Устройство для определения параметров эквивалентной схемы двухполюсника

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()945823

Ф

Ъ (61 } Дополнительное к авт. свил-ву (22)Заявлено 16.01.81 (21) 323852 /18-21 с присоединением заявки М (23 ) П р и ори тет (5I)M. Кл.

G 01 R 27/02

Гооударстекнны6 комнтет

Опубликовано 23. 07. 82 ° Бюллетень Р1е 27

Дата опубликования описания 25.07.82 оо делен нзобретеннй и открытий (53) УДК 621 317.

733(088.8) (72) Авторы изобретения

О.Б: Гусев, В.А. Кораблев и А.Н. Лаврентьев

l . с

Ленинградский институт авиационного прибор4 rроeния (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ЭКВИВАЛЕНТНОЙ СХЕМЫ ДВУХПОЛОСНИКА

Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано для измерения параметров эквивалентов антенн, магнитострикционных пьезоэлектрических акустически нагруженных преобразователей, входных и выходных цепей различных электронных устройств.

Известны устройства для определе о ния параметров эквивалентной схемы электрических двухполюсников, основой которых является трансформаторный мост, содержащий высокочастотный генератор, индикатор баланса, симметри15 рующие и развязывающие трансформаторы, токозадающие сопротивления, эталонные регулируемые активное и реактивное сопротивления.

При помощи этих устройств, являющихся измерителями полных сопротивлений, сначала экспериментально определяют частотные характеристики активной и реактивной составляющих комплексной проводимости или сопротивления измеряемого двухполюсника. Затем по измеренным характеристикам вычисляют параметры электрической эквивалентной схемы измеряемого двухполюсника (1), Недостатками устройств являются трудоемкость и сложность процесса определения параметров эквивалентной схемы двухполюсника, так как измерение частотных характеристик произво-дится, как правило, по точкам, т.е. последовательно в каждой точке частотного диапазона, а определение параметров эквивалентной схемы требует дополнительных вычислений. Кроме того, производимый в процессе измерений баланс амплитуд и фаэ обуславливает сложность используемой аппаратуры, а также низкую производительность измерений.

Недостатком является также ограниченный диапаЗон измерений по частоте.

Это обуславливается, в основном, 3 9 582 трудностями выполнения регулируемого эталонного эквивалента в широкой полосе частот без комплексных потерь.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство мостового типа, осуществляющее непосредственное определение параметров эквивалентной схемы двухполюсника и содержащее четырехплечевой мост, в >0 диагональ питания которого включен широкодиапазонный генератор гармонических сигналов, а в измерительное плечо включен двухполюсник, параметры которого определяются. В эталонное плечо включен эквивалент с регулируемыми эталонами, в каждое из двух токозадающих плеч включено го резистору, одно из которых выполнено регулируемым; в измерительную диагональ включен индикатор сравнения модуля и фазы напряжения 2).

Недостатками известного устройства являются ограниченный частотный диапазон измерений, низкие точность и производительность измерений.

Ограничения измерения по частоте обуславливаются физической невозможностью выполнения регулируемого эта. лонного эквивалента в виде сосредоточенных постоянных L С и R e широкой полосе частот.

Недостаточная точность объясняется изменением чувствительности мостовой

3 схемы вследствие взаимосвязей ветвей уравновешения. Производительность

Ф измерений низка, поскольку для определения параметров с числом элементов больше двух требуются дополнитель с ные вычисления.

Для каждой конкретной структуры эквивалентной схемы измеряемого двухполюсника, а соответственно и регулируемого .эталонного эквивалента, существуют оптимальныи диапазон частот, 45 в котором возможна практическая реализация регулируемого эталонного эквивалента с минимальными комплексными потерями.

Цель изобретения - расширение диапазона частот измерения, повышение точности и производительности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство определения параметров эквивалентной схемы двухполюсника, содержащее мост с измерительной ветвью, состоящей из последовательно соединенных токозадающего

3 4 нерегулируемого резистора и клемм для подключения измеряемого двухполюсника, и эталонной ветвью, состоящей из последовательно соединенных токозадающего переменного резистора и регулируемого эталонного эквивалента измеряемого двухполюсника, выход которого соединен с одной из клемм и общей шиной, измерительный генератор гармонических сигналов, подключенный параллельно измерительной ветви, индикатор, подключенный в измерительную диагональ моста, введены последовательно соединенные частотный модулятор и эталонный генератор гармонических сигналов, выход которого подключен параллельно эталонной ветви, второй частотный модугятор, выход которого соединен с входом измеритель.ного генератора гармонических сигналов, генератор синхронизирующих сиг". налов, выходы которого соединены соответственно с входами частотных модуляторов и индикатора.

Введение новых элементов позволяет производить сравнение частотных характеристик пропорциональных модулям комплексных сопротивлений измеряемого двухполюсника и регулируемого эталонного эквивалента измеряемого двухполюсника в полосе частот, поскольку для цепей минимально фазовых частотная характеристика модуля входного сопротивления однозначно связана с фазочастотной характеристикой. Это приводит к повышению производительности измерений. За счет введения эталонного генератора качающейся частоты с диапазоном частот, отличным от диапазона частот измерения измерительного генератора качающейся частоты, расширяется диапазон измерений по частоте. Диапазон частот эталонного генератора качающейся частоты выбирается оптимальным для выполнения регулируемого эталонного эквивалента измеряемого двухполюсника из сосредоточенных элементов L, С и R с минимальнымми паразитными реактивностями.

Питание мостовой цепи двумя частотами позволяет существенно уменьшить взаимосвязь во всем диапазоне измерений, а также обеспечить максимальную чувствительность к измеряемым параметрам.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

5 9

Устройство содержит измерительный генератор 1 гармонических сигналов, нерегулируемый токозадающий резистор

2 (R1), клеммы 3 для подключения измеряемого двухполюсника, регулируемый токозадающий резистор 4 (R ), регулируемый эталонный эквивалент 5 измеряемого двухполюсника, измеритель б частотных характеристик, частотный . модулятор 7, частотный модулятор 8, эталонный генератор 9 гармонических сигналов и генератор 10 синхронизирующих сигналов.

Величины токозадающих резисторов выбирают, исходя из условий 4 Щ2 1Zx(j )/ где tJ — масштабный коэффициент;

I7 (ф - усредненное значение мох) дуля комплексного сопротивления двухполюсника.

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал с линейной частотой модуляции с выхода измерительного генератора 1 гармонических сигналов через нерегулируемый токозадающий резистор 2 подается через клеммы 3 на измеряемый двухполюсник, который подключается к клеммам 3. Высокочастотное напряжение с клемм измеряемого дьухполюсника подается на первый вход измерителя б частотных характеристик. Амплитуда этого напряжения пропорциональна модулю комплексного сопротивления измеряемого двухполюсника. Одновременно высокочастотный сигнал с выхода эталонного генератор в 9 гармонических сигналов через регулируемый токозадающий резистор 4 подается на регулируемый эталонный эквивалент 5 измеряемого двухполюсника и с него подается на второй вход измерителя б частотных характеристик. Амплитуда этого напряжения пропорциональна модулю комплексного сопротивления регулируемого эталонного эквивалента 5. Для работы устройства необходим генератор 10 синхронизирующих сигналов, выходы которого соединены соответственно с, входами частотных модуляторов и ин.дикатора.

Задача определения параметров эквивалентных схем двухполюсников (например, акустически нагруженных пьезопреобразователей, изготовленных из сильных пьезоэлектриков, типа пьезокерамики или ниобата лития) заключается в сравнении частотных

Формула изобретения

Устройство для определения параметров эквивалентной схемы двухполюсника, содержащее мост с измерительной ветвью, состоящей из последовательно соединенных токозадающв45823 характеристик пропорциональных модулям комплексных сопротивлений эталонного эквивалента 5 и измеряемого двухполюсника. Изменяя величины элементов регулируемого эталонного эквивалента 5, добиваются максимальной идентичности частотных характеристик.

Значения индуктивностей, емкостей и сопротивлений, считанные со шкал

1р регулируемого эталонного эквивалента, и есть искомые параметры эквивалентной схемы измеряемого двухполюсника.

Таким образом, введение в устройts ство эталонного генератора гармонических сигналов двух частотных модуляторов и генератора синхронизирующих сигналов позволяет; а) расширить диапазон измерений ур по частоте, так как в устройстве осуществлено раздельное питание эталонной и измерительной ветви с разными частотными диапазонами, что позволяет выбрать диапазон частот этар5 лонного генератора гармонических сигналов оптимальным для выполнения регулируемого эталонного эквивалента с минимальными комплексными потерями; б) повысить производительность измерений, так как появляется возможность сравнения частотных характеристик, пропорциональных модулям комплексных сопротивлений измеряемого . двухполюсника, и регулируемого эта35 лонного эквивалента в диапазоне частот; в) повысить точность, так как осуществляется раздельное питание измерительной и эталонных ветвей двумя частотами, что не только существенн уменьшает взаимосвязь ветвей во всем диапазоне измерений, но и обеспечивает максимальную чувствительность к измеряемым параметрам, при этом отсутствуют диссипативные поте45 ри в элементах регулируемого эталонного эквивалента;

r) осуществить экспериментальный структурный синтез многоэлементных двухполюсников.

945823

Составитель В. Семенчук

Редактор Г. Кацалап Техред 3. Палии Корректор О. Билак

Заказ 5325/6 Тираж 717 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, ro нерегулируемого резистора и клемм для подключения измеряемого двухполюсника, и эталонной ветвью, состоящей из последовательно соеди-, ненных токозадающего переменного резистора и регулируемого эталонного эквивалента измеряемого двухполюсника, выход которого соединен с одной из клемм для подключения измеряемого двухполюсника и общей шиной, измерительный генератор гармонических сигналов, подключенньй параллельно измерительной ветви и индикатор, подключенный в измерительную диагональ моста, о т л и ч а ю щ е е с я

° тем, что, с целью расширения диапазона частот измерения, повышения точ— ности и производительности, в него введены последовательно соединенные частотный модулятор и эталонный генератор гармонических сигналов, который подключен параллельно эталонной ветви, второй частотный модулятор, выход которого соединен с входом измерительного генератора гармонических сигналов, генератор синхронизирующих сигналов, выходы которого соединены соответственно с входами частот10 ных модуляторов и .индикатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фрадин А.З. и Рыжков Е.В. Измерение параметров антенно-фидерных устройств, M., "Связь!, 1972.

2. Меерсон А.М. Радиоизмерительная техника, М.-Л., "Энергия", 1967, с. 202.