"измерительный преобразователь составляющихкомплексных сопротивлений
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социалистическик
Республик
G 01 R 27/02 Гооударствеииый комитет СССР Опубликовано 07.08.81 Бюллетень Рте 29 Дата опубликования описания 17.08.81 по делан изобретений и открытий (53) УДК621.317. .332(088.8) (72) Авторы изобретения М.А.Гаврилюк и Е.П.Соголовский Львовский ордена Ленина политехнический институт (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ Изобретение относится к области злектроизмерительной техники и может быть использовано для измерения еикос. тей и индуктивностей, а также активных сопротивлений с высокой точностью с отсчетом показаний вольтметра на выходе устройства. Существуют разллчные приборы для измерения составляющих комплексного сопротивления, в том числе автомати10 ческие мосты переменного тока т1 1. Онн обеспечивают высокую точность измерения, но отличаются сложностью и, соответственно, высокой стоимостью. Быстродействие их ограничено. ! Известно устройство для измерения комплексных сопротивлений (2 ), содержа щее операционный усилитель, источник переменного напряжения, фазовращатель и фазовый детектор, присоединенный к выходу операционного усилителя. Известному устройству присущи недостатки, заключающиеся в том, что на результаты измерений влияют колебания амплитуды и частоты напряжения питания, иэ-эа чего возникают значительные погрешности. Целью изобретения является повьппе; ние точности измерения посредством устранения влияния колебаний амплитуды и частоты напряжения питания на результат измерения. Цель достигается тем, что в измери гвльный преобразователь составлятоатих комплексных сопротивлений, содвржаотий операционный усилитель с изиеряеиыи комплексным сопротивлением в цепи обратной связи, подключенным .к выходу усилителя через первый переключатель, второй переключатель, включенный между входом и выходом усилителя через резистор, измеритель напряжения, фазовращатель и фазовый детектор, подключенный к выходу операционного-усилителя, источник питания, введены третий пере ключатель, интегратор, управляемый ключ, компаратор, формирователь дли853566 4 гательный операционный усилитель 14 с параллельно соединенным резистором 15 и дополнительный фазовый детектор )6. Выход 17 детектора 16 подключен 5 к входам интегратора 18 и управляемого ключа 19. Выход 20 интегратора подключен ко второму входу компаратора о- 11. Тактовый генератор 21 подключен к управляемому ключу )9 и ко входу )p формирователя 22 длительности импуль-. са. Один из выходов формирователя 22 к- подключен к измерителю напряжения 23, а другой — к выходу компаратора ll u ключа 19. 15 При измерении комплексного сопротив ления 7 индуктивного характера оно включается через переключатель 4 (положения L) в цепь обратной связи операционного усилителя 8, а резистор 6 у,щ через переключатель 3 — к источнику переменного напряжения и к входу я усилителя 8. При измерении емкостного. сопротивления (положение С переключателей 3, 4) резистор 6 и комплексд ное сопротивление 7 меняются местами. Для измерения активных составлявщих комплексных сопротивлений служит переен ключатель 5, позволяющий. изменять фазу опорного напряжения фазовых детекторов 9 и )6 íà 900 фазовращателем 2, а также сопротивление резистора 12, ус-тановленные на входе вспомогательного операционного усилителя !4. При измерении 2х комплексного со35 противления 7 индуктивного характера на выходе 10 фазового детектора 9 возникает постоянное напряжение U пропорциональное составляющей L В ы)1 например величине индуктивности. Однако, зто напряжение прямо пропорцио- нально зависит от частоты @ и амплитуды напряжения питания U < При использовании вспомогательной ветви на выходе )7 дополнительного 45 фазового детектора 16 также возникает постоянное напряжение Upped<, пропор-, циональное Со или Ro u Ugy. 0 = u <Ю)х Bb)X„R„BX ФCp тельности импульса. тактовый генератор и дополнительная ветвь, содержащая вспомогательный операционный усилитель с параллельно подключенными конденсатором и образцовым резистором на входе и резистором в цепи обратной связи, а.также дополнительный фазовый детектор, подключенный к вых ду дополнительного усилителя, причем выход дополнительного фазового детек тора подключен ко входу интегратора, выход которого подключен через конта ты управляемого ключа к своему входу и ко второму входу компаратора, первый вход которого подключен к выходу основного фазового детектора, а выход — к запирающим входам управляе мого ключа и формирователя длительности импульса, пусковые входы котоpbrx подключены к тактовому генератор выход формирователя длительности импульсов. подключен ко входу измерител напряжения, к источнику питания подключены входы фазовращателя, входная RC-цепь дополнительного операционного усилителя и один из неподвижных контактов всех трех переключа телей, а выход фазовращателя подключ к другому неподвижному контакту третьего переключателя, подвижный контакт которого подключен к опорным вх дам фазовых детекторов. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2а показаны такт вые импульсы генератора; на фиг. 2б импульсы на выходе комл; на фиг. 2в показано напряжение U + ) на первом входе компаратора и его измеI нения 0 „ „ за счет изменения вход" Ц ного напряжения ОВ))и ).)Вщ,) за счет изменения измеряемой величины; на фиг. 2г показано напряжение 0 ),, на Ид втором входе компаратора; на фйг. 2д показаны импульсы формирователя. Преобразователь составляющих комплексных сопротивлений содержит источник l переменного напряжения, фазовращатель 2 для сдвига на 90© фазы напряжения питания, переключатели 3-5, резистор 6, служащий для выбора поддиапазона измерений,.измеряемое комплексное сопротивление 7, операционный усилитель 8. На выходе усилителя 8 включен фазовый детектор 9, выход 10 которого подключен ко входу компара у 1 тора 11. Дополнительная ветвь, подключена к тому же источнику I содержит параллельно соединенные образцовый резистор 12 и конденсатор 13, вспомоНапряжение с выхода 17 подается на интегратор 18, коммутируемый ключом 19. Когда контакты ключа замкнуты, напряжение на выходе 20 интегратора Ujb)y, =О. С момента размыкания контак-. 5 853 тов ключа 19 вьходное напряжение ин.тегратора начинает линейно расти, = 1(тО BbIX "ЭЫХ 2 где К вЂ” коэффициент пропорциональнос1 ти; Т вЂ” интервал времени между пусковым и запирающим импульсами. Компаратор 11 осуществляет срав нение двух напряжений U „и 0 6,т.е.ВЫХ ВЫХ 1О с выходов 10 и 20 и выдает сигнал в момент их равенства. Сигнал компаратора воздействует на запирающий вход ключа 19, результате чего его контакты замыкаются. Это состояние длится 15 до поступления следующего импульса от тактового генератора 21 на пусковой вход ключа 19. Таким образом, при u able U Bbl» Eifi U Й (ВХ КТК ЩС Ом х КТР2СОФ КЙ. 1 1 ЯСО Следовательно, величина измеряемой составляющей комплексного сопротив. ления, например L >, пропорциональ"на инте вару Т между пусковым и запирающим импульсами. Формирователь 22, под,ключенный параллельно ключу 19, преобра. 3о зует этот интервал в длительность импульса, который подводится к измерителю 23. При измерении 0Вх измеряется 0В 1„ например, увеличивается до 0, „ Од35 нако, соответственно быстрее растет также 0 и, таким образом, величина импульса формирователя Т остается неизменной. Если же напряжение UB изЭЫХ4 меняется за счет измеряемой величины,4p и до значения UBb >, то это приведет к ч I изменению длитель юсти Т до Т и бу— дет соответственно отмечено измерителем 23. Введение дополнительной ветви в 45, преобразователь составляющих комплексных сопротивлений выгодно отличает его1 от укаэанного прототипа, так как точность измерения повышается при этом в 10 раз. 566 6 к выходу усилителя через первый переключатель, второй переключатель, включенный между входом и выходом усилителя через резистор, измеритель напряжения, фазовращатель и фазовый детектор, подключенный к выходу операционного усилителя, источник питания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения посредством устранения влияния колебаний амплитуды и частоты напряжения на результат измерения, в него введены третий переключатель, интегратор, управляемый ключ, компаратор, формирователь длительности импульса, такто. вый генератор и дополнительная ветвь, содержащая вспомогательный операционный усилитель с параллельно подключенными конденсатором и образцовнм резистором на входе и резистором в цепи Ф обратной связи, а также дополнительный детектор, подключенный к выходу дополнительного усилителя причем выход дополнительного фазового детектора подключен ко входу интегратора, выход которого подключен через контакты управляемого ключа к своему входу и ко второму входу компаратора, первый вход которого подключен к выходу основного фазового детектора, а выход — к запирающим входам управляемого ключа и формирователя длительности импульса, пусковые входы которых подключены к тактовому генератору, выход формирователя длительности импульсов подключен ко входу измерителя напряжения, к источнику питания подключены входы фазовращателя, входная RC-цепь дополнительного оперционного усилителя и один из неподвижных контактов всех трех переключателей, а выход фазовращателя подключен к другому неподвижному контакту третьего переключателя, юдвижный контакт которого подключен к опорным входам фазовых детекторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Формула изобретения Измерительный преобразователь составляющих Комплексных сопротивлений, 55 содержащий операционный усилитель с измеряемым комплексным сопротивлением цепи обратной связи, подключенным 1. В.Ю.Кнеллер, 1Ц.Р.Агамлов, А.А.Десова. Автоматические измерители комплексных величин с координированным уравновешиванием, М., "Энергия", )975. 2. Авторское свидетельство СССР У 363047, кл. 6 01 R 27/26, 1970 (прототип). 853566 Ю 7ал жРые импульс си ам/ I юэюоуу У ффф Имлдлэсар арЛ иро/а/Ю4В/РЛ ®иf ВНИИПИ Заказ 5666/21 Тираж 732 Подписное Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
