Устройство для раздельного измерения модуля комплексного сопротивления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ИТИЯЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

«11873135 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву в 655988 (З1 1 М. Кл.з (22) Заявлено 230779 (21) 2816375/18-21 с присоединением заявки М

G 01 Я 17/10

Государственный комитет

СССР по яыам изобретениЯ и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1510.81. бюллетень W 3 8 (53) УДК 621.317.(088.8) Дата опубликования описания 1510 .81

A.Ô.ÏðîêóHöåâ, Г.И.Шаронов, P.М.Юмае

В.Д.Меливанов и Н.Ф.Масленнико. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ

МОДУЛЯ ХОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области измерения и контроля составлякщих комплексного сопротивления.

По основному авт. св. и 655988 из вестно устройство для раздельного измерения модуля комплексных cortpoтивлений, содержащее измерительную цепь, генератор .синусоидального напряжения, два дифференциальных усилителя, сумматор, разностную схему и квадратный детектор 1).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения из-за отсутствия "нулевого" режима при формировании регулирующего воздействия, ограниченные функциональные возможности, так как позволяет измерять только модуль комплексного сопротивления.

Цель изобретения — повышение точности измерения составляющих комплексного сопротивления.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введены фазосдвигающий блок, два преобразователя коднапряжение, разностный блок, два фач зонулевых детектора, два блока уравновешивания, два блока индикации, причем выход первого дифференциального усилителя подключен к одному из входов второго фазонулевого детектора, к информационному входу преобразова-.

:теля код-напряжение и через фазо» сдвигающий блок-к одному m . входов первого фазонулевого детектора и ко входу первого преобразователя кода-напряжение, выход которого соединен с первым блоком разностного блока, второй вход последнего соединен с выходом второго преобразователя код-напряжение, третий вход раэностного блока подключен к выходу второго дифференциального усилителя, а выход - ко

1з вторым входам фазонулевых детекторов, выходы которых соединены со входами первого и второго блоков уравновешивания соответственно, выходы последних подключены ко входам первого и

20 второго блоков индикации соответат- . венно, синхронизирующие входы первого и второго блоков уравновешивания подключены к выходу квадратурного детектора, а управляющие выходы блоков уравновешивания соединены с управляемым входом первого и второго преобразователя код-напряжение соответственно.

Принципиальное отличие предлагае30 мого устройства от известного заклю873135

15 чается в том, что существенно повышается точность измерения, и расширяются функциональные воэможности устройства.

На фиг. 1 представлена функцио:нальная электрическая схема устройст ва, на фиг. 1а и 1б — две разновидности измерительных .цепей для последовательной и параллельной схем замещения конденсатора, огда в качестве образцового элемента выбрано сопро- о тивление; »а фиг. 2 — векторная диаграмма процесса измерения для цепи, изображенной на фиг. 1а, на фиг. 3 процесс уравновешивания измерительной цепи в коде 4-2-2-1; на фиг. 4 процесс вйбора предела измерения, где О,, — параметры измерительной цепи в обобщенных обозначениях аЬ - вектор напряжения пита ния измерительной цепи Щ

ac v — вектор падения напря2Л( жения снимаемого с измеряемого комплексного сопротивления сЬ вЂ” вектор падения напряжения, снимаемого с образцового элементами

v — вектор падения напряжения на активной составляющей измеряемого комплексного сопротивления, ч — вектор падения напряжеХХ ния на реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления, v — вектор компенсирующего напряжения, ч — составляющая компенси»

КХ рующего напряжения, синфаэная с вектором 40 чу

v — составляющая компенсиКЧ рующего напряжения, синфазная с сектором чхч, v ч„- Ч- разностное напряжение между векторами v и ч - разностное напряженйе между векторами %оси Ч ср фаЗОВЫй СДВИГ чКХ ОТ» носительно vp фазовый сдвиг v+> относительно ч устройство для измерения составляющих сопротивления содержит измерительную цепь 1, составленную из последовательно включенных измеряемоге .комплексного сопротивления 2 и образцового элемента 3, генератор 4 синусоидального напряжения, диффе.ренциальные усилители 5, б, блок вычитания 7, сумматор 8, квадратурный 60 детектор 9, фазосдвигающий блок 10, преобразователи код-напряжение 11, 12, раэностный блок 13, фазонулевые детекторы 14, 15, блоки 16, 17 уравновешивания, блоки 18, 19 индикации, 65

Рассмотрим работу устройства по векторным Диаграммам, изображенным на фиг. 3 и 4.

Напряжение ччвс, снимаемое с образцового элемента 3 измерительной цепи 1 через дифференциальный усилитель 5, подается одновременно на первые входы блока вычитания 7, сумматора 8, фазосдвигающего блока

10, преобразователя код-напряжение

12 и фазонулевого детектора 15, а напряжение v C, снимаемое с измеряемого комплексного сопротивления

2 через дифференциальный усилитель б, поступает одновременно на вторые входы сумматора 8, блока вычитания

7 и .на один из входов разностного блока 13. Сигнал с выхода блока вычитания 7, пропорциональный разности чн = vs - ч, подается на первый вход квадратурного детектора 9, а сигнал с выхода сумматора 8, равный чс, + ч с чс — на второй вход квадратурного детектора 9. В зависимости от того, какой фазовый сдвиг напряжения vo относительно что,т.е.)lc/2 или Г/2, на выходе квадратурного детектора 9 происходит смена знака выходного сигнала, который управляет коммутацией образцового элемента 3.

В соответствии с этим вектор разности опопадает в 1-й или во 2-й квадранты. В свою очередь разностный вектор vp = v< - ч может находиться в каждом из четырех квадрантов.

Процесс выбора предела измерения. начинается "сверху " т. е. когда и

На фиг. 4 а,. б, в показаны варианоты расположения разностного вектора чр во 2-м, 3-м и 4-ом квадрантах соответственно при коммутации образцового элемента. Попадание в 4-й квадрант возможно при tg g) 1. Изменение образцового элемента 3 производят до тех пор, пока раэностное напряжение

v не попадет во 2-й квадрант (9)-), fl .2 .. что соответствует попаданию v в

1-й квадрант. После этого процесс выбора предела измерения заканчивается, и начинается процесс измерения.

С выхода фазосдвигающего блока 10 напряжение ч „повернутое на + Е /2, подается одновременно на вход преобразователя код-напряжение 11 и на один иэ входов фазонулевого детектора 14. Преобразователи код-напряжение осуществляют деление напряжения в соответствии с кодом числа, поступаемого с блоком уравновешивания.

16, 17. Сигналы с выходов преобразователей код-напряжение 11, 12, пропорциональные ч y< = kzv<< и v >

k< V>>, поступают на второй и третий входы разностного блока 13. На выходе раэностного блока 13 получаем сигнал, пропорциональный v „ - v ч ч», который одновременно подается на вторите входы фазонулевых детекторов 14, 15. Фаэончлевые детекторы 14, 873135

15 предназначены для определения момента синфаэности кваэнравновесия между чР и v„x (v„v ). По знакам с выходов фаэонулевых детекторов 14, 15 блоки уравновешивания 16, 17 вырабатывают коды чисел, в соответствии .о которыми осуществляется коммутация ,преобразователей код-напряжение 11,.

12. Кроме того, процесс уравновешивания начинается только после выбора предела измерения, т.е. после поступ- 1{) ления сигнала на синхронизирующие входы блоков уравновешивания 16, 17.

Рассмотрим процесс уравновешивания в коде 4-2-2-1 для старшего разряда по векторной диаграмме(фиг. 3). При включении первого двоичного разряда

"4" (фиг. За) на выходе фазонулевого детектора 15 появляется положительный сигнал, который оставляет включенным преобразователь код-напряжение

12, а на выходе фазонулевого детекто- 2О ра 14 — отрицательный сигнал, который срабатывает преобразователь коднапряжение 11 в исходное состояние (фиг. Зб).

В следующем такте уравновешивания 25 при подключении второго двоичного разряда ".2" (фиг. Зв) происходит переуравновешивание как по активной, так и по реактивной составлякщим измеряемого комплексного сопротив- рц ления 2, поэтому отрицательные сигналы на выходах фазонулевых детекторов 14, 15 сбрасывают преобразователи код-напряжения 11, 12 в исходное состояние (фиг. Зг).

При включении третьего двоичного разряда "2" вновь происходит переуравновешнвание по обеим составляющим измеряемого комплексного сопротивления 2 (фиг. Зд)соответственно, отрицательные сигналы с выходов фа.эонулевых детекторов 14, 15 сбрасывают преобразователи код-напряжение

11, 12 в предыдущее состояние (фиг.

Зж). В последнем также (фиг..Зи) наступает переуравновешивание по ак- 45 тивной составляющей и недоуравновещивание по реактивной составляющей измеряемого койплексного сопротивления 2, поэтому положительный сигнал с выхода фазонулевого детектора 5р

14 оставляет. включенным преобраэОватеЛь код-напряжение 11, а отрицательный сигнал с выхода фаэонулевого детектора 15 сбрасывает преобраэователь код-напряжение 12 в исходное состояние (фиг. 2к).

На этом процесс уравновешивания в старшем десятичном разряде заканчивается, и на табло блоков индикации 19 будет высвечена соответствующая цифра. Уравновешивание в последующих разрядах происходит аналогично.

Формула изобретения устройство для раздельного измерения модуля комплексного сопротивления по авт. св. 9 655988, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены фазосдвигакщий блок, два преобразователя код-напряжение, разностный блок, два фазонулевых детектора, два блока уравновешивания, два блока индикации, причем выход первого дифференциального усилителя подключен к одному из входов второго фазонулевого детектора и к информационному входу второго преобразователя код-напряжение, и через фазосдвигающий блок » к одному иэ входов первого фазонулевого детектора я ко входу первого преобразователя код-напряжение, выход которого соединен с первым входом разностного блока, второй вход последнего соединен с выходом второго преобразователя код-напряжение, а

;третий вход разностного блока подключен к выходу второго дифференциаль ного усилителя, а выход - ко вторым входам фазонулевых детекторов, выхо ды которых соединены со входами первого и второго блоков уравновешивания соответственно, выходы последних подключены ко входам первого. и второго блоков индикации соответственно, синхронизирующие входы первого. и второго блоков уравновешивания подключены к выходу квадратурного детектора, а управлянхцие выходы блоков уравновешива.— . ния подключены к управляемым входам первого и второго преобразователей код-напряжение соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе!

1. Авторское свидетельство СССР

9 655988, кл. G 01. и 27/02, 02,09.76.

Составитель Л.Сотникова

Редактор П. Коссей Техред Т.Маточка Корректор Е.Рошко

Заказ 9025/70 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. -Проектная, 4