Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1954893 (6l ) Дополнительное к авт. свив-ву (22) Заявлено 16. 03. 81 (21) 3261511/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.08,82. Бюллетень М 32

Дата опубликования описания 02. 09. 82 (5В)М. Кл.

G 01 R 27/02

3Ьаударстнапвй квмнтнт

СССР аа авлаи нзойрвтеннй н отнрытнЯ (53) УДК621. 317.. 1 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.Н. Чинков, Г.К. Кальянов и С.А. Кравченк яу. "<) 1ф "си,:. .

ИНТЕ% Иб- т ) а

1 ймжп .н -"

Я(ВММЭТИ 4. (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЦИХ

КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения активной и реактивной составляющих комплексных сопротивлений или пассивных двухполюсных электрических цепей.

Известны способ и устройство для контроля параметров электрической це" пи, в состав которого входит источник образцового напряжения и образцовые то резисторы (! 3 ..

Недостатком такого устройства яв- ляется Невысокая точность, обусловленная методическими погрешностями, и низкое быстродействие иэ-за необходимости перестройки либо параметров измерительной цепи, либо частоты источниica образцового напряжения, причем диапазон частот должен быть достаточ- но широким.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения составляющих комплекс- .

2 ного сопротивления, содержащее последовательно соединенные генератор сину,соидального напряжения и преобразователь сопротивление-напряжение, временной дискриминатор, нулей и максимумов синусоидального напряжения, амплитудный детектор, аналоговое запоминающее устройство, логометр, электронный ключ и переключатель с двумя парами переключающих контактов, причем входы временного дискриминатора и амплитудного детектора объединены между собой и подключены к одному подвижному контакту переключателя, выход амплитудного детектора связан с первым входом логометра, второй вход которого через аналоговое запоминающее устройство и электронный ключ, подключенный также к выходу временного дискриминатора, соединен с другим подвижным кон тактом переключателя, две пары неподвижных контактов которого объединены между собой и подключены к выходам ге1нератора синусоидального напряжения

3 95489 и преобразователя сопротивление-напряжение (23.

Недостатком этого устройства явля,ется невысокая точность и ограниченный частотный диапазон. Невысокая точ- 5 ,ность обусловлена тем, что измерение в этом устройстве осуществляется по мгновенным значениям сигнала. Такой метод имеет низкую, практически нуле-. вую, помехозащищенность от влияния 1Î внешних помех и высших гармоник в измерительных сигналах. Определенную погрешность вносит и запоминающее устройство, которому присуща динамическая погрешность. Частотный диапазон 15 ограничен динамическим диапазоном запоминающего устройства, 3

I 4 тектор 4, временные дискриминаторы 5 и 6, блок 7 деления, детектор 8 среднего значения, электронный ключ 9, формирователь 10 временных интервалов.

Выход генератора 1 синусоидального напряжения подключен к точке, объединяющей вход преобразователя 2 сопротивление - напряжение и первый вход . блока 3 управления. Второй вход блока 3 управления соединен с выходом преобразователя 2 сопротивление - напряжение, который имеет кроме того зажимы для подключения исследуемого сопротивления Z . Блок 3 управления имеет три выхода, первый из которых подключен к точке, объединяющей входы амплитудного детектора 4, соединенного с первым входом блока 7 деления, и первого временного дискриминатора 5.

Второй выход блока 3 управления соединен с точкой, объединяющей входы второго временного дискриминатора 6 и электронного ключа 9, подключенного через детектор 8 среднего значения к второму входу блока 7 деления. Третий выход блока 3 управления и выход каждого из временных дискриминаторов 5 и 6 подключен к соответствующим входам формирователя 10 временных интервалов, выход которого соединен с управляющим входом электронного ключа 9. а

Цель изобретения " повышение точности и расширение частотного диапазона.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения co" ставляющих комплексного сопротивле" ния, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального напряжения, выход которого соединен с входом преобразователя сопротивление-напряжение и с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом преобразователя сопротивление - напряжение, а первый выход блока управления через амплитудный детектор соединен с первым входом блока деления, второй выход

35 соединен с управляющим входом электронного ключа и с входом первого временного дискриминатора, введены второй временной дискриминатор, де.тектор среднего значения и формирователь временных интервалов, каждый из трех входов которого соответственно соединен с третьим выходом блока управления, с выходом первого временного дискриминатора и с выходом второго временного дискриминатора, а выход формирователя временных интервалов через электронный ключ соединен с входом детектора среднего значения, выход которого соединен с вторым входом блока деления.

На фиг. 1 приведена функциональная электрическая схема устройства; на фиг. 2 " временные диаграммы, поясняющие его принцип действия.

Устройство содержит генератор l синусоидального напряжения, преобразователь 2 сопротивление-напряжение, блок 3 управления, амплитудный де"

Устройство работает следующим образом.

Предлагаемое устройство имеет два режима работы: измерение составляющих комплексного сопротивления и измерение составляющих комплексной проводимости, Режимы работы задаются блоком 3 управления, который служит для переключения выходных сигналов и для перестройки режима работы формирователя 10 временных интервалов.

Пусть напряжение и ток на измеряемом сопротивлении Zq (фиг. 2,а) описываются выражениями

U(t) = v sinwt;

i(t) = 1щsin(wt - t), где У„,, 1,„ " амплитуды соответственно синусоидального напряжения на выходе генератора 1 синусоидального напряжения и тока в цепи Z„;

М " угол сдвига фаз, равный аргументу комплексного сопротивления Z„, 5 954893 6

Обычно ток 1(t) преобразуют в про- . чения формируется постоянное напряжепорциональное напряжение Uz(t) на об- ние Ц4с, пропорциональное среднему разцовом сопротивлении Рв, включенном значению сигнала U„(t) т.е.

r последовательно с сопротивлением Z

UX() = V S1ll(Lut - Ч ) а

3f

7(Ч„= К вЂ” у 13 ь.1п a)t d (иА)=

1 где

= К,„cong 1л

ply

Х

К

Ч ср= т% 1916 &t а(ыи=

3 I

= К, . — «ВИЛ 9, Ъ| а на выходе блока 7 деления сигнал

У1м2х кдъ 8 Ч!

4 Ф *1 О

Этот сигнал пропорционален реактивной составляющей Х измеряемого комплексII = "лЫ.

В режиме измерения составляющих комплексного сопротивления напряже- з ние u„(t) по первому выходу блока 3 управления подается на входы амплитудного детектора 4 и временного дискриминатора 5, а напряжение U(t) по второму выходу блока 3 управления - на входы электронного ключа 9 и времен-: ного дискриминатора 6.

Амплитудный детектор 4 формирует постоянное напряжение Уд, пропорциональное амплитуде напряжения Ох, 20 т.е. „а,ч д pq 1T!x х где Кд „- коэффициент преобразования амплитудного детектора 4.. 25

Напряжение V подается на первый вход блока 7 деления.

Временные дискриминаторы 5 и 6 выделяют моменты перехода через нули и ,максимумы соответственно напряжений 3О

U>(t) и U(t) и в эти моменты формируют управляющие сигналы, поступающие в формирователь 10 временных интервалов. Формирователь 10 временных интервалов по этим управляющим сигналам се" лективно, в зависимости от измеряемого параметра, формирует соответствую" щий временной интервал, в течение которого открывается электронный ключ 9.

В течение открытого состояния электронного ключа 9 на второй вход блока 7 деления подается напряжение U(t) с второго выхода блока .3 управления.

Так, при измерении активной составля.ющей комплексного сопротивления гхФор- .

В результате электронный ключ 9 на каждом периоде открывается на время (t -t„) и на детектор 8 средМ него значения поступает кусочно-гар« монический сигнал И „(t) (фиг. 2,б), на выходе:детектора 8 среднего знагде К*1- коэффициент преобразования детектора 8 среднего значения.

Напряжение V ïîäàåòñR на второй вход блока 7 деления, на выходе которого образуется сигнал, равный отношению двух напряжений

1 — "Р1 K*g -г. Ч k R

V KbiRO 2

;К где k - коэффициент пропор

К R-2л циональности.

Таким образом, выходной сигнал блока 7 деления пропорционален актив .ной составляющей R измеряемого комп лексного сопротивления Zz, Аналогично работает устройство при измерении реактивной составляющей комплексного сопротивления Z . Отличие состоит только в том, что формирователем 10 временных интервалов на каждом периоде выделяется временной интервал между ближайшими переходами напряжений u(t) и U (t) через максимумы и на детектор 8 среднего значения подается кусочно-гармонический сигнал 0 () (фиг. 2,в). Нв выходе детектора 8 среднего значения форми,руется постоянное напряжение

Ч

Х<ср

Ъ

Ч х 1 од

Ч„

ДЯ. О У К >)(со5 Ч» К а

К

Ч sill Ч=К Ь 23i К „х

Формула изобретения

*Ч. Om„ и V

7 95489 ного сопротивления Ех. Характер соЪ ставляющей Х определяется знаком вы" ходного напряжения детектора 8 среднего значения, который зависит от знака фазового сдвига V . 5

В режиме измерения составляющих комплексной проводимости блоком 3 управления меняются цепи прохождения сигналов 0(t), 0„(й) и режим работы формирователя 10 временных интервалов)0

В этом режиме напряжение Q(t) no пер" вому выходу блока 3 управления подается на входы амплитудного детектора 4 и временного дискриминатора 6, а напряжение Uq(t) по второму выходу бло- 15 ка 3 управления - на входы электронного ключа 9 и временного дискриминатора 6. В этом случае на выходе амплитудного детектора 4 формируется постоянное напряжение ю ч,, к„„.ч

Временные интервалы, задаваемые, формирователем 10 временных интерва" лов, выделяются следующим образом: между переходами через нуль напряжения U(t) и ближайшими к ним переходами через максимум напряжения 0„(t) при измерении активной составляющей полной проводимости, между переходами через ближайшие максимумы.напряжений 30

0(.й) и 0„(й) " при измерении реактивной составляющей полной проводимости. В результате через электронный ключ 9 на вход детектора 8 средних значений поступает либо сигнал Ugq(t) в первом случае, либо сигнал Qgt) во втором случае. Этим сигналам соответствуют постоянные напряжения на выходе детектора 8 среднего значе3 ния Ю

ji g

О

Ао Чп, Jхсоэ Ч;

-+М 1

V<< -- К = ) Ч „е1п (u>S Ч)Я(итф а на выходе блока 7 деления образуются сигналы где К„= — коэеоициент пропер*1 циональности, Таким образом, выходные сигналы блока 7 деления пропорциональны активной или реактивной составляющим полной проводимости.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает повышение точности, так как в.нем измерения основаны на интегральной обработке сигналов, а не на обработке мгновенных значений. Это уменьшает влияние помех и высших гармоник в сигналах. Кроме того, в предлагаемом устройстве исключается динамическая погрешность запоминающего устройства.

Предлагаемое. устройство обеспечивает расширение частотного диапазона, которое также связано отсутствием в нем запоминающего устройства, динамический диапазон которого существенно зависит от частоты измерительных сигналов.

Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального напряжения, выход которого соединен с входом преобразователя сопротивление - напряжение и с первым входом блока управления, второй вход которого соединен с выходом преобразователя сопротивле" ние - напряжение, а первый выход блока управления через амплитудный детектор соединен с первым входом блока деления, второй выход соединен с управляющим входом электронного ключа, и с входом первого временного дискриминатора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, в него дополнительно введены второй временной дискриминатор, детектор среднего значения и формирователь временных интервалов, каждый иэ

954893

9 входов которого .соответственно соединен с третьим выходом блока управле- . ния, с выходом первого временного дискриминатора и с выходом второго временного дискриминатора, а выход 5 формирователя временных интервалов через электронный ключ. соединен с входом детектора среднего значения, выяод которого соединен с вторым входом блока деления. !

О

1 10

Источники ин9ормав ии, принятые во внимание при экспертизе

Р

l. Авторское свидетельство СССР

Ю 177969, кл. G 01 R 27/00, 1е64.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2917943/18-21, кл. G Ol R 27/00, 05.05.80

: 954893

1"

1 .

Составитель Л. Сотникова

Редактор И.,Тыкей Техред Ж.Кастелевич Корректор Г. Огар

Заказ 1251 5 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113036 Иосква Ж-35 Рамвская наб. д. 4/5

««ав«»евевев««ев«»«евЬЛвев«ва»»««вФ «»Вйв»«ъ «««а ва»»»«»«д«««а «»»««в»» филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4