Измеритель индуктивности и добротности катушек индуктивности

Измеритель индуктивности и добротности катушек индуктивности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИНА

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ П!ЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Завалено 151134(21) 20 75 39 4/ 1 8-2 1 с присоединением заявки Но— (23) Приоритет

Олубликовено150879. Бюллетень HQ 30

Дата опубликовании описания 15,0 8.79

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

«»679896 (51)М. Кл.

G 0l R 27/26

Н ОЗ К 13/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений. и открытий (53) У4К 821.з17.

° 334(088.8) (72) Авторы

ИЗОбретЕИИя В.Ф.Вахмутский, О.Л.Николайчук и В.И.Степкин (71) заявитель

Специальное конструкторское бюро микроэлектроники в приборостроении (54 ) ИЗМЕРИТЕЛЬ -ИНДУКТИВНОСТИ И ДОБРОТНОСТИ

КАТУШЕК ИНДУКТИВНОСТИ

Настоящее изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано в электроизмерительных приборах и сис темах.

Известен преобразователь параметров комплексных сопротивлений в электрический сигнал, содержащий источник напряжения, соединенный через преобразуемое сопротивление со входом основного усилителя, а также дополнительный усилитель соединенный со входом сумматора (1).

Недостатком известного преобразователя является зависимость результата измерений от нестабильности и сточника питания.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является измеритель параметров комплексных сопротивлений, содержащий генератор напряжения переменного тока, масштабирующий элемент, измерительный 25 операционный усилитель с катушкой индуктивности и образцовым резистором в цепи параллельной обратной ( связи, опорный операционный усилитель с образцовым резистором и .конденсатором и цепи параллельной обратной связи,детектор и фильтр нижних частот (2) .

Недостатком указанного преобразователя является зависимость результата измерений от нестабильности амплиту ч и частоты генератора-напряжения переменного тока.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель индуктивности и добротности катушек индуктивности, содержащий генератор напряжения переменного тока, соединенный через масштабирующий элемент одним из зажимов для подключения объекта измерения,причем другой зажим для подключения объекта измерения соединен со входом измерительного операционного усилителя с образцовым элементом в цепи параллельной обратной связи, а выход измерительного операционного усилителя через образцовый конденсатор соединен со входом опорного операционного усилителя с образцовым элементом в цепи параллельной обратной связи, введены три фазовых детектора, три фильтра нижних частот, три ключа и логометр, причем один из входов первого фазового детектора соединен с выходом опорного операционного усилителя,с другим входом того же фазового детектора, и с одним из входов второго фазового детектора, другой вход которого соединен с одним зажимом для подключения объекта измерения и с одним из входов третьего фазового детектора, другой вход которого" соединен с выходом измерительного операционного усилителя, а выход каждого фазового детектора через последовательно соединенные фильтр нижних частот и ключ соответственно соединены с каждым входом логометра.

На чертеже приведена функциональная электрическая схема измерителя, который содержит генератор напряжения переменного тока 1, масштабирующий элемент 2 (например, токозадающий резистор), измерительный операционный усилитель 3, измеряе- . мая катушка индуктивности 4, образцовый резистор 5, опорный операционный усилитель 6, образцовый конденсатор 7, образцовый резистор 8, фазовые детекторы 9, 10, 11, фильт- . ры нижних частот 12, 13) 14, ключи

15, 16, 17, логометр 18, (например, интегрирующий цифровой вольтметр).

Преобразователь работает следующим образом. Напряжение с генератора напряжения переменного тока 1 через масштабирующий элемент 2 подается на измеряемую катушку индуктивности

4. Напряжение на инвертирующем входа измерительного операционного усилителя (ОУ)3, охваченного отрицательной обратной связью через образцовый резистор 5, практически равно нулю.

Напряжение на измеряемой катушке индуктивности 4 равно:

U (yuuL>+ R>) 11ю

» где Ii - ток, протекающий через измеряемую катушку индуктивности 4.

Считая ток, поступающий на не- инвертирующий вход измерительного операционного усилителя, равным нулю, получаем выходное напряжение

U измерительного операционного уси2 лителя 3

02 = -I1 R». (2)

Выразив ток I» через О„ иэ (1) и подставив в (2), получим:

U -- . R U-, (3)

2 Зи)Ь„+Н„ откуда

U = — —. — U2 . (4)

R1

Аналогично, ток I2 через образцовый конденсатор 7 равен: 2 3 Со ()2 г (5) а выходное напряжение опорного операционного усилителя равно:

Пз I2R2 ЭшcoRA °

Напряжение на измеряемой катушке индуктивности 0„и выходное напря- . жение опорного операционного усилителя 6 0 детектируются фазовыми детекторами 9, 10, 11.

Фаэовый детектор 9 управляется напряжением U . При этом выходное напряжение фазового детектора 9 U равно:

K* 02и CoR2S1nl6t ри. 2h — < <(2п+1) т

А1 2

U=

4 Кд Ц2ФСО%2З»П(ф1 ИРи (2П+1 2 t<2(@+1)— т т

30 где п=0., 1, 2,...у

Т = — период колебаний сигнала

2Х

Ю генератора напряжения йеремеиного.тока 1.

Фильтром нижних частот 12 выделяется постоянная. сост авляющая н апряжени я

Ц .

Выходное. напряжение U для идеального фильтра нижних частот 12 может быть найдено как среднее значение для одного периода сигнала (например, при n=0): где К - коэффициент передачи трак*1 та, состоящего из фазового детектора 9, фильтра. нижних частот 12, ключа 15. Для фазового детектора 10, управляемого тем же напряжением U>, можно записать выходное напряжение

5 где n=-Î, 1» ° . °

40 Выходное напряжение П8 фильтра

13 нижних частот 13 пропорционально постоянной составляющей напряжения

U5, которую по аналогии с (6) находи в виде: т *2 а . А2 где Кд - коэффициент передачи, тракта, состоящего из фазового детек2. тора 10, фильтра низких частот 13, 5() ключа 16, Фазовый детектор 11 управляется

T напряжением 0«, сдвинутым на 4 относительйо: налряжения Us. Поэтому выходное напряжение фазового детектора 11 равно:

К V (— c0sEQt+ —.ЫпийРтРи(4п+1) — <1<(4п+5) —

EUlsy Т Т, 4

Ь„ E9Lg т r

-К U(— "сов ц А+ — sinurtjepu (4п+Ъ)

60 "6 где n=0,1,2,...

Выходное напряжение Ul) фильтра нижних частот 14 пропорционально

4 "õ \е т т, K*U соэса1+ 51llQ)t tap 2п < <(2 1 я„)

2 2

Зз() (x. х т т

К»), 02 cos ugly» > s»ll®t 1фи (2 н») — < < (2п+1) —.

1 2 z) 6798

Составитель Л.Сотникова

Редактор Д.Мепуришвили Техред М.Келемеш Корректор И.Муска

Заказ 4782/40 Тираж 1090 Подписное

ЦНИИПИ Государственногокомитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 постоянной составляющей напряжения

П, например при л=0:

5+ ц Л «4 .Ь . 14

9 т J U

*э 1 з

4 где K — коэффицкент передачи тракАъ та, состоящий из фазового детектора 11, фильтра нижних частот 12, ключа 17.

Определяя отношение (7) и (6), получим результат, пропорциональный измеряемой индуктивности Ь „и не зависящий от частоты и амплитуды скгнала генератора напряжения пере- 15 менного тока 1.

Аналогично, определяя отнашения (7) и (8), получаем результат, пропорциональный добротности

g ф . Ключи 15, 16, 17 исполь-20 х эуются для равномерного подключения выходных напряжений соответствующих трактов ко входу логометр 18, измеряющего их отношения. B качестве логометра последовательного действия 25 может быть использован, например, цкфровой интегрирующий вольтметр.

Формула изобретения

Измеритель индуктивности к добротности катушек индуктивности содержащий генератор напряжения переменного тока, соединенный через масштабирующий элемент с одним из зажимов для по (96 6 ключения объекта измерения, другой зажим для подключения объекта измерения соединен со входом измерительного операционного усилителя с образцовым элементом в цепи параллельной обратной связи, а выход измерительного операционного усилителя через образцовый конденсатор соединен со входом опорного операционного усилителя с образцовым элементом в цепи параллельной обратной связи,о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены три фазовых детектора, три фильтра нижних частот, три ключа и лагометр, причем один иэ входов первого фазового детектора соединен с выходом опорного операционного усилителя, с другим входом того же фазового детектора и с одним из входов второго фазового детектора,другой вход которого соединен с одним зажимом для подключения объекта измерения к с одним иэ входов третьего фазового детектора, другой вход которого соединен с выходом измерительного операционного усилителя, выход каждого фазового детектора через последовательно соединенные фильтр нижних частот и ключ соответственно соединены с каждым входом лагометра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Р 492828, кл. G 01 R 27/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 390472, кл. G 01 R 27/00, 1971.