Измеритель импеданса

Измеритель импеданса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИЗМЕРИТЕЛЬ ИМПЕДАНСА, содержащий последовательно соединенные , первые повторитель напряжения и вычитающий блок, фильтр нижних .частот и первью измерительный прео ; раэователь напряжение-ток и пов (тЪритель,..вторые измерительный преобразователь напряжение-ток и повторитель напряжения, задатчик рограммно-измейяющегося постоянного напряжения, соединенный с вторым входом первого в питаищего .блока, генератор гармонических колебаний. подключенный к опорному входу блока фазочувствительных детекторов, и отсчетные блоки, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, в него введены три фиксатора уровня, четыре ключа и тактовый генератор, причем вход второго измерительного преобразователя напряже 1ие-ток через первый ключ подсоединен к выходу генератора гармонических колебаний или к общей шине, выход второго повторителя напряжения соединен с первьм входом второго вычитающего блока непосредственно , а с вторым - через вторсЛ ключ и первый фиксатор уровня, выход второго вычитающего блока соединен с сигнальным входом блока фазочувствительных детектсфов, выходы которого через третий ч четвертый ключи и соответственно через второй и третий фиксаторы уровня ;соединены с отсчетными блоками, управляющие входы ключей соединены ,с выходом тактового генератора. СП а: ф

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) 4 01 R 27 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3407652/18-.21 (22) 11.03.82 (46) 23.11.83. Еюл. Р 43 (72) С.П.Новицкий и И.И.Буренков (71) Институт химии твердого тела и -переработки минерального сырья

Сибирского отделения AH СССР (53) 621.317.73(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 300835, кл. 6 01 R 17/10, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 684465, кл. С) 01 R 27/00, 1979 (прототип) ° (54}(57) ИЗМЕРИТЕЛЬ ИМПЕДАЯСА, содержащий последовательно соединенные,первые повторитель напряжения и вычитающий блок, фильтр нижних .частот и первые измерительный прео()раэователь напряжение-ток и пов тЬритель,"вторые измерительный преобразователь напряжение-ток и повторитель напряжения, задатчик программно-изменяющегося постоянного напряженйя, соединенный с вторым входом первого вычитающего .блока, генератор гармонических колебаний, подключенный к опорному входу блока: .фазочувствительных детекторов, и отсчетные блоки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, в него введены три фиксатора уровня, четыре ключа и тактовый генератор, причем вход второго измерительного преобразователя напряжение-ток через первый ключ подсоединен к выходу генератора гармонических колебаний или к общей шине, выход второго повторителя напряжения соединен с первым входом второго вычитающего блока непосредственно, а с вторым - через второй ключ и первый фиксатор уровня, g выход второго вычитающего блока соединен с сигнальйым входом блока фазочувствительных детекторов, выходы которого через третий и четвертый ключи и соответственно через второй и третий фиксаторы уровня Я соединены с отсчетньми блоками, управляющие входы ключей соединены ,с выходом тактового генератора.

105б079

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для изучения свойств электрических объектов при одновременной поляризации их постоянным током. 5

Известен измеритель импеданса, в котором производится одновременное . задание измерительного режима по постоянному и переменному току, представляющий собой сочетание мо- 10 ста переменного тока с ручным уравновешиванием и устройства задания и регулирования программно-изменяющегося постоянного напряжения (lj.

Яедостатком этого устройства является низкая точность измерения.

Известен измеритель импеданса, . содержащий последовательно соединенные первые повторитель напряжения и вычитающий блокр фильтр нижних частот и первый измерительный преобразователь напряжение-ток и повторитель напряжения, задатчик программно-изменяющегося постоянного напряжения, соединенный с вторым входом первого вычитающего блока, генератор гармонических колебаний, подключенный к опорному входу блоха

Фазочувствительных детекторов, и от- счетные блоки f2) .

Яедостатками известного устройства являются низкие точность и быстродействие в области низких частот из-за необходимости использования цепей разделения постоянной и переменной составляюших напряжения, снимаемого с объекта измерения.

Целью изобретения являетая повышение быстродействия и точности измерения. 40

Поставленная цель достигается тем, что измеритель импеданса, содержащий последовательно соединенные первые повторитель напряжения и вычитающий блок, Фильтр нижних ча 45 стот и первые измерительный преобразователь напряжение-ток и повторитель, вторые измерительный преобразователь напряжение-ток и повторитель нащ?Яженнн эадатчик програм- 50 мно-изменяющегося постоянного напряжения, соединенный с. вторым входом нервого вычитающего блока, генератор гармонических колебаний, подключенный к опорному входу блока Фазочувствительньи детекторов, и отсчетные: блоки., введены три Фиксатора уровня, четыре ключа и тактовый геиератор, причем вход второго измерительного преобразователя нарряжеиие-ток через первый ключ подсоедйиен к выходу генератора гар" ионических колебаннй или к общей ,шине, выход второго иОвторителя напряженая соединен с первым входом второго вычитающего блока непосредотвеина, а с вторым - через второй ключ и первый фиксатор уровня, выход втарого вычитающего блока соединен с сигнальным входом блока фазочувствительных детекторов, выходы которого через третий и четвертый ключи и соответственно через второй и третий фиксаторы уровня соединены с отсчетными блоками, управляющие входы ключей соединены с выходом тактового генератора.

Яа Чертеже представлена блок-схема измерителя импеданса.

Измеритель импеданса содержит исследуемый объект, в частности электрохимическую измерительную ячейку 1 с исследуеьщм раствором, в который погружены электрод сравнения 2, вспомогательный 3, рабочий 4 и поляризующий 5 электроды. Последний из них для исключения попадания образующихся на нем продуктов реакции в объеме раствора отделен от основного объема ячейки пористой диафрагмой б.

Блок автоматического регулирования потенциала содержит последовательно соединенные первые повторитель напряжения 7 и вычитающий блок 8, Фильтр нижних частот 9 и первый измерительный преобразователь напряжение-ток 10, причем рабочий электрод 4 подключен к общей шине измерителя, вход первого повторителя напряжения 7 - к электроду сравнения 2, а выход первого измерительного преобразователя напряжение-ток — к поляризующему электроду 5, а второй, вход вычитающего блока 8 - к задатчику программноизменяющегося постоянного напряжения,11. Вспомогательный электрод 3 через второй измерительный преобразователь напряжениеток 12 и первый ключ 13 . подключен к генератору гармонических колебаний 14 или к общей шине, а через второй повторитель напряжения 15 и вычитающий блок 16 — к сигнальному входу блока Фазочувствительных детекторов 17. Второй вход вычитающего блока lб соединен с выходом повторителя напряжений 15 через первый Фиксатор уровня 18 и второй ключ .19. Выходы фазочувствительных детекторов 17 соединены соответственно через третий 20 и четвертый 21 ключи, второй 22 и третий 23 фиксаторы уровня с отсчетными блоками 24 и 25. Опорный вход блока фазачувствительных детекторов 17 подключен к генератору гармонических колебаний 14, а управляющие входы ключей 13, 19, 20 и 21 к тактовому генератору 46.

Измерительный сигнал U< снимается с участка ячейки между вспомогательным 3 и рабочим 4 электродами и всегда содержит некоторую посто1056079

Составитель В.Стукан

Редактор П.Коссей Техред М.Костик Корректор Г.Решетник

Заказ 9294/37 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. Ужгород, ул. Нроектная, 4 янную состанляющую 0, а при поляризации рабочего электрода переменным током - и переменную составляющую

0Я О„М, Е4, где 0О - напряжение генератора гармонических колебаний 14;

К - коэффициент передачи измери32 тельного преобразователя напряжение-ток 12;

Zg — импеданс электрохимической ячейки,,практически равный импедансу границы рабочий электрод -, раствор.

Измеритель импеданса работает н двухтактном режиме.. В одном из тактов - такте запоминания постоянной составляющей измерительного сигнала 0д - ключ 13 подсоединяет вход измерительного преобразонаетля на- 20 пряжение-ток 12 к общей шине, ключ

19 открыт и соединяет выход повторителя напряжения 15 .с входом фиксатора уровня 18, а ключи 20 и 21 закрыты. При этом переменная составля- 25

r ющая в измерительном сигнале Uq отсутствует и в фиксатор уроння 18 поступает лишь постоянная составляющая напряжения Ug = U4 = . Напряжение на выходе вычитающего блока 16 30 равно нулю; так как

16 Й % 18 9

В следующем такте — такте измерения импеданса - ключ 13 соединяет выход. источника гармонических колебаний 14 с входом измерительного преобразоватеЛя 12, ключ 19 закрыт, а ключи 20 и 21 открыты, напряжение генератора гармонических колебаний

140 поступает через ключ 13 н измерительный преобразователь 12, где из него формируется ток, протекающий через участок ячейки, находящийся между вспомогательным 3 и рабочим 4 электродами, причем величина этого 45 тока не зависит от значения импен.данса Е упомянутого участка ячейки.

Напряжение Uy поступающее на вход . повторителя напряжения 15, и напряжение на выходе нычитающего устройства в этом такте коммутации равны

u„=U, +U Ä =;

"(g =0y yÎö =Uq йУ=; гдеьП =Оя 04 U g = 04 значение йостоянной составляющей напряжения Og запомненное в фиксаторе уровня 18 н конце предыдущего такта.

-При неизменном напряжении задатчика 11 н течение рассмотренных ! двух тактов напряжения Uy = к 0 равны и следовательно а0 = =0; U < =C/y, т.е. на вход блока фазочувстнительных детекторон 17 поступает чистый гармонический сигнал 0< = Ц4 0О k Z4, который здесЬ раскладывается на действительную и мнимую составляющие относительно напряжения Ug, поступающего на опорный вход этого блока.

Действительная и мнимая составляющие напряжения 64 с выхода блока фазочунствительных детекторов поступают соответственно через ключи .20 и 21 и фиксаторы уровня 22 и 23 в отсчетные блоки 24 и 25, проиормнронанные н размерности сопротивления. Затем операции повторяются, в частности, наступает следующий такт — такт запоминания постоянной составляющей Ug . В течение этого такта может быть задано новое значение потенциала рабочего электрода путем установления соответствующего значения напряжения на выхо= де задатчика 11, чему соответству ет и новое значение постоянной составляющей напряжения Og, запоминаемое фиксатором уровня 18.- Заметим, что в этом такте благодаря вве» дению ключей 20 и 21 и фиксаторов уровня 22 и 23 на выходах последних сохраняются значения действи тельной и мнимой составлявщиХ напряжения Uy,запомненные в конце такта измерения импеданса. Этим исключается сброс показаний отсчетных блоков

24 и 25 в такте запоминания постоянной составляющей напряжения04