Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника

Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВУХПОЛЮСНИКА, содержащее генератор синусоидального напряжения, один из зажимов которого подключен параллельно к зажиму измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных образцового двухполюсника , однородного одной из измеряемых составляющих комплексного сопротивления двухполюсника и измеряемого двухполюсника, выполненного в виде последовательной схемы замещения , примыкающему к образцовому двухполюснику , причем вершина соединения образцового и измеряемого двухполюсников заземлена , и к входу первого согласующего блока, выход которого, соединен параллельно с опорным входом первого фазочувствительного выпрямителя и с одним из входов первого блока деления и через первый блок .. умножения подключен к одному из входов блока разности , свободный зажим измеряемого комплексного сопротивле ,ния двухполюсника через второй согласующий блок подключен к второму входу блока разности, третий вход которого ; подсоединен к выходу второго блока умножения, вход которого соединен параллельно с опорным входом второго фазочувствительного выпрямителя и с одним из входов второго блока деления , выход блока разности подключен параллельно к информационным входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей, выходы которых подсоединены параллельно к вторым входам первого и второго блоков деления и к синхронизирующим входам первого и второго блоков умножения соответственно , выход первого блока деления через первый блок уравновешивания соединен с блоком индикации, а выход второго блока деления через второй блок уравновешивания соединен со вто (Л рым блоком индикации, управляющие выходы первого и второго блоков уравновешивания подключены к управляемым входам первого и второго блоков умножения соответственно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей,в него введены ВТОРОЙ образцовый двухполюсник , однородный второй измеряемой составляющей комплексного сопроINP тивления двухполюсника, третий согласующий блок, причем второй зажим геOt нератора питания соединен параллельо но с одним из зажимов второго образцового двухполюсника и с одним из Oi входов третьего согласующего блока, IND второй вход которого .подключен к вершине соединения второго зажима второго образцового; двухполюсника и измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, выходы первого и второго фазочувствительных выпрямителей соединены с первым и вторым образцовыми двухполюсниками соответственно .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК у 511 Я 01 Н 17/10 с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;

) .\

М ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3220708/18-21 (22) 23. 12. 80 (46) 30.06.,83. Бюл. Р 24 (72) P.М. Юмаев, Б.А. Памфилов и Д.A. Прокунцев (71) Пензенский завод-В-/3 при Заводе

ВЭМ (филиал Пензенского политехнического института) (53) 621.317.333(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р, 798626, кл. 6 01 R 27/02, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

9 855510, кл. G 01 R 17/10, 1979 (прототип) . (54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВУХПОЛЮСНИКА, содержащее генератор синусоидального напряжения, один из зажимов которого подключен параллельно к зажиму измерительной цепи, составленной иэ последовательно соединенных образцового двухполюсника, однородного одной из измеряемых составляющих комплексного сопротивления двухполюсника и измеряемого двухполюсника, выполненного в виде последовательной схемы замещения, примыкающему к образцовому двухполюснику, причем вершина соединения образцового и измеряемого двухполюсников заземлена, и к входу первого согласующего блока, выход которого соединен параллельно с опорным вхо- . дом первого фазочувствительного выпрямителя и с одним иэ входов первого блока деления и через первый блок -. умножения подключен к одному из входов блока разности, свободный зажим измеряемого комплексного сопротивле:ния двухполюсника через второй согла сующий блок подключен к второму входу блока разности, третий вход которого

ÄÄSUÄÄ 1026062 А подсоединен к выходу второго блока

l умножения, вход которого соединен параллельно с опорным входом второго фазочувствительного выпрямителя и с одним из входов второго блока деления, выход блока разности подключен параллельно к информационным входам. первого и второго фазочувствительных выпрямителей, выходы которых подсоединены параллельно к вторым входам первого и второго блоков деления и к синхронизирующим входам первого и второго блоков умножения соответст. венно, выход первого блока деления через первый блок уравновешивания соединен с блоком индикации, а выход второго блока деления через второй

C блок уравновешивания соединен со вторым блоком индикации, управляющие выходы первого и второго блоков урав еоееюкеееек подключены к упреелкелепл С входам первого и второго блоков умножения соответственно, о т л и ч а ю -Я. щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей,в него введены второй образцовый двухполюсник, однородный второй измеряе- мой составляющей комплексного сопро- тивления двухполюсника, третий согла- сующий блок, причем второй зажим ге.нератора питания соединен параллель- ЯЪ но с одним иэ зажимов второго образцового двухполюсника и с одним из входов третьего .согласующего блока, ОЪ второй вход которого .подключен к вершине соединения второго зажима второго образцового двухполюсника и измеряемого комплексного сопротив- е ления двухполюсника, выходы первого Ф и второго фаэочувствительных выпрямителей соединены с первым и вторым образцовыми двухполюсниками.соответ, ственно.

1026062

Изобретение относится к йзмерительной технике, а именно к измерению и контролю составляющих комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсников, Известно устройство для измерения, составляющих комплексного сопротивления двухполюсников, содержащее генератор синусоидального напряжения, включенный в диагональ питания измерительной цепи, составленной из по- 10 следовательно соединенных обраэцо вого двухполюсника и измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, причем вершина измерительной диагонали заземлена, а вершина диагонали питания, примыкающая к образцовому двухполюснику при последовательной

- схеме замещения измеряемого комплекс- ного сопротивления или к измеряемому комплексному сопротивлению при его параллельной схеме замещения, через . первый согласующий блок подключена параллельно к опорному входу первого фазочувствительного выпрямителя и первым входам первого и второго блоков деления и через фазовращатель к опорному входу второго фазочувствительного выпрямителя, выход которого соединен с вторым входом второго блока деления, второй вход первого блока деления подсоединен к выходу первого фазочувствительного выпрямителя, вершина диагонали питания, примыкающая к измеряемому комплексному сопротивлению двухполюсника при последовательной схеме эамеще- 35 ния или к.образцовому двухполюснику при его параллельной схеме замещения,.подключена к входу второго согласующего блока; выход которого соединен с информационными входами первого и второго фазочувcTBHTельных выпрямителей (1 ).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, . обусловленная отсутствием обратного 4 канала преобразования и "нулевого" режима в тракте формирования регулирующих воздействий.

Известно также устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника, содержащее генератор синусоидального напряжения, включенный в диагональ питания измерительной цепи, составленной иэ последовательно. соединенных образцового двухполюсника и из- 55 меряемого комплексного сопротивления двухполюсника, причем вершина измерительной диагонали заземлена,а вершина диагонали питания, примыкающая к образцовому двухполюснику при последовательной схеме замещения измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника или к изме= т ряемому комплексному сопротивлению двухполюсника при его параллельной схеме замещения, через первый согла сующий блок подключена параллельно к опорному входу первого фазочувствительного выпрямителя, к входу пер ного блока умножения, к первым входам первого и второго блоков деления и через фазоврайатель параллельно к входу второго, блока умножения и к опорному входу второго фазочувстВительного выпрямителя, вершина диагонали питания, примыкающая к измеряемому сопротивлению двухполюсника при последовательной схеме замещения измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника или к образцовому двухполюснику при параллельной схеме замещения, через второй согласующий блок подсоединена к одному из входов блока разности, второй и третий вхолы которого соединены с выходами первого и второго блоков умножения соответственно, выход блока разности подключен параллельно к информационным входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей соответственно, выходы которых подсоединены параллельно к опорным входам первого и второго блоков деления, к синусоидальным .входам блоков умножения и к первым входам блока обработки сигналов соответственно, выход которого подключен к образцовому двухполюснику, выход первого блока деления через первый блок уравновешивания соединен с блоком индикации, а выход второго блока деления через второй блок уравновешивания соединен с вторым блоком индикации, управляющие выходы первого и второго блоков уравновешивания подключены к управляемым входам первого и второго блоков умножения соответственно 2).

Недостатком указанного устройства является ограничение функциональных воэможностей, обусловленное наличием такого частотно-зависимого блока, как.фаэовращатель, который не позволяет обеспечить необходимую точность измерения в широком диапазоне частот.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей устройства, заключающееся в обеспечении необходимой точности измерения в достаточно широком частотном диапазоне.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника, содержащее генератор синусоидальйого напряжения, один из зажимов которого подключен параллельно к зажиму измерительной цепи, составленной иэ последовательно соединенных образцового двухполюсника, однородного одной из измеряемых составляющих комплексного, сопротивления двухполюсника и..изме- . ряемого двухполюсника, выполненного

1026062 в виде последовательной схемы замещения, примыкающему к образцовому двухполюснику, причем вершина соединения образцового и измеряемого двухполюсников заземлена, и к входу первого согласующего блока, выход которого соединен параллельно с опорным входом первого фазочувствительного выпрямителя и с одним иэ входов первого блока .деления и через первый. блох умножения подключен к одному из входов блока разности, свободный зажим измеряемого комплексного .сопротивления двухполюсника,через, второй согласующий блок подключен к второМу входу блока разности, тре- 35 тий вход которого подсоединен к выходу второго блока умножения, вход которого соединен параллельно c опорным входом второго фазочувствительного выпрямителя и с одним из входОв gp второго блока деления, выход блока разности подключен параллельно к информационным входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей, выходы "которых подсоединены падал- 25 лепьно к,вторым входам первого и второго блоков деления и к синхронизирующим входам первого и второго блоков умножения соответственно, выход первого блока деления через первый блок уравновешивания соединен с блоком индикации, а выход второго блока деления через второй блок уравновешивания - с вторым блоком индикации,управляющие выходы первого и второго блоков уравновешивания подключе-З5 ны к управляемым входам первого и второго блоков умножения соответственно, введены второй образцовый двухполюсник, однородный второй измеряемой составляющей комплексного 40 сопротивления двухполюсника, третий согласующий блок, причем второй зажим генератора питания соединен па- раллельно с одним иэ зажимов второго обРазцового двухполюсника и с одним 45 из входов третьего согласующего блока, второй вход которого подключен к вершине соединения второго зажима второго образцового двухполюсника и измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, выходы первого

H .второго фазочувствительных выпря; мителей соединены с первым и вторым образцовыми двухполюсниками соответственно.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2векторная и круговая диаграммы для измерительной цепи, когда исследуе-, мый двухполюсник имеет,.например, 60 последовательную схему- замещения с емкостным характером и когда в качестве образцовых двухполюсников выбраны емкостный и реэистивный двухполюсники соответственно. 65

На фиг. 2 обозначены:о(., 6, ф и oft Pg Я вЂ” траектории перемеще. ния потенциальных точек с и d npu вариации параметров измерительной цепи; 3 „ — предельная траектория перемещения потенциальных точек с и d по о(с и Q, .Uab- вектор напряжения питания измерительной цепи;

-0 0 - вектор падения напряжения, снимаемого с измеряемого двухполюсника; 0,3 U - вектор падения напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника, однородного активной составляющей <измеряемого комплексного сопротивления (KC) двухполюсника; Uqg 0»„- вектор падения напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника, однородного емкостной составляющей измеряемого КС двухполюсника; 0 .вектор компенсирующего напряжения;

Up .- вектор разностного напряжения между векторами Ю» и О»,, - фазовый сдвиг Up относительно Ое;

У- фазовый сдвиг О „относительно де.

Анализируя круговую и векторную диаграмчы, изображенные на фиг. 2, можно отметить, что при выполнении условия

0 з!п Ч .» 0 падение напряжения на активной составляющей КС двухполюсника (2)

Qx kvo где 0КХо K U»x(K< — коэФФициент передачи йо напряжению Ц ).

Добиться выполнения уравнения (1) можно, изменяя. величину Ugy,. В то же время 0а.„можно переписать в следующем виде:

0 = ---"-- В Щл (3)

"> - а так как Овд = Uy, то выражение (3) можно переписать

U x

=- - 0 = U« . ()

Тогда о„ " Фсз (5) т.е.

RX -R "К где 8 =4g - образцовый двухполюсник, служащий для выбора предела измерения по активной составляющей комплексного сопротивления.

Выражение для реактивной составляющей измеряемого KC двухполюсника

1026062 можно получить, выполнив следующие условия:

Uрсоь f ° 0; (6)

„лакун К (7) 5 теее Xg К Xp где К - коэффициент передачи по

2 напряжению U 10

Х - образцовый двухполюсник, служащий для выбора предела измерения по реактивной составляющей комплексного сопротивления.

Как следует из уравнений (5) и (7), в результаты отсчета по измеряемым составЛяющим КС двухполюсника не войдет частота, так как образцовые двухполюсники однородны йх и Х .

Выражение. (5) и (7) справедливы и !О для измеряемого KC двухполюсника с индуктивным характером. В этом случае в качестве реактивного образцового двухполюсника необходимо испольэовать индуктивность. 25

-Устройство для измерения составляющих KC двухполюсника, прецставленное на фиг. 1, содержит генератор

1 синусоидального напряжения, измерительную цепь 2, составленную из 30 последовательно включенных первого образцового двухполюсника 3, изме. ряемого KC двухполюсника 4 и второго образцового двухполюсника 5, первый, второй и третий согласующие бло- 5 ки б, 7, 8 и блоки 9 и 10 умножения, с коэффициентами передачи (1, блок 11 раэнОсти, фаэочувствительныЕ выпрямители (ФЧВ) 12 и 13, блоки 14 и 15 деления, блоки 16 и 17 уравновешивания, блоки 18 и .19 индикации.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение U z снимаемое с образцового двухполюсника 3, через согласующий блок б поступает одновременно 45 на информационный вход блока 9 умножения, на опорные входы фаэочувствительного выпрямителя 12 и блока 14 деления.

Напряжение Up8 снимаемое с измеряемого KC двухполюсника 4, через согласующий блок 7 подается на один из входов блока 11 разности. Напряжение @b = Uc " U снимаемое с образцового двухполюсника 5, через согласующий блок 8 (в качестве которого можно использовать дифференциальный усилитель с большим входным сопротивлением) подается одновременно на.информационный вход блока

10 умножения, опорные входы фазочувствительного выпрямителя 13 и блока

15 деления.

Сигналы с выходов блоков 9 и 10 умножения, пропорциональные

Ugq= К 0„ и U > — Кч ОкХ> поступают на второй и третйй входы блока 11 разности. На выходе блока 11 разности формируется сигнал, пропорциональный U<= Ux,. U2!!, который одновременно подается на информационные входы

ФЧВ 12 и 13. Сигналы с выходов. блока

11 и ФЧВ 12, пропорциональные Ui> sinai и Ui!cosbib, поступают одновременно на информационные входы блоков 14 и

15 деления, на синхронизирующие входы блоков 9 и 10 умножения и на управление образцовыми двухполюсниками 3 и 5. На выходах блоков 14 и

15 деления (a качестве которых могут быть использованы амплитудные анализаторы) получаем сигналы в Виде кодов чисел Лролорииоиальиые -а>т> — .

I и со>р ас и, которые nocyy U>b пают на входы блоков 16 и 17 уравновешивания и осуществляют изменение коэффициентов передачи блоков

9 и 10 умножения до получения на выходах ФЧВ 12 и .13 нулевых значений сигналов.

Применение изобретения обеспечивает по сравнению с известными более широкие функциональные возможности, заключающиеся в обеспечении необходимой точности измерения в широком диапазоне частот, что позволит использовать предлагаемое устройство в радиотехнических системах измерения.

1026062

Составитель В. Стукан

Редактор Н. Безродная Техред М, Тепер Корректор

Заказ 4552737 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по Делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгорсщ, ул. Проектная, 4