Измеритель комплексного сопротивления с компенсацией паразитных параметров

Измеритель комплексного сопротивления с компенсацией паразитных параметров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения составляющих емкостных и индуктивных объектов . Цель изобретения --1 повышение точности измерения. Устройство содержит генератор 1 синусоидального колебания , первый 2, второй 3 переключатели , операционный усилитель 4,фазовый детектор 5, третий переключатель 6, фазовращатель 7, вольтметр 8. Введение в устройство двух инвертирующих усилителей 9,10, суммирующего усилителя 11, корректирующего конденсатора 12 и двух паразитных емкостей позволяет устранить влияние паразитных параметров на результат измерения и повысить точность измерений . 1 ил. с « (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А2,SU.„16261 (51)5 С 01 К 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A B7OPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБР1=П.:НИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ЧРИ ГННТ ССа. (61) 779916 (21) 4656237/21 (22) 28.02.89 (46) 07,02.91. Бюл. У 5 (71) Ряэачский радиотехнический институт (72) В.А.Антипов (53) 681 ° 327.6 (088.8)

1. (56) Кнеллер В.В., Агаманов Ю.P., Десова А.А, Автоматические измерители комплексных величин с координированным уравновешиванием. — М.:

Энергия, 1975»

Авторское свидетельство СССР

В 7799.16, кл. G 01 R 27/02, 1980. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ С КОМПЕНСАЦИЕЙ ПАРАЗИТНЫХ

ПАРАМЕТРОВ

2 (57) Изобретение относится к элект= роиэмерительной технике и макет быть использовано для измерения составляющих емкостных и индуктивных обьектов. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит генератор l синусоидального колебания, первый 2, второй 3 переключатели, операционный усилитель 4,фазовый детектор 5, третий переключатель 6, фазовращатель 7, вольтметр 8.

Введение в устройство двух инвертйрующих усилителей 9,10 суммирующего усилителя )1, корректирующего конденсатора 12 и двух паразитнык емкостей позволяет устранить влияние параэитных параметров на результат измерения и повысить точность измерений. 1 ил.

С:

1626190

Иэобретени» относится к электро— и зм -рптельной технике, может быть и пользована для измерения составляющих емкостных и индуктивных объек-,ов, а также активных сопротивлений

BbicoKoH ToRHoctLlo c отсчетом IIQ каэаний вольтметра на выходе измерителя и является усовершенствованием изобретения по авт.св. ((779916.

Целью изобретения является повышение точности измерения, На чертеже изображена структурная схема предлагаемого измерителя.

Измеритель содержит источник 1 опорного напряжения переменного тока,первый Z и второй 3 переключатели, операционный усилитель (ОУ) 4, фазовый детектор 5, третий переключатель 6, фазосдвигаюшую цепь 7, вольтметр 8, первый 9 и второй 10 инвертирующие усилители с единичным коэффициентом усиления, суммирующий усилитель 11, корректирующий конденсатор 12, образцовый резистор 13 с параллельно подключенной паразитной емкостью, измеряемое комплексное сопротивление 14 с параллельно подключенной паразитной емкостью,первый 15 и второй 16 входные зажимы измерительной цепи.

Дпя измерения емкостных объектов первый и второй переключатели устанавливаются в положение С, а для измерения индуктивных — в положение L.

Измеритель в случае измерения составляющих емкостного объекта работает следующим образом, Исходя из условий работы операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью (ОС) по напряжению, запишем уравнение токов

i(+ i + i = o, (1)

1 где I(— ток, протекаюший по цепи

ОС;

Т вЂ” ток, протекающий по прямой цепи;

I > — ток, протекаюший через корректирующий конденсатор

l2(C„).

Запишем уравнение (1) как сумму токов, протекающих по всем ветвям, образованным элементами измерительной цепи и параэитными параметрами, 1 1

+ I<2 + 2(+ I2 + (2)

+ (-и — -IZt — I22 I3в где I ((ток, протекающий через образцовый резистор; ток, протекающий через параэитную емкость,параллельно подключенную к об\ (2 разцовому резистору; ток, протекающий через измеряемое комплексное сопротивление;

122- ток протекаю ий через паразитную емкость, параллельно подключенную к изме1

2(10 ряемому комплексному соп15 ротивлению»

Подставляя в выражение (2) значения токов, получим

U j03Ch(БЕ в е

1 1 I

-Up 3ßC x Uo /R к — Uo 3ЯС n2+

+ (Зр ---- 363CI< + Up (К /R ) 3ЯСк, Ry

R(1 где U< — выходное напряжение ОУ 4;

R — сопротивление образцового

О резистора;

63 — частота источника 1 опорного напряжения 63 = 2nf;

C n(ю

С(,2 — паразитные параметры;

С вЂ” емкость корректирующего конК денсатора, Z — измеряемое комплексное сопротивление.

35

R(,R2, R g — сопротивления резисторов сумматора 11, 40

I,ö ЦЕ/R,yэ Im UE j63Cn, 1

1 U

I; = U jgCx+ --2-1 о

R((!

+ Up (R >/Q) jQC <

Для компенсации и ар аз итных пар аметров необходимо выполнение условий

R3

55 о 3(Ся2 = Цо ИСч

UE 1ЯС. h(= U E — — — j ЯС „, R3 ( (41

45, ° . R

Х = Up jQC((2, I = U ---- j(QCК +

E (5 1626190 где U, — выходное напряжение источО Е ника 1;

U — выходное напряжение операE ционного усилителя 4, Иэ (3) и (4) получим значения коэффициентов передачи по первому и второму входам суммирующего усилителя

ll:

8х

-13 (-- — + ----- — ) о (9) При этом иэ."лерение реальной «мнимой составляющп .напря :;ения (9) исходит аналогично измерению сос га:ляющих для емко стного объекта.

Анализ работы измерителя = учетом параэитных параметров осушс тнля10 ют следующим образом, Запишем уравнение токов

; Э

К

Т<1 + Д< Тг<

Кэ

К

Кг

Cnz

Ск (6) 15 Подставим значения ToKQP В ветвях для емкостного объекra

Бр

U 1(,1С °, — 1.„)ОС„

Кo

=-U (— --+3ЯСR ) Rp

E О RX x0 (7) Uo jЯСX Uо/Кх, (10) Иэ (10) выразим значение выходного н;. ряжения

= -и (Я,/R„) л + Кс в,з).

2 -T

LG3 (C X+ Сn2)Cn< Rp + 1

Гле А

+ Cn< Rа) 30

CxRx(l + а-С2п< К ) Аналогично получим выражение иьходного напряжения усилителя 4 для индуктивного объекта с учетo» параэитных параметров

45

Кэ

+ U — — 3ЯС

a R, Х< (8) Сопоставление выражений (7) и (11), а также (9) и (12), показывает увеличение точности, достигаемое в предлагаемом измерителе.

Таким образом, с помощью преобра— эователя за счет 1<сключения влиячия паразитных параметров можно повысить точность измерения составлчющих комп55 лексного сопротивления, С учетом выполнения условий (3} и (4) напряжение на выходе операциснногс усилителя 4 можно записать

При из мер ении мнимой сс ст авляющей (7) н» управляющий вход фазового детектора 5 подается сигнал с источника

1 через фазосдвигающую цепь 7 и переключатель 6, который находится э положении Х. Полученное напряжение, пропорциональное реактивной составляющей, измеряется вольтметром 8, При измерении активчой составляющей на управляющий вход фазового детектора 5 подается сигнал с источника 1 через переключатель 6, который устанавливается в положение R.Ïîëóченное напряжение также измеряется вольтметром 8.

Для случая измерения индуктивных объектов, представленных последовательной схемой замещения, получим выражение баланса токов, подставляя для этого в выражение (2) значения токов, протекающих по соответствующим ветвям:

1 I

Ц jQC h, (ПЕ/R j63LХ) Ур)ЦСщ + UE juCK +

Ry

R< где Lg — измеряемьй индуктивный объект °

Подставляя в выра:кение (8) значения коэффициентов (5) и (6), получим напряжение на выходе операционного усилителя 4 для индуктивного объекта

t,(Cn2 + Cx/Rõ — ЮСп Rp3

UE = -13 ---- ( — — — — А) +

Rx Ю .х

0 Rp Rx

3p3L x Rx А

+ -- — — (— — — + В) (12)

R0 QLx ((<3 Сп2К (1-Я С<«? Х -ИС n< R> ((1-g C„„L„) + (92C„

2 2 (03 С«2Сп<КхК о -(4 Cn

Р1 +

Составитель В.Чеботова

Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Редактор И,Горная

Заказ 276 Тираж 407 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина, 101, формула и з о б р е т е н и я

Измеритель комплексного сопротивления с компенсацией паразитных параметров по авт.св. Ф 779916, о т л и5 ч ающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два инвертирующих усилителя с единичными коэффициентами передачи, двухвходовой сумматор с регулируемыми коэффициентами передачи по каждому из входов, корректирующий конденсатор и две паразитные емкости,подключенные параллельно соответственно из-! меряемому комплексному сопротивлению и эталонному резистору, первый вход суммирующего усилителя подключен через первый инвертирующий усилитель к первой клемме для подключения измеряемого комплексного сопротивления, к второй клемме которого подключен через корректирующий конденсатор выход суммирующего усилителя, второй вход суммирующего усилителя подключен через второй инвертирующий усилитель к переключающему контакту второго переключателя.