Способ измерения величин состав-ляющих комплексного сопротивлениядвухполюсника

 

,1 чтонтм-техничаске", "-Ынотяна М у, ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 070776 (g$) 2380702/18-21 (53)М. КЛ.

Союз Советских

Социалистических

Республик

G 01 R 27/02 с присоединением заявки М 2420387/21

Государственный комитет

СССР ио делам изобретеинй и открытий (23) Приоритет 10.11.76 (53) УДК 621. 317,332(088,8) Опубликовано 230131. Бюллетень М 3

Дате опубликования описания 2.30181

A,Ф, Прокунцев, Г, И, Шаронов, Л, И, Дубровина, В,И. Коротков и В,А, Волков (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИН СОСТАВЛЯЮЩИХ

КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

ДВУХПОЛЮСHHKA

Изобретение относится к вычисли» тельной технике, а именно к области измерения и контроля составляющих комплексного сопротивления, и может быть использовано .для построения автоматических измерителей абсолют-. ного значения любой из составляющих и для построения преобразователей абсолютного значения величин составляющих комплексного сопротивления в активные скалярные величины, Известен способ .преобразования измерения абсолютного значения составляющей комплексного сопротивления с помощью неуравновешенной схема, заключающийся в определении неизвестного сопротивления по разности фаз между питающим напряжением и напряжением разбаланса (1), Однако существенным недостатком вышеуказанного способа является зависимость выходного сигнала, пропорционального величине измеряемой составляющей комплексного сопротивления от изменения неизмеряемой составляющей, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ раздельного измерения активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления с помощью моста переменного .тока, при котором образцовый элемент включается последовательно с измеряемым .комплексным сопротивлением в цепь источника питания переменного тока (2), Недостатком данного способа является зависимость результатов О измерения от нестабильности частоты и амплитуды напряжения источника питания, от изменения неизмеряемой составляющей при последовательной схеме замещения измеряемого сопро15 тивления двухполюсника, Цель изобретения -.повышение точности измерения путем исключения влияния изменения частоты и амплитуды напряжения источника питания

20 и изменения неиэмеряемой составляющей при последовательной схеме замещения измеряемого сопротивления и повышение быстродействия путем измерения второй составляющей исследуемого двухполюсника.

Укаэанная цель достигается тем, что при измерении величин составляющих комплексного сопротивления двухполюсника выбирают тип проводимости

ЗО образцового сопротивления двухпо798626 люсника однородным типу проводимости измеряемой составляющей исследуемого двухполюсника, формируют сигнал, пропорциональный проекции вектора напряжения, снимаемого с исследуемого двухполюсника на вектор напряжения с образцового двухполюсника, определяют отношение "òîãî сигнала к амплитудному значению напряжения на образцовом двухполюснике, по значению которого судят о величине р измеряемой составляющей, Кроме того, повышение быстродействия измерения обеих составляющих, осуществляемое за счет одновременного измерения .второй составляющей исследуемого двухполюсника, достигается тем, что фазу вектора напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника, поворачивают на

"Г/12, формируют сигнал, пропорциональный проекции вектора напря- 20 жения, снимаемого с исследуемого двухполюсника на повернутый вектор напряжения, определяют отношение этого сигнала к амплитудному зна-. чению напряжения на образцовом двух- 25 полюснике.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства измерения величин составляющих комплексного сопротивления двухполюсника, реализующего способ.

На фиг. 2 представлены четыре вида измерительных цепей для последовательной схемы замещения комплексного двухполюсника и две круговые диаграммы — одна для цепей вида

A-В, другая для цепей С-Д, где аЬ вЂ” вектор напряжения питания измерительной цепи;

ac — вектор падения напряже- 40 ния, снимаемого с образцового двухполюсника при последовательной схеме замещения;

Ьс — вектор падения напряжения, 45 снимаемого с измеряемого комплексного двухполюсника при последовательной схеме замещения;

С С С - положения потенциальной

50 о 2 точки С, соответствующей вершине измерительной цепи. при определенных значениях образцового и измеряемого комплексного двухполюсников;

d P у — траектории перемещения по ч тенциальной точки С при изменении параметров измерительной цепи в обобщенных обозначениях; 60

<ф — фазовый сдвиг вектора падения напряжения на образцовом (измеряемом) двухпо- . люснике относительно вектора напряжения питания; ф - фазовый сдвиг вектора падения напряжения на образцовом (измеряемом) двухполюснике относительно вектора падения напряжения на измеряемом (образцовом) двухполюснике.

Выражение для диаметров окружно стей g и имеет вид: Т + (1) сФА ) (= (2) откуда,1

1 аЬ

А (3) у аЬ ck Э(Ь

С другой стороны, иэ анализа уравнения окружности в полярных координатах можно записать, что ас

cosy (5) (6)

Подставив уравнения (5) и (6) в уравнения (3) и (4), получим: ф аЪсов у-ас (7) н. ас Kir аЪ 1нЧ ас (4) где аЬ соз ч-ас ос ку = аъ61и Ч (9) (10) ас

Анализируя выражение (9), можно заключить, что

ab cos Я вЂ” ас = cn. (11)

В то же время

an = bc. cos g. (12)

Аналогично аЬ. sin Ч = nb, (13) где nb = Ьс sin Ч>. (14)

Тогда в соответствии с выражениями (11), (12) и (13), (14) перепишем уравнения (7) и (8) в следукщем (Ьс еГ ас (15) ф" Ьс, е1п Ч (16)

d. = oc =К

Уравнения (15), (16) справедливы как для последовательной схемы замещения комплексного двухполюсника, так и для параллельной схемы заме- щения с той лишь разницей, что при параллельной схеме замещения измеряемого двухполюсника необходимо поменять местами в измерительной цепи образцовый и измеряемый двухпслюсники; а параметры <, у имеют размерность проводимостей, Анализируя, круговые диаграммы, представленные на фиг. 2, можно заметить, что при изменении одной иэ

798828 измеряемых составляющих комплексного двухполюсника, например, 1 точка С„ переместится в точку С(, а точка и по окружности gn в точку пл, тогда коэффициент гомотетии будет равен

Cl n1 ф.

=const, в то же время при изменении Р> точка

С переместится по окружности Рс в точку С, à и по окружности и в и и коэффициент гомотетии, равный

K I(= . =Мсй . снап

Следовательно результат измерения по одной из измеряемых составляющих не зависит от величины и изменения другой измеряемой составляющей ком40 плексного двухполюсника °

Аналогичные рассуждения можно рО провести и для изменения другой измеряемой составляющей.

Величины К - и К) не зависят от изменения напряжения питания измерительной цепи, так как с увеличением (уменьшением) напряжения питания измерительной цепи U коэффициенты гсмотетии для семейства окружностей и остаются величиной постоянной ввиду того, что пропорционально увеличивается (уменьшается) падение напряжения на образцовом двухполюснике, Величина К не зависит от девиации частоты напряжения питания, так как с увеличением (уменьшением) частоты питания коэффициент гомотетии остается величиной постоянной ввиду того, что при изменении частоты питания изменяется емкостное (индуктивное) сопротивление одной из измеряемых составляющих, что влечет за собой изменение фазы и величины падений напряжений иа образцовом и измеряемом двухполюснике (положение точки С(табл,1), 4 а отношение - †". — сохраняется

С и

dc пос тоя н ным, Устройство содержит (фиг. 1) генератор синусоидального напряжения

1, измерительную цепь 2, составлен- О ную из последовательно соединенных образцового двухполюсника 3 и измеряемого двухполюсника 4, блоки 5 и 6 согласования, функциональный преобразователь 7. Функциональный преобразователь 7 состоит из фазочувствительных выпрямителей 8 и 9, фазовращателя 10 и блоков 11 и 12. деления.

Устройство работает. следующим образом. 60

Напряжение Uäz снимаемое, например, при последовательной схеме замещения, с образцового двухполюсника 3, через блок 5 согласования поступает одновременно на опорный 5 вход фазочувствительного выпрямителя 8, первые входы блоков 11 и 12 деления и через фазовращатель 10 на опорный вход фазочувствительного выпрямителя 9, Напряжение U снимаемое, например, при последовательной схеме замещения с измеряемого комплексного двухполюсника 4, через блок б согласования подается одновременно на информационные входы фазочувствительных выпрямителей 8 и 9 функцио- нального преобразователя 7, С выхода фаэочувствительного выпрямителя

8 сигнал, пропорциональный U cos Ф поступает на второй вход блока 11 деления, а с выхода фазочувствительного выпрямителя 9 — пропорциональный Uqc sin <Ó на второй вход блока

12 деления, На выходе блока 11 деления получают сигналы, пропорциональные составляющей комплексного двухполюсника, однородной образцовому двухполюснику, а на выходе блока 12 деления - неоднородной образцовому двухполюснику.Для получения значения об абсолютной величине составляющей комплексного двухполюсника необходимо произвести умножение величины числового значения образцового двухполюсника на величину числового значения, получаемого с выхода блока деления (с учетом коэффициента передачи блока деления), Использование предлагаемого способа измерения величин составляющих комплексного двухполюсника обеспечивает по сравнению с известными способами высокую точность и высокое быстродействие, что позволяет использовать разработанные на основе данного способа устройства в системах автоматизированного контроля и управления технологическим процессом.

Формула изобретения

1, Способ измерения величин составляющих комплексного сопротивления двухполюсника, заключающийся в том, что между последовательно соединенными источником питания и образцовым двухполюсником подключают исследуемый двухполюсник, о т л ичающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения путем исключения влияния изменения частоты и амплитуды напряжения источника питания и изменения неизмеряемой составляющей при последовательной схеме замещения измеряемого сопротивления двухполюсника, выбирают тип проводимости образцового сопротивления двухполюсника однородным типу проводимости измеряемой состав798626 ляющей исследуемого двухполюсника, формируют .сигнал, пропорциональный проекции вектора напряжения, снимаемого с исследуемого двухполюсника на вектор напряжения с образцового двухполюсника, определяют отношение этого сигнала к амплитудному значению напряжения на образцовом двухполюснике, по значению которого судят о величине измеряемой составляющей.

2 ° Способ по п. 1, отличаюшийся тем, что, с целью повышения быстродействия путем измерения второй составляющей исследуемого двухполюсника, фазу вектора напряжения, снимаемого с образцового двухполюс ник а, пов орачивают на + f (/2, формируют сигнал, пропорциональный проекции вектора напряжения, снимаемого с исследуемого двухполюсника на повернутый вектор на;

5 пряжения, определяют отношение этого сигнала .к амплитудному значению напряжения на образцовом двухполюснике.

Источники информациии, о принятые so внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 167246, кл, G 01 R 27/02, 1963, 2, Авторское свидетельство СССР

9 121862, кл, G 01 R 17/10, 1957, 798626

СоставитЕль В. Ветров

Техред Н..Граб Корректор М. Демчик

Редактор T. Киселева

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул..Проектная, 4

Эакаэ 10019/56 Тираж 741. Подписное

ВНИИПИ ГосУдарственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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