Устройство для измерения электрических параметров четырехполюсника

 

<„>767655

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 180778 (21) 2646038/18-21 (51)М К 3

G R 27/28

G R 17/10 с присоединением заявим йо

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30,09,80. Бюллетень Йо 36 (53) УДК 621. 317. . 751 (088. 8) Дата опубликования описания 300980 (72) Автор изобретения

A.3. Векслер

ВГ17Б

В@МФИсИМ (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО,цЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ПйРАМЕТРОВ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ

ЗО

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может использоваться для определения погрешности преобразования, коэффициента .гармоник и уровня шумов активных и 5 пассивных линейных четырехполюсников, например интеграторов, масштабных преобразователей и дифференцирующих звеньев.

Известно устройство для измерения 10 параметров испытуемого четырехполюс-. ника, содержащее генератор, образцовый четырехполюсник с известными параметрами и индикатор напряжения Я . 15

Недостатком его является необходимость метрологической аттестации образцового четырехполюсника.

Известно также устройство, содер- 20 жащее трансформаторный мост, с одним из плеч которого соединен исследуемый четырехполюсник, а с другим— операционный усилитель, резисторы, конденсаторы, генератор переменного 25 тока и вольтметр $2J . Резисторы и конденсаторы образуют пассивный многополюсник с регулируемым по модулю и фазе коэффициентом передачи.

Регулировкой параметров резисторов и конденсаторов достигается равновесие схемы.

Недостатком устройства является низкая производительность измерений и необходимость метрологической проверки параметров операционного усилителя.

Целью изобретения являЕтся уменьшение погрешности преобразования и повышение производительности измерений.

Цель достигается тем, что в уст ройство, содержащее генератор переменного напряжения, выход которого соединен с входом вольтметра, с одним из выводов линейного пассивного многополюсйика и с одним из входов устройства, введены усилитель, инвертирующий и неинвертирующий масштабные преобразователи, два переключателя, резистор, компенсатор переменного тока, дифференциальный усилитель и второй вольтметр, при этом. второй вход устройства соединен с подвижным контактом первого переключателя, первый неподвижный контакт которого череэ неинвертирующий масштабный преобразователь соединен с одним из неподвижных контактов второго переключателя, а второй не767655

К =К («V,„), 7 (>)

4q q(j MM) (3) (1)

65 подвижный контакт через инвертирующий масштабный преобразователь соединен с другим неподвижным контактом второго переключателя, подвижный контакт которого подключен к второму выводу линейного пассивного многополюсника, а третий вывод последнего соединен с входом усилителя, выход которого подключен к первому выводу резистора и к одному из входов дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с вторым выво- 1О дом резистора и с выходом компенсатора переменного тока, входом соединенного с выходом генератора переменного напряжения, причем выход дифференциального усилителя подключен к 15 входу второго вольтметра.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства, на фиг. 2— схема многополюсника.

Устройство содержит генератор 1 2О переменного напряжения,. вольтметр 2, исследуемый четырехполюсник 3, первый и второй переключатели 4 и 5, неинвертирующий масштабный преобразователь б,инвертирующий масштабный преобразователь 7, линейный многополюсник 8, точки соединения 9, 10. и 11, первый и второй двухполюсники

12 и 13, усилитель 14, компенсатор

15 переменного тока, резистор 16, дифференциальный усилитель 17, вольт- ЗО метр 18, 19 и 20 — первый и второй входы устройства.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение синусоидальной формы 35 генератора 1, контролируемое вольтметром 2, поступает на вход исследуемого четырехполюсника 3 . Если последний инвертирует сигнал, то его выход соединяется переключателями 4 и 5 с неинвертирующим масштабным преобразователем б. Выход неинвертирующего испытуемого четырехполюсника 3 соединяется переключателями 4 и 5 с инвертирующим масштабным преобразователем 7. 45

Применение преобразователей 6 и 7 позволяет всегда получить на их выходе инвертированный сигнал и проводить испытания ненагруженного линейного преобразователя. При необходимости последний может быть нагружен требуемым сопротивлением.

Напряжение с выхода генератора 1 и преобразователя 6 (или 7) подводится к многополюснику 8 (фиг.2), 55 причем двухполюсники 12 и 13, со" единенные в точках 9, 10 и 11 с выходом генератора, 1, переключателем 5 и входом усилителя 14, имеют такие сопротивления L б и 7 соответственно, что их отношение при заданной частоте равно номинальному коэффициенту пре образования по напряжению Кб>, испытуемого четырехполюсника 3. Двухполюсники 12 и 13 образованы элементами с постоянными Я и С .

Напряжение с выхода многополюсника 8, обусловленное погрешностью испытуемого четырехполюсника 3,а также его нелинейными искажениями и шумами, поступает на вход операционного усилителя 14, модуль коэффициента усиления которого существенно больше единицы.

Выходное напряжение этого усилителя поступает на вход компенсатора

15 переменного тока с избирательным индикатором, рабочее напряжение которого поступает с выхода генератора

1. Показания уравновешенного на основной частоте компенсатора 15 пропорциональны погрешности испытуемого четырехполюсника 3, а напряжение неравновеойя обусловлено высшими гармониками, связанными с нелинейными искажениями и шумами четырехполюсников. Для определения этих величин между компенсатором 15 и усилителем 14 включен резистор 16 с дифференциальным усилителем 17. С выходом последнего соединен вольтметр

18 для измерения действующего значения напряжения.

Если необходимо определить параметры неинвертирующего преобразователя 6, то его вход соединяется с выходом генератора 1, а выход — с многополюсником 8. Для испытания инвертирующега преобразователя " последний включается вместо четырехполюсника 3 и соединяется переключателями 4 и 5 с неинвертирующим преобразователем б и многополюсником 8. При правильном выборе параметров преобразователей 6 и 7 нелинейность коэффициентов преобразования последних может быть сделана пренебрежимо малой. Параметры испытуемого четырехполюсника 3 могут быть найдены с помощью следующих соотношений.

Если напряжение на входе линейно-. го четырехполюсника 3 равно U<, а на выходе преобразователя 6 (или 7)

О, .то составляющая напряжения U основной частоты на входе операцйонного усилителя 14 равна ц «

u,, (2) (бk, (3M) где К ()и) — действительное значение коэффициента преобразования по напряжению четырехполюсников.

Коэффициент преобразования К > операционного усилителя 14 выбирается равным где Ко — постоянное число.

767655

Точность подбора К и К „ усилителя 14 может быть невысокой, так как он предназначен для усиления сигнала, обусловленного только тем, что коэффициент передачи испытуемого четырехполюсника отличается от заданного. Поэтому коэффициенты Ко и К, могут быть измерены с невысокой точностью, Напряжение U4 на выходе усилителя

14 определяется формулой о +и

4ФС g 4н 4 (4) где U „ — действующее значение напряжений О, (Ц высших гармоник„ обусловленное нелинейными t5 искажениями;

Ц4ы- то же для шумового сигнала. если определить напряжение U 50

i)4 (tj = О, То можно определить коэффициент гармоник К „ и напряжение шумов на выходе усйлателя .Я „-0 Н+Сю Ro1 (11)

Ы О f U» 2 J kэ 4 4& 4с (5) (12) 0 (3+С, R )

&be.ta (6) 49 ) Устройство может работать в-автоматизированном режиме, если задавать уровни входного сигнала 04 и использовать цифровой вольтметр для измерения действующего значения наЗ пряжения и автокомпенсатор переменного тока. (7) 5с 4С2 где

Формула иэобретейия устройство для измерения электрических параметров четырехполюсников,, содержащее генератор переменного напряжения, выход которого соединен с входом вольтметра, с одним иэ выводов линейного пассивного многополюсника и с одным из входов устройства, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения погрешности преобразования и повышения производитель" ности измерений, в него введены усилитель, .инвертирующий и неинвертирующий масштабные преобразователи, два переключателя, резистор, компен.сатор переменного тока, дифференциальный усилитель и второй вольтметр, при этом второй вход устройства соединен с подвижным контактом первого переключателя, первый неподвижный контакт которого через неинвертирующий масштабный преобразователь соединен с одним из неподвижных контактов второго переключателя, а второй неподвижный контакт через инвертирующий масштабный преобразователь соединен с другим неподвижным контактом второго переключателя, подвижный кон(8) Таким образом, синфазная и квадратурная составляющие погрешности пропорциональны соответственно отсчетам ()зэ и 5с по коМпенсатору

Напряжение неравновесия, определяемое шумами и высшими гармониками на выходе преобразователя 6 (или 7), . измеряется по падению напряжения на 59 резисторе 16, включенном между выходом усилителя 14 и входом компенсатора 15. Мгновенное значение напряжения U на входе вольтметра 18 равно

Б

04 (О- 043(1

U = Kg, + о где К вЂ” коэффициент усиления дифЭ ференциального усилителя 17;

G, — проводимость резистора 16; 60

R — сумма выходного сопротивлео ния усилителя 14 и входного сопротивления компенсатора

15 (для последнего входное сопротивление определяется 65

При уравновешивании компенсатора

15 определяются две составляющие напряжения U4 .- синфаэная 04Э и квадратурная 0

Так как рабочее напряжение 0р компенсатора отличается от U<, которое подается от генератора 1, то отсчеты

IJ и 0 синфаэной и квадратурной

55 Sc составляющих напряжения по компенсатору равны иэ формул (4) — (7) находят выражение для погрешности преобразования

ЬК при заданной частоте: при отсутствии рабочего на», пряжения);

U4®(t)- составляющая первой гармоники частота напряжения

04Щ °

Действующее значение напряжения при уравновешенном компенсаторе, измеряемое вольтметром 16, равно

7б7655 (Ру . 1 фце. 2

Составитель Л.Муранов

Редактор Е.Караулова Техред A.À÷ Корректор N-Коста

Заказ 7185/40 — " Гираж 1019 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 такт которого подключен к второму выводу линейного пассивного многополюсника, а третий вывод последнего соединен с входом усилителя, выход которого подключен к первому выводу --резистора и к одному нз входов дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с вторым выводом резистора и с выходом компенсатора переменного тока, входом соединенного с выходом генератора.переменного напряжения, причем выход дифференциального усилителя подключен к входу второго вольтметра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 287181, кл. G 01 R 17/10, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 503184, кл. G 01 и 17/10, 1976 . (прототип).