Цифровой измеритель сопротивления емкости и индуктивности

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскяк

Социалистически к

Рвслубляк, (п)92О566 (6l } Доооляятельяое к авт. свил-ву (22}Заивлеио l?4l830 (2! } 2973793/ I 8-21 с ярясоеаяяением заявки М

{ 23 } Приоритет (5I)M. Кл.

G 0l 8 27/26

1Ьеударетаана4 келатат

CCCP ае аиая азабуетеак» в еткрытвЯ

Ояубликоваио 1Я)482. бинлетеяь J514 (53) УД К 621. 317.33(О88 8) Дата ояубликоваииа описания 15д482 (72} Авторы изобретения и .В.Ц.Анохин

1 J

В.Н.Чинков, Г.К.Кальянов, И.В.Кург нцев (7l} Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ

ЕМКОСТИ И ИНДУКТИВНОСТИ

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения . параметров электро-радиоцепей с сосредоточенными элементами, под которыми понимается сопротивление R, емкость С и индуктивность L.

Известно устройство для измерения

R, L, С параметров, основанное на. время-импульсном преобразовании переменного напряжения (или тока), пропорционального измеряемому параметру.

Известные цифровые измерители сопротивления, емкости и индуктивности, основанные на преобразовании измеряемого параметра в пропорциональный. вреиенной интервал (и затем в код) путем создания в исследуемой цепи переходных режимов при питании ее определенными сигналами, чаще всего прямоугольными и другими Plj.

Недостатком этого устройства яв" ляется то, что оно не удовлетворяет требованиям инвариантности йеинформативных параметров и обладает сложными алгоритмаии обработки измерительной информации, приводящими к сложной аппаратурной реализации.

Наиболее близким к изобретению является цифровой измеритель сопротивлений, емкости и индуктивности, содержащий управляемый генератор синусоидального напряжения, частотозависимую цепь, состоящую из

1О изиеряемого и образцового элементов, преобразователь изменения параметров цепи в напряжение, формирователь периода выходного генератора, цифровой измеритель периода, два коммутатора, 15 источник напряжения постоянного тока, время-импульсный преобразователь и цифровой измеритель отношения вреиенных интервалов, а преобразователь

20 изменения параметров измерительной цепи в напряжение содержит фаэовременной формирователь, умножитель час. тоты генератора в восемь раэ, форми-, рователь,периода умноженной частоты, о

3 92 формирователь разностных сигналов и интегратор f2).

Недостатками этого измерителя являются весьма сложная аппаратурная реализация, что приводит к невысокой точности измерения, обусловленной необходимостью выполнения большого числа измерительных преобразований, каждое из которых вносит свою погрешность в результат измерения, и низкое быстродействие, которое обусловлено необходимостью перестройки гетеродинов в процессе измерений до выполнения соответствующих условий. Этот недостаток особенно проявляется при измерениях на низких частотах, а также он не позволяет измерять такие параметры, как добротность катушек и тангенс угла потерь конденсаторов и требует предварительного знания характера исследуемого реактивного элемента - индуктивность или емкость °

Цель изобретения - повышение точности измерения .и быстродействия и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель сопротивления емкости и индуктивности, содержащий генератор синусоидального напряжения, подключенный ко входу измерительной цепи и к одному из входов первого коммутатора,,последовательно соединенные времяимпульсный преобразователь и блок деления, второй коммутатор и блок управления, два выхода которого соответственно соединены с управляющими входами первого и второго коммутаторов, введены нуль-орган, суммирующий и вычитающий счетчики, блок переноса и третий коммутатор, причем вход нуль-органа соединен с общим выводом измерительной цепи и с другим входом первого коммутатора, выход которого соединен с входом время-импульсного преобразователя, а выход нуль-органа соединен со входом блока управления и с одним из входов второго коммутатора, выход последнего соединен с управляющим входом время-импульсного преобразователя, а другой вход второго коммутатора соединен с выходом вычитающего счетчика и с первым входом блока переноса, выход которого соединен с входом вычитающего счетчика, 0566 4 счетный вход последнего и счетный вход суммирующего счетчика, соответственно соединены с выходами третьего коммутатора, а управляющие входы блока переноса и третьего коммутатора соединены с третьим выходом

1 блока управления, а вход третьего коммутатора соединен с другим выходом время-импульсного преобраэо1о вателя.

На чертеже представлена функциональная электрическая схема измерителя.

Измеритель содержит генератор 1

>s синусоидального напряжения, измерительную цепь 2, включающую измеряемый элемент 2 и образцовый элемент

4, коммутатор 5, нуль-орган 6, блок

7 управления, время-импульсный npezg образователь 8, содержащий генератор 9 импульсов и преобразователь

10 напряжение-время, коммутаторы 11 и 12, суммирующий счетчик 13, блок

14 переноса, вычитающий счетчик 15

zs и блок 16 деления.

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальное -напряжение 0(t) с выхода генератора 1 синусоидальноЗв ro напряжения поступает на измери-тельную цепь 2 и на первый вход (вход а) коммутатора 5. В измеритель ной цепи 2 протекает синусоидальный ток

I (t) = I IпЫ, 0ю где I =—

0 - амплитуда выходного напряжения генератора 1 синусо идального напряжения, — полное сопротивление изме-. рительной цепи 2.

С достаточной степенью точности можно считать 2 — Ех, так как сопро. тивление R> образцового элемента 4 выбирается из условия

Rz 2х °

Ток i(t) образует на образцовом

5в элементе 4 падение напряжения

Цв (t) = V 5111й t где Нтп, = 1щ Rp.

Напряжение 0 (t), пропорциональss ное току I(t), подается на второй вход (вход Ь) коммутатора 5.

Измерение производится в два этапа. На первом этапе измеряют мгно0 (О)

0—

На втором этапе измерений определяют амплитуду тока 1п1 и затем параметры R, L, С. Для определения амплитуды тока по сигналу с первого выхода блока 7 управления коммутатор

5 переводится в другое состояние, при котором он открывается по входу

Ь и на время-импульсный преобразователь 8 через него поступает напряжение Оо(а), пропорциональное току

i(t). Коммутатор 11 по-прежнему открыт по входу b, а коммутатор 12 по выходу Ь. В момент перехода тока

)(й) через нуль коммутатора 12 открывается по выходу Ь управляющим сигналом с блока 7 управления, и импульсы с генератора 9 импульсов поступают на списывание показаний вычитающего счетчика 15.;- Момент обнуления вычитающего счетчика 15, как и в предыдущем случае, соответствует полупериоду тока, т.е. его амплитуде. На выходе вычитающего счетчика 15 формируется импульс, который поступает через коммутатор 11 на запуск время-импульсного преобразователя 8. На выходе преобразователя 8 образуется код, пропорциональный амплитуде тока 1д, Этот код поступает в блок 1.6 деления, в котором производится определение искомого параметра согласно соотношениям.

Цифровой измеритель сопротивления емкости и индуктивности, содержащий генератор синусоидального напряжения подключенный ко входу измерительной

5 920 ееннне онемение tt(0) и U(f). В этом случае коммутатор 5 открыт по входу а и через него на вход время-импульс ного преобразователя 8 поступает напряжение 0(t) с выхода генератора 1 З синусоидального напряжения. Нуль-орган 6 выделяет переходы через нуль напряжения 0 (й), пропорционального току i(t), и формирует в эти моменты импульсы, поступающие в блок 7 управления и на первый вход (вход а) второго коммутатора 11, который открыт по этому входу. Проходя через коммутатор 11, импульсы поступают на запуск время-импульсного преобразователя 8. На выходе последнего образуется код мгновенного значений напряжения 0(0) . В это .же время коммутатор 12 открыт по выходу а и закрыт по выходу b. Импульсы с генера- 2В тора 9 импульсов время-импульсного преобразователя 8,через коммутатор

12 поступают на суммирующий счетчик

13, в котором они накапливаются за полупериод тока (или напряжении).

Это означает, что в суммирующем счетчике 13 записан код IU +<, т.е.

I половины периода Т. После окончания полупериода тока блоком 7 управления коммут !Topbl 11 и 12 переводят. ся в другое состояние, при котором коммутатор 11 открывается по входу -. а, а коммутатор 12 открывается по выходу а. Кроме того, сигналом с третьего выхода блока 7 управления, N поступающим на управляющий вход блоТ ка 14 переноса, код й- из суммирую- . щего счетчика 13 переписывается в вычитающий счетчик 15 со сдвигом на один разряд, т.е. в выч);тающем счетТ

2 Т чике 15 записан код — = N . Импуль-, 2 сы с генератора 9 импульсов поступают через коммутатор 12 по выходу

b на списывание показаний вычитающего счетчика 15. Когда вычитающий счетчик 15 обнулится, на его выходе формируется импульс. Очевидно, мо- 50 мент появления этого импульса соотЯ ввтствует четверти периода U)t = — ..

Этот импульс по входу b коммутатора

11 поступает на запуск время-импульс 5 ного преобразователя 8, которым про-. изводится преобразование мгновенного значения напряжения U(f ). Код этоох, 566 6 напряжения поступает на блок 16 деления. Выходным импульсом вычитающего счетчика 15 код полупериода иэ суммирующего счетчика 13 через блок.

14 переноса снова вводится в вычитающий счетчик 15.

По полученным значениям 0(0) и

U — s блоке !6 деления определяют

;)1

2 для катушки индуктивности коэффициент добротности для конденсатора тангенс угла .потерь

0—

0(0)

Формула изобретения.

920566

ВнИИПИ Заказ 233

Тираж 219 Поднис цепи и к одному из входов первого коммутатора, последовательно соединенные время-импульсный преобразователь и блок деления, второй коммутатор, и блок управления, два выхода которого соответственно соединены с управляющими входами первого и второго коммутаторов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия, а также расширения функциональных возможностей, в него введены нуль-орган, суммирующий и вычитающий счетчики, блок переноса и третий коммутатор, причем вход нуль-органа соединен с общим выводом измерительной цепи и с другим входом первого коммутатора, выход которого соединен с входом время-импульсного преобразователя, а выход нуль-органа соединен со входом блока управления и с одним из входов второго коммутатора, выход последнего соединен с

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 управляющим входом время-импульсного преобразователя, а другой вход .второго коммутатора соединен с выходом вычитающего счетчика и с первым входом блока переноса, выход которого соединен с входом вычитающего .счетчика, счетный вход последнего и счетный вход суммируюшего счетчика соответственно соединены с выходами

10 третьего коммутатора, а управляющие входы блока переноса и третьего коммутатора соединены с третьим выходом блока управления, а вход третьего коммутатора соединен с другим

15 выходом время-импульсного преобра-! зователя.

Источники информации, принятые во внимание при, экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 374554, кл. G 01 R 27/26, 02.08.71.

2. Авторское свидетельство СССР

М 467302, кл. 6 Ol R 27/26, 11 ° 1.1 ° 72 °