₂₂=25 мГн и уравновешиваем квадратичную составляющую тока при C₁₈=15 нФ. Из условия равновесия (38) вычисляем емкость конденсатора 4:

$С_{4} = \frac{L_{22}}{R_{21}^{2}} - C_{18} = 10$ нФ.

На 3-м этапе выбираем R₂₃=1 кОм и уравновешиваем линейную составляющую тока при R₁₉=3,7777…кОм. Из условия равновесия (39) вычисляем сопротивление резистора 5:

$R_{5} = \frac{1}{C_{4}^{2}} (\frac{L_{_{22}}^{2} (R_{21} + R_{23})}{R_{_{21}}^{3} R_{23}} - R_{19} C_{18}^{2}) = 3,99995$ кОм.

На 4-м этапе выбираем L₂₄=25 мГн и уравновешиваем постоянную составляющую тока при C₂₀=4,9697 нФ. Из условия равновесия (40) вычисляем индуктивность катушки 6:

$L_{6} = \frac{1}{C_{4}^{2}} [R_{19}^{2} C_{18}^{2} (C_{18} + C_{20}) - \frac{L_{_{22}}^{2}}{R_{_{21}}^{2} R_{_{23}}^{2}} (\frac{L_{22} {(R_{21} + R_{23})}^{2}}{R_{21}^{2}} + L_{24})] + R_{5}^{2} C_{4} = 20,0067$ мГн.

Как видно из полученных результатов измерений, все искомые значения определены с высокой точностью.

Так как оба двухполюсника: и измеряемая RLC цепь 2 и ПЧНД 17, - виртуально «заземлены» и находятся в равных условиях, 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 входе операционного усилителя 7 в преобразователе «ток-напряжение» отсутствует синфазное напряжение, таким образом, устраняется и второй источник погрешности измерений, свойственный мостовым цепям.

Измеритель параметров двухполюсных RLC цепей, содержащий генератор импульсов напряжения, имеющего форму функции n-й степени времени, преобразователь «ток-напряжение» на первом операционном усилителе, в цепи обратной связи которого включен первый резистор, инвертирующий вход первого операционного усилителя является входом преобразователя «ток-напряжение»; n-каскадный дифференциатор на дифференцирующих RC-звеньях, вход первого дифференцирующего RC-звена подключен к выходу преобразователя «ток-напряжение»; 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 преобразователя «ток-напряжение»; 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 измеряемой многоэлементной двухполюсной RLC цепи, вторая клемма для подключения измеряемой RLC цепи соединена с входом преобразователя «ток-напряжение», отличающийся тем, что в него введены многоэлементный двухполюсник с регулируемыми параметрами, выполненный по схеме потенциально частотно-независимого двухполюсника, регулируемый резистор, первый полюс которого подключен к выходу генератора импульсов, и инвертор тока на втором операционном усилителе, инвертирующий вход которого соединен со вторым полюсом регулируемого резистора, в цепи обратной связи второго операционного усилителя включен второй резистор, а его выход соединен с входом преобразователя «ток-напряжение» через третий резистор, причем второй и третий резисторы имеют одинаковые сопротивления; многоэлементный 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 резистора и второго конденсатора; вторая двухполюсная цепь содержит первый резистор и включенную последовательно с ним первую катушку индуктивности, параллельно которой подсоединены последовательно включенные второй резистор и вторая катушка индуктивности; первый полюс потенциально частотно-независимого двухполюсника подключен к выходу генератора импульсов, а второй полюс - к входу преобразователя «ток-напряжение».

Устройство для контроля качества электрической изоляции // 2490652

Устройство для контроля качества электрической изоляции // 2483312

Изобретение относится к технике электрических измерений и предназначено для профилактических испытаний изоляции электрических машин и аппаратов. .

Мостовой преобразователь сопротивления пленок // 2478214

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для эффективного контроля напыления тонких металлических пленок. .

Устройство для преобразования изменения сопротивления в напряжение // 2473919

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в авиационной промышленности, машиностроении, строительстве и т.д. .

Анализатор-измеритель состояния слоя воды/льда с примесями на дорожной поверхности // 2464580

Изобретение относится к области метеорологического приборостроения и направлено на мгновенное определение смены фазы воды и снижение влияния фазы воды и наличия примесей в ней на точность измерения толщины.

Мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников // 2463614

Устройство измерения активного сопротивления диссипативных cg-двухполюсников // 2461841

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения активного сопротивления и может использоваться во влагометрии материалов, при физико-химических исследованиях жидкостей, а также при автоматическом контроле технологических процессов.

Мостовой измеритель параметров двухполюсников // 2461013

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

Устройство контроля сопротивления изоляции электрической сети постоянного тока // 2460082

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к устройствам контроля сопротивления изоляции электрической сети постоянного тока. .

Устройство для измерения сопротивления электрической изоляции // 2501027

Изобретение относится к технике электрических измерений и предназначено для профилактических испытаний изоляции крупных электрических машин и аппаратов, имеющих большую постоянную времени. Техническим результатом заявленного изобретения выступает сокращение времени измерения установившегося значения сопротивления изоляции. Технический результат достигается благодаря тому, что в устройство введены два дифференциатора, два компаратора и два RS-триггера, два двухвходовых элемента И, одновибратор и устройство слежения-хранения, с помощью которых фиксируется значение сопротивления изоляции, равное половине установившегося значения. Суть изобретения заключается в том, что устройство следит за изменением сопротивления изоляции в процессе его измерения и фиксирует значение сопротивления, при котором зависимость сопротивления от времени проходит точку перегиба. Установившееся значение сопротивления изоляции определяют как удвоенное значение сопротивления изоляции, при котором наблюдается точка перегиба. 3 ил.

Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста // 2506599

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения активного сопротивления, и может быть использовано в средствах для измерения и контроля неэлектрических величин резистивными датчиками. Микроконтроллерный измерительный преобразователь с уравновешиванием резистивного моста содержит первый резистор 1, второй резистор 2 (он же резистивный датчик), третий резистор 3, четвертый резистор 4, пятый резистор, RC-фильтр 6 и микроконтроллер 7. Резисторы 1, 2 и 5 первыми выводами подключены к входу RC-фильтра 6, выход которого подключен к первому входу АК (АК не показан) микроконтроллера 7, второй вывод резистора 5 подключен к выходу ШИМ (ШИМ не показан) микроконтроллера 7, первые выводы резисторов 3 и 4 подключены ко второму входу АК микроконтроллера 7, вторые выводы резисторов 1, 2, 3, и 4 подключены, соответственно к первому, второму, третьему и четвертому дискретным выходам микроконтроллера 7. Технический результат заключается в повышении точности микроконтроллерного измерительного преобразователя. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Цифровой способ преобразования параметров индуктивных датчиков с использованием временной инверсии сигнала // 2507522

Изобретение относится к измерительной технике. Способ заключается в возбуждении кратковременным электрическим импульсом в LC-контурах измерительного и опорного плеч датчика колебательных сигналов и аналого-цифровом преобразовании их в числовые массивы данных, временной инверсии путем переиндексации элементов массивов, осуществлении Фурье-преобразования полученных в результате инверсии сигналов и определении действительных Re U(f) и мнимых Im U(f) трансформантов сигналов на частоте, наиболее близкой к частоте основной гармоники, что позволяет вычислить начальные фазы колебаний сигналов для измерительного и опорного плеч датчика, разность которых однозначно связана с изменением параметров датчика. Технический результат заключается в повышении точности. 1 ил.

Способ для измерения импеданса во многих точках объекта и устройство для его осуществления // 2510032

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для высокоэффективного контроля объектов, в качестве информативного параметра которых используют электрический импеданс. Способ включает определение глубины пропитки объекта расположением измерительных электродов в виде овальной формы с числом 2n на участке объекта, измерение импедансов между всеми ближайшими соседними измерительными электродами в первой серии, импедансов между всеми измерительными электродами во второй серии с отличием на единицу, сравнение результатов, по которым судят о глубине пропитки. Устройство содержит генератор переменного напряжения, четырехплечую мостовую измерительную цепь, масштабный усилитель, операционный усилитель, амплитудный выпрямитель, аналого-цифровой преобразователь, вычислительное устройство и два мультиплексора. В него дополнительно введены 2n-е число измерительных электродов, формирователь прямоугольных импульсов и блок управления мультиплексорами, при этом измерительные электроды расположены на объекте в виде овальной формы и соединены с информационными входами мультиплексоров, измерительные электроды от 1 до 2n-1 соединены с первым мультиплексором, а со второго по 2n со вторым мультиплексором, вход формирователя прямоугольных импульсов соединен с генератором переменного напряжения, а выход с входом блока управления мультиплексорами, два равных выходов которого соответственно соединены с адресными входами первого и второго мультиплексоров. Технический результат заключается в повышении точности измерения импеданса, расширении функциональных возможностей и повышении информации об объекте измерения и контроля. 2 н.п. ф-лы., 1 ил.

Способ определения укрупненных первичных параметров трехпроводной линии электропередачи // 2518576

Изобретение относится к области систем обработки информации и может быть использовано при функциональном контроле и диагностировании трехфазных линий электропередачи (ЛЭП) трехпроводного исполнения на основе ее Г-образной схемы замещения полнофазного исполнения. Способ заключается в замещении всей трехпроводной линии электропередачи, включающей в свой состав несколько однородных участков, опоры, линейную арматуру и прочие сопутствующие устройства. Экспериментально определяют изображения действующих значений входных и выходных фазных напряжений и токов на комплексной плоскости и в последующем вычислении первичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи. Входные и выходные напряжения и токи определяются из серии экспериментов из четырех опытов и являются исходными данными для вычисления укрупненных активных сопротивлений и индуктивностей линейных проводов, укрупненных активных проводимостей и емкостей между проводами, а также между проводами и «землей». Технический результат заключается в повышении точности определения параметров линии электропередачи. 2 ил.

Цифровой измерительный преобразователь индуктивного типа с повышенным быстродействием // 2521761

Изобретение относится к измерительной технике. Цифровой измерительный преобразователь индуктивного типа, включающий в себя микроконтроллер, подключенный к блоку формирования импульсов, выход которого подключен к входам усилителей тока измерительного и опорного плеч преобразователя, выходы усилителей подключены к LC-контурам измерительного и опорного плеч преобразователя. При этом LC-контуры измерительного и опорного плеч преобразователя подключены к первым входам компараторов обоих плеч соответственно, вторые входы которых соединены с общей шиной, выходы компараторов подключены к цифровым входам микроконтроллера. Технический результат заключается в повышении быстродействия измерительного преобразователя. 2 ил.

Способ определения укрупненных вторичных параметров трехпроводной линии электропередачи методом восьмиполюсника // 2521784

Способ относится к области функционального контроля и диагностики трехфазных линий электропередачи трехпроводного исполнения на основании теории многополюсников. Способ заключается в замещении трехпроводной линии электропередачи восьмиполюсником, в экспериментальном определении его коэффициентов, в вычислении укрупненных вторичных параметров этой линии электропередачи. Коэффициенты восьмиполюсника определяются в результате выполнения шести опытов. В результате аналитической обработки экспериментальных данных определяются постоянные распространения результирующих падающих и отраженных волн электромагнитного поля в каждом линейном проводе, укрупненные собственные и взаимные волновые сопротивления, фазовые скорости падающих и отраженных волн электромагнитного поля в каждом линейном проводе. Технический результат заключается в повышении точности контроля и диагностики трехфазных линий электропередачи трехпроводного исполнения. 3 ил.

Способ определения первичных и обобщенных вторичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи методом восьмиполюсника // 2522829

Способ определения первичных и обобщенных вторичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи методом восьмиполюсника относится к области контроля и диагностики трехфазных линий электропередачи трехпроводного исполнения на основании многополюсников. Способ заключается в замещении однородного участка трехпроводной линии электропередачи восьмиполюсником, в экспериментальном определении его коэффициентов, в вычислении первичных и вторичных параметров этого участка. Коэффициенты восьмиполюсника определяются в результате выполнения двух опытов холостого хода и двух опытов короткого замыкания в полнофазном и неполнофазном режимах. В результате аналитической обработки экспериментальных данных определяются постоянная распространения результирующей волны электромагнитного поля, обобщенные собственные и взаимные волновые сопротивления, фазовая скорость, активные сопротивления, собственные и взаимные индуктивности линейных проводов. Технический результат заключается в повышении точности определения первичных и обобщенных вторичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи. 3 ил.

Способ определения первичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи // 2522836

Способ определения первичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи относится к области функционального контроля и диагностики трехфазных линий электропередачи трехпроводного исполнения на основе ее Г-образной схемы замещения полнофазного исполнения. Способ заключается в экспериментальном определении изображений действующих значений входных и выходных фазных напряжений и токов на комплексной плоскости и в последующем вычислении первичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи. Входные и выходные напряжения и токи определяются из серии экспериментов из четырех опытов и являются исходными данными для вычисления активных сопротивлений и индуктивностей линейных проводов, активных проводимостей и емкостей между проводами, а также между проводами и «землей». Технический результат заключается в повышении точности определения первичных параметров однородного участка трехпроводной линии электропередачи. 2 ил.

Устройство для определения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик токовых шунтов // 2528588

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для контроля и определения динамических метрологических характеристик при производстве и эксплуатации токовых шунтов. Устройство содержит источник импульсного тока, в котором к первому выводу вторичной обмотки повышающего сетевого трансформатора (ПСТ) подключен однополупериодный выпрямитель, к которому через резисторный ограничитель тока заряда подключен накопитель энергии, соединенный со вторым выводом вторичной обмотки ПСТ. К резисторному ограничителю тока заряда подключен первый электрод коммутатора. Первичная обмотка ПСТ подключена к промышленному источнику напряжения переменного тока. Через контактные клеммы тестируемый шунт подключен ко второму электроду коммутатора и второму выводу вторичной обмотки ПСТ. Эталонный трансформатор тока (ЭТТ) размещен между тестируемым шунтом и контактными клеммами. Блок регистрации и обработки сигнала содержит первый АЦП, к которому подключен первый блок быстрого преобразования Фурье (ББПФ). Второй АЦП соединен со вторым ББПФ. Вычислительное устройство, первый ББПФ, блок функционального преобразования и дисплей связаны через общую шину данных. Первый АЦП подключен к выходу тестируемого шунта, а второй АЦП соединен с выходом ЭТТ. В блоке регистрации и обработки сигнала к первому ББПФ подключен первый блок умножения, а ко второму ББПФ подключен второй блок умножения, соединенный с первым блоком функционального преобразования. В первом блоке определения идеализированных коэффициентов обратной передачи аналого-цифровых преобразователей третий ББПФ соединен с третьим блоком умножения. Четвертый ББПФ соединен со вторым блоком функционального преобразования, который соединен с третьим блоком умножения, который соединен с первым блоком умножения. Во втором блоке определения идеализированных коэффициентов обратной передачи аналого-цифровых преобразователей пятый ББПФ соединен с четвертым блоком умножения. Шестой ББПФ соединен с третьим блоком функционального преобразования, который соединен с четвертым блоком умножения, который соединен со вторым блоком умножения. Первый блок функционального преобразования сигнала, первый блок умножения, второй, третий, четвертый, пятый и шестой ББПФ связаны через общую шину данных. Технический результат заключается в снижении влияния погрешности квантования АЦП при определении АЧХ И ФЧХ токовых шунтов. 2 ил.