Измеритель параметров двухполюсников



Измеритель параметров двухполюсников
Измеритель параметров двухполюсников

 


Владельцы патента RU 2575626:

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

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и управлению и может быть использовано для контроля и определения параметров объектов измерения и физических величин посредством параметрических датчиков. Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в обеспечении возможности раздельно уравновешивать измерительную цепь только регулируемыми резисторами. Измеритель параметров двухполюсников содержит генератор последовательностей питающих импульсов, состоящий из формирователя прямоугольных импульсов, коммутатора, блока синхронизации, усилителя мощности. Измерительная цепь устройства включает в себя последовательно соединенные резисторы, к общему выводу которых подключен первый конденсатор, а также второй конденсатор, включенный параллельно второму резистору. В состав измерителя также входят неинвертирующий повторитель напряжения, инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления напряжения, равным двум, двухвходовый аналоговый сумматор, разделительный конденсатор, нуль-индикатор. Новым в измерителе параметров двухполюсников является введение в генератор импульсов формирователя импульсов линейно изменяющегося напряжения, в измерительную цепь дополнительного резистора и изменение включения выхода этой измерительной цепи. Вход формирователя импульсов линейно изменяющегося напряжения соединен с выходом формирователя импульсов прямоугольной формы, а выход подключен ко второму входу коммутатора. Дополнительный резистор включен между свободным выводом первого конденсатора и общим выводом первого, второго резисторов и второго конденсатора. Выход измерительной цепи образует общий вывод дополнительного резистора и первого конденсатора. Этот выход соединен со входом неинвертирующего повторителя напряжения. 1 ил.

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и управлению и может быть использовано для контроля и определения параметров объектов измерения и физических величин посредством параметрических датчиков.

Известен измеритель параметров двухполюсников (Патент РФ №2156982, G01R 17/10, БИ 2000, №27), содержащий последовательно соединенный генератор трапецеидальных импульсов, измерительную цепь, аналоговый сумматор, разделительный конденсатор и нуль-индикатор.

Недостатком его является отсутствие возможности уравновешивать измерительную схему только образцовыми регулируемыми резисторами. Образцовые регулируемые резисторы в изготовлении являются более технологичными, простыми и недорогими, чем изготовление образцовых регулируемых конденсаторов и образцовых регулируемых катушек индуктивности. У них выше класс точности, меньше габаритные размеры и меньше вес. На них меньшее влияние оказывают электрические и магнитные поля, шумы, наводки, случайные флуктуации, а также изменяющиеся атмосферные условия.

Известен мостовый измеритель параметров двухполюсников (Патент РФ №2474828, G01R 17/10, БИ 2013, №4), содержащий последовательно соединенный генератор импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций, мостовую электрическую цепь и нуль-индикатор.

Недостатком его является понижение точности измерения за счет составляющей погрешности от отрицательного влияния синфазного сигнала дифференциального усилителя, входящего в состав нуль-индикатора с дифференциальным входом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа измеритель параметров двухполюсников (Патент РФ №2152622, G01R 17/10, БИ 2000, №19), содержащий последовательно соединенный генератор последовательностей прямоугольных импульсов, измерительную цепь, неинвертирующий повторитель напряжения, инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления напряжения, равным двум, двухвходовый аналоговый сумматор, разделительный конденсатор и нуль-индикатор.

Недостатком его является отсутствие возможности раздельно уравновешивать измерительную цепь только регулируемыми резисторами.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в обеспечении возможности раздельно уравновешивать измерительную цепь только регулируемыми резисторами.

Это достигается тем, что в измеритель параметров двухполюсников, содержащий генератор последовательностей питающих импульсов, который состоит из формирователя прямоугольных импульсов, из коммутатора, который имеет первый и второй входы, первый вход соединен с выходом формирователя прямоугольных импульсов, а выход коммутатора подключен к усилителю мощности, выход которого образует первый (сигнальный) выход генератора импульсов, из блока синхронизации, выход которого соединен со входом формирователя прямоугольных импульсов, а также образует второй выход (выход синхронизации) генератора импульсов, общая шина генератора импульсов заземлена, измерительную цепь, которая включает в себя последовательно соединенный первый и второй резисторы, свободный вывод первого из них соединен с первым (сигнальным) выходом генератора импульсов, а к их общему выводу подключен первый конденсатор, второй конденсатор включен параллельно второму резистору, свободный общий вывод второго резистора и второго конденсатора заземлен, неинвертирующий повторитель напряжения, инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления напряжения, равным двум, вход которого соединен с выходом повторителя напряжения, двухвходовый аналоговый сумматор, первый вход которого соединен с выходом инвертирующего усилителя, а второй вход - с первым (сигнальным) входом генератора импульсов, к выходу которого подключен разделительный конденсатор, нуль-индикатор, первый (сигнальный) вход которого подключен к свободному выводу разделительного конденсатора, второй его вход (вход синхронизации) соединен со вторым выходом (выходом синхронизации) генератора импульсов, общие шины неинвертирующего повторителя напряжения, инвертирующего усилителя, двухвходового аналогового сумматора и нуль-индикатора заземлены, введены в генератор импульсов формирователь импульсов линейно изменяющегося напряжения, в измерительную цепь дополнительный резистор и изменено включение выхода этой измерительной цепи, вход формирователя импульсов линейно изменяющегося напряжения соединен с выходом формирователя импульсов прямоугольной формы, а выход подключен ко второму входу коммутатора, дополнительный резистор включен между свободным выходом первого конденсатора и общим выводом первого, второго резисторов и второго конденсатора, выход измерительной цепи образует общий вывод дополнительного резистора и первого конденсатора, этот выход соединен со входом неинвертирующего повторителя напряжения.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1).

Измеритель параметров двухполюсников содержит генератор 1 последовательностей питающих импульсов. Он состоит из каскада 2 синхронизации, формирователя 3 прямоугольных импульсов, формирователя 4 импульсов линейно изменяющегося напряжения, коммутатора 5 и усилителя 6 мощности. Выход каскада 2 синхронизации соединен со входом формирователя 3 прямоугольных импульсов, а его выход - со входом формирователя 4 импульсов линейно изменяющегося напряжения и с первым входом коммутатора 5. Выход формирователя 4 соединен со вторым входом коммутатора 5. В формирователь 4 входит аналоговый интегратор, который преобразует входные прямоугольные импульсы в импульсы линейно изменяющегося напряжения. Это является функцией аналогового интегратора. Выход коммутатора 5 соединен со входом усилителя 6 мощности. Выход последнего образует первый (сигнальный) выход генератора 1 импульсов. Выход каскада 2 синхронизации также образует второй выход (выход синхронизации) генератора 1 импульсов. Общая шина этого генератора заземлена. Первый (сигнальный) выход генератора 1 соединен со входом измерительной цепи. Она состоит из последовательно соединенных резистора 7 и резистора 8. Свободный вывод резистора 7 соединен с первым выходом генератора 1. К их общему выводу подключен конденсатор 9. Конденсатор 10 включен параллельно резистору 8. Их общий свободный вывод заземлен. Дополнительный резистор 11 включен между свободным выводом конденсатора 9 и общим выводом резисторов 7, 8 и конденсатора 10. Выход измерительной цепи образует общий вывод конденсатора 9 и дополнительного резистора 11.

Вход неинвертирующего повторителя 12 напряжения соединен с выходом измерительной цепи. Использование такого повторителя объясняется известным его достоинством - это большое входное сопротивление. Вход инвертирующего усилителя 13 с коэффициентом усиления напряжения, равным двум, соединен с выходом неинвертирующего повторителя, а выход - с первым входом двухходового аналогового сумматора 14. Второй вход его соединен с первым (сигнальным) выходом генератора 1 импульсов. К выходу сумматора 14 подключен разделительный конденсатор 15.

Первый (сигнальный) вход нуль-индикатора 16 подключен к свободному выводу разделительного конденсатора 15. Второй его вход (вход синхронизации) соединен со вторым выходом (выходом синхронизации) генератора 1 импульсов. Общие шины генератора 1 импульсов, неинвертирующего повторителя 12 напряжения, инвертирующего усилителя 13, двухвходового аналогового сумматора 14 и нуль-индикатора 16 заземлены.

Измеритель параметров двухполюсников работает следующим образом.

С первого сигнального входа генератора 1 снимаются последовательности питающих импульсов. При воздействии на измерительную цепь очередного импульса прямоугольной формы после окончания переходного процесса напряжение на выходе ее не зависит от значения емкостей конденсаторов 9 (С9), 10 (С10) и сопротивления 11 (R11) и определяется только значениями сопротивлений резисторов 7 (R7) и 8 (R8). В интервале времени от окончания переходного процесса и до окончания импульса импульсное напряжение на входе нуль-индикатора 16, в качестве которого может использоваться осциллограф, имеет плоскую вершину. Однократной регулировкой уравновешивающего резистора 7 (R7) она приводится к нулю, в результате чего выполняется первое условие равновесия

R7 - R8=0. (1)

Полярность импульсного напряжения на входе нуль-индикатора определяет направление регулирования уравновешивающего резистора 7 (R7): в сторону увеличения значения сопротивления или в сторону его уменьшения.

Посредством коммутатора 5 подключаем к усилителю мощности 6 формирователь 4 импульсов линейно изменяющегося напряжения, и эти импульсы имеются теперь на первом (сигнальном) выходе генератора 1 импульсов. При воздействии очередного импульса после окончания переходного процесса импульсное напряжение на входе нуль-индикатора 16 имеет плоскую вершину. Однократной регулировкой уравновешивающего резистора 11 (R11) она приводится к нулю. В результате чего выполняется второе условие равновесия

C10R7R8 - C9(R7R8+R8R11+R7R11)=0. (2)

Как и ранее, полярность импульсного напряжения на входе нуль-индикатора 16 определяет направление регулирования уравновешивающего резистора 11 (R11). Регулирование его не приводит к нарушению первого условия, т.к. это сопротивление не входит в условие (1).

В измерительной цепи конденсатор 9 (С9) имеет известное постоянное значение емкости, резисторы 7 (R7) и 11 (R11) - известные регулируемые значения сопротивлений. Параметры R8 и С10 следует определить. Из (1) находится значение R8, из (2) - значение емкости С10, т.к. R8 и другие параметры в (2) являются известными.

Таким образом, представленный измеритель уравновешивается только регулируемыми резисторами. При этом сохранилось такое важное свойство, как раздельное уравновешивание. В рассмотренном измерителе отсутствует нуль-индикатор с дифференциальным входом, поэтому отсутствует дифференциальный усилитель и, следовательно, исключена составляющая погрешности измерения от синфазного сигнала, т.к. у дифференциального усилителя не идеальное подавление синфазного сигнала. Допустима небольшая нестабильность амплитуды питающих импульсов генератора, т.к. напряжение этой амплитуды не входит в условие равновесия (1), (2) и соответственно в формулы для отсчета искомых параметров. Допустима также небольшая нестабильность длительности импульсов питающего генератора и их частоты повторения.

Измеритель параметров двухполюсников, содержащий генератор последовательностей питающих импульсов, состоящий из формирователя прямоугольных импульсов, коммутатора, который имеет первый и второй входы, первый вход соединен с выходом формирователя прямоугольных импульсов, а выход коммутатора подключен к усилителю мощности, выход которого образует первый (сигнальный) выход генератора импульсов, из блока синхронизации, выход которого соединен со входом формирователя прямоугольных импульсов, а также образует второй выход (выход синхронизации) генератора импульсов, общая шина генератора импульсов заземлена, измерительную цепь, которая включает в себя последовательно соединенный первый и второй резисторы, свободный выход первого из них соединен с первым (сигнальным) выходом генератора импульсов, а к их общему выводу подключен первый конденсатор, второй конденсатор включен параллельно второму резистору, свободный общий вывод второго резистора и второго конденсатора заземлен, неинвертирующий повторитель напряжения, инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления напряжения, равным двум, вход которого соединен с выходом повторителя напряжения, двухвходовый аналоговый сумматор, первый вход которого соединен с выходом инвертирующего усилителя, а второй вход - с первым (сигнальным) входом генератора импульсов, к выходу которого подключен разделительный конденсатор, нуль-индикатор, первый (сигнальный) вход которого подключен к свободному выводу разделительного конденсатора, второй его вход (вход синхронизации) соединен со вторым выходом (выходом синхронизации) генератора импульсов, общие шины неинвертирующего повторителя напряжения, инвертирующего усилителя, двухвходового аналогового сумматора и нуль-индикатора заземлены, отличающийся тем, что введены в генератор импульсов формирователь импульсов линейно изменяющегося напряжения, в измерительную цепь дополнительный резистор и изменено включение выхода этой измерительной цепи, вход формирователя импульсов линейно изменяющегося напряжения соединен с выходом формирователя импульсов прямоугольной формы, а выход подключен ко второму входу коммутатора, дополнительный резистор включен между свободным выводом первого конденсатора и общим выводом первого, второго резисторов и второго конденсатора, выход измерительной цепи образует общий вывод дополнительного резистора и первого конденсатора, этот выход соединен со входом неинвертирующего повторителя напряжения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при определении места несанкционированного подключения нагрузки неизвестной мощности к однородной линии электрической передачи трехпроводного исполнения протяженностью менее трехсот километров.

Изобретение относится к измерительной технике. В состав измерителя входит генератор импульсов напряжения, изменяющегося по закону n-й степени, n последовательно включенных дифференциаторов на операционном усилителе каждый, многоэлементный двухполюсник объекта измерения, дифференциальный преобразователь «ток-напряжение», собранный на операционных усилителях, n+1 перестраиваемый резистор, n аналоговых коммутаторов, (n+1) индикатор равновесия.

Изобретение относится к метрологии и может быть использовано для контроля и определения параметров двухполюсников. Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит генератор питающих импульсов, четырехплечую мостовую цепь и нуль-индикатор.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения физических величин посредством параметрических датчиков. Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит последовательно соединенные генератор питающих импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций, четырехплечую мостовую цепь и нуль-индикатор.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике. В частности, устройство позволяет определять параметры четырехэлементных двухполюсников или параметры датчиков с четырехэлементной схемой замещения.

Изобретение относится к измерительной технике. Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит последовательно соединенные генератор импульсов с изменением напряжения в импульсе по закону степенных функций, четырехплечую мостовую цепь и нуль-индикатор.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике, в частности, оно позволяет определять параметры четырехэлементных двухполюсников или параметры датчиков с четырехэлементной схемой замещения. Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в уменьшении погрешности измерения за счет исключения составляющих погрешности от паразитных емкостей относительно "земли" регулируемых уравновешивающих элементов и нестабильности этих паразитных емкостей. Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит последовательно соединенные генератор питающих импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций, четырехплечую мостовую цепь и нуль-индикатор. Новым в мостовом измерителе параметров двухполюсников является то, что изменено включение второго конденсатора и второго резистора двухполюсника с уравновешивающими элементами, введен в него дополнительный конденсатор и изменено включение мостовой цепи, свободный вывод второго конденсатора подключен ко второму выводу измерительной диагонали моста, свободный вывод второго резистора соединен с первой вершиной генераторной диагонали моста, введенный дополнительный конденсатор включен параллельно имеющемуся первому резистору, вывод первой вершины генераторной диагонали моста соединен с заземленным выводом выхода генератора импульсов, вывод второй вершины генераторной диагонали моста подключен к сигнальному выводу первого выхода генератора импульсов, во второй ветви моста общий вывод первого резистора, второго и дополнительного конденсаторов и одиночного резистора второго плеча отношения моста образует второй вывод измерительной диагонали моста, который соединяется со вторым выводом первого (дифференциального) входа нуль-индикатора.

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

Изобретение относится к информационно-измерительной технике. Мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников содержит генератор, четырехплечую мостовую цепь и нуль-индикатор.

Изобретение относится к промышленной электронике, автоматике, информационно-измерительной технике и может быть использовано для контроля и определения параметров двухполюсников, а также физических величин посредством параметрических датчиков, включенных в электрический мост.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике и может быть использовано для контроля и определения параметров объектов измерения, а также физических величин посредством параметрических датчиков. Задача, на решение которой направленно изобретение, состоит в повышении надежности и уменьшении интенсивности отказов моста при определении параметров двухполюсников за счет использования только однотипных уравновешивающих регулируемых элементов в виде регулируемых конденсаторов переменной емкости. Мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников содержит последовательно соединенные генератор последовательностей питающих импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций, мостовую электрическую цепь с раздельным уравновешиванием только регулируемыми конденсаторами переменной емкости и нуль-индикатор. При определении цепи наращивания для n параметров объекта измерения: тип элементов в них, количество элементов каждого типа, включение их между собой и подключение последующей цепи наращивания к предыдущей, определено количество цепей наращивания. 1 ил.

Изобретение относится к промышленной электронике, автоматике, информационно-измерительной технике. Заявленный мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит генератор питающих импульсов, состоящий из формирователей импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону K0t0, K1t1, K2t2, K3t3, K4t4, где К0, К1, К2, К3, К4 - постоянные коэффициенты и t - текущее время, из коммутатора, из усилителя мощности и каскада синхронизации, первый выход генератора питающих импульсов подключен ко входу четырехплечей мостовой цепи (моста), который образует общий вывод двух параллельно включенных ветвей четырехплечей мостовой цепи, первая из этих двух ветвей состоит из двух последовательно соединенных резисторов, свободный вывод одного из них соединен с первым выходом генератора питающих импульсов, свободный вывод другого заземлен, общий вывод этих двух резисторов образует первый вывод выхода четырехплечей мостовой цепи, вторая ветвь моста включает в себя первый резистор, первый вывод которого соединен с общим выводом первого выхода генератора питающих импульсов и резистора первой ветви четырехплечей мостовой цепи, также вторая ветвь включает последовательно соединенные второй резистор и катушку индуктивности, параллельно последней включен третий резистор, а также цепь из последовательно соединенных конденсатора и четвертого резистора, общий вывод катушки индуктивности, третьего и четвертого резисторов заземлен, также в мостовую цепь входят две клеммы для подключения двухполюсника объекта измерения, причем в мостовой измеритель введены три дополнительных резистора и изменено включение элементов - две клеммы для подключения двухполюсников объектов измерения совместно с двухполюсником объекта измерения перенесены из первой ветви четырехплечей мостовой цепи в ее вторую ветвь, вторая клемма заземлена, первый дополнительный резистор включен между свободными выводами первого и второго резисторов, второй дополнительный резистор включен между общим выводом первого и первого дополнительного резисторов и первой клеммой для подключения двухполюсников объектов измерения, третий дополнительный резистор включен между общим выводом первого дополнительного и второго резисторов и общим выводом второго дополнительного резистора и первой клеммы для подключения двухполюсников объектов измерения, общий вывод первого, первого дополнительного и второго дополнительного резисторов образует второй вывод выхода четырехплечей мостовой цепи, этот второй вывод соединен со вторым выводом первого (дифференциального) входа нуль-индикатора. Техническим результатом является уменьшение погрешности измерения. 1 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а конкретно к мостовым методам измерения на переменном токе параметров плечевых комплексных сопротивлений, и может быть использовано в устройствах для измерения количества топлива, в частности в устройствах для измерения расхода топлива транспортного пилотируемого космического корабля для измерения малых расходов. Устройство измерения комплексного сопротивления мостовой схемы содержит регулируемый усилитель, элемент дисбаланса, генератор постоянной частоты, фазосдвигающее устройство, первый и второй амплитудный компараторы, фазочувствительный фиксатор, первый усилитель, мостовой измерительный трансформатор, фильтр. При этом генератор постоянной частоты подключен через второй усилитель и трансформатор к входным клеммам входной диагонали мостового измерительного трансформатора, средние точки которого соединены и заземлены. Второй вход первого усилителя подключен к второй клемме выходной диагонали мостового измерительного трансформатора. Между первым входом первого усилителя и средней точкой мостового измерительного трансформатора подключен резистор. Регулируемый усилитель и элемент дисбаланса соединены последовательно и подключены между вторым входом первого усилителя и средней точкой мостового измерительного трансформатора. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения расхода топлива в невесомости и на малых расходах и повышение точности измерения. Использование заявленного устройства для его осуществления позволяет снизить гарантийные запасы компонентов топлива в баках изделий РКТ и тем самым повысить вес полезной выводимой нагрузки средствами выведения. 2 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и управлению и может быть использовано для контроля и определения параметров объектов измерения и физических величин посредством параметрических датчиков. В измеритель введены три дополнительных резистора и изменено включение элементов. Первый дополнительный резистор включен между общим выводом имеющихся второго и третьего конденсаторов и свободным выводом имеющегося первого конденсатора второй ветви мостовой цепи. Между собой второй и третий дополнительные резисторы включены последовательно. Свободный вывод второго дополнительного резистора соединен со свободным выводом имеющегося третьего конденсатора, а свободный вывод третьего дополнительного резистора соединен с общим выводом первого имеющегося конденсатора и первого дополнительного резистора. Общий вывод второго и третьего дополнительных резисторов образует второй вывод выхода мостовой цепи и соединен со вторым выводом дифференциального входа нуль-индикатора. Технический результат заключается в возможности раздельно уравновешивать мостовую цепь. 1 ил.
Наверх