Компенсационный импедансметр

Компенсационный импедансметр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Ф

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«»737S69

Союз Советски к

Соцкапистическкк

Республик

: М е

1 .„ г, т, г

Р. (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23. 12.77 (21) 2557788/18-21 с присоедмнением заявки,%(23) Приоритет (51)М. Кл.

G 01 И 27/00

Гоеудерстееиный комитет

СССР до делам изобретений и открытий (53) УДК .621.317. .3(088.8) Опубликовано 30.05.80. Бюллетень ¹ 20

Дата опубликования описания, 30,05.80 (72) Автор . изобретения

В. В. Волохин

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции l (54) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ИМПЕДАНСМЕТР

1 -, 2

Изобретение относится к области алек- Наиболее близким техническим решенитроиэмерительной техники и может быть ем к изобретению является измеритель раэ. использовано для определения составляю- ности фаэ (комбинированный ФК 2-12т„

I ших комплексного сопротивления после- поэволяюший измерять комплекснъте сопродуюших двух - и четырехпо т рехполюс ников.

5 тивления, состояший иэ задаюшего генератора, включенного с последовательно соеИзвестен измеритель активной и реак- диненными эталонным резистором и внештивной составляюших комплексного сопро- ними зажимами, к которым подключается тйвления, содержаший опорйый генератор, измеряемое сопротивление, и измерителя, включенный последовательно с эталонным содержашего первый смеситель, первый сопротивлением и внешними зажимами для,видеоусилитель, усилитель-ограничитель, подключения комплексного сопротивления, фазовый детектор, р р пе ест аиваемый генедифференциальный усилитель, выходной сиг- ратор, формирователь строб-импульсов, нал которого пропорционален току, прохо- второй смеситель, второй видеоуойлитель, psrmeMy aepea эталонное сопротивление, 5 опорный генератор, а такж детектор а усилители-ограничители, фаэочувствитель- плитуды и детектор фазы (2). ные усилители и индикаторы активной и . ля являез

Недостатком этого измерителя явля реактивной составляющих импеданса fl). .ся большая погрешность преобраэова

Недостатком измерителя является боль- .ся боль м амплитуд высокочастотных сигналов на шая погрешность измерения в широком в ам промежуточную част э ц до 10% обусловчастотном диапазоне из-эа шунтирования пр ленная неидентичностью диодных хара,"измеряемого импеданса собственным вход- й, йностью диодас . теристик смесителей, нелине ость ным сопротивлением и возникновения часных характеристик, песта ильи б остью дли1отных погрешностей отдельных блоков.

3 73786 тельности строб-импульсов, а также их а мц литуд

Малое быстродействие (0,5-1 с) из-мерителя определяется возможным срывом петли ФАПЧ иэ синхронизма при настройке промежуточной частоты на частоту опор ного сигнала.

Gem» изобретения - повышение точности и быстродействия измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в компенсационный импедансметр, содержащий задающий генератор, включающий синтезатор частоты гетеродина, эталонный резистор, один вывод которого соединен, с внешним зажимом для подклю-,д чения измеряемого импеданса и с сигнальным каналом импендансметра, опорный канал последнего соединен с другим выво ! дом эталонного резистора, генератор фиксированной частоты и блок измерения, сы 20 нальный и опорный каналы содержат смеситель, выход которого соединен с входом усилителя небаланса, введены аттенюатор, a s сигнальный и опорные каналы дополнительный смеситель, дополнительный уси- 25 литель небаланса, управляемый фазовращатель, управляемый делитель напряжения и блок формирования строб-импульсов. В опорном канале выход усилителя небалан- са соединен с одним из входов управляемоЗО

ro фазовращателя, выход последнего соединен с одним иэ входов управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с первым входом блока формирования строб-импульсов, с одним из входов блока

35 измерения, с первым входом дополнительного смесителя, второй вход которого сое динен с одним входом смесителя, другой вход последнего и третий вход дополнительного смесителя, соответственно соеди- 40 иены с выходами блока формирования строб-импульсов, а выход дополнительного смесителя соединен с входом дополнительного усилителя небаланса, выход которого соединен с другим входом управляемого

45 делителя .напряжения. В сигнальном канале выход усилителя небаланса соединен с одним из входов управляемого фазовращателя, выход которого соединен с другим входом блока измерения, с одним из входов блока формирования строб-импульсов и с первым входом дополнительного смеситела, вцход котороГо через дополнительный ..усилитель небаланса соединен с од

""" ним из входов управляемого делителя на-.

55 пряжения. Второй вход дополнительного смесителя соединен с одним из входов смесителя, другой вход последнего и тре. ф

4 тий вход дополнительного смесителя соот ветственно соединены с выходами блока формирования строб-импульсов, при этом управляемый фаэовращатель опорного канала непосредственно, а сигнального канала через аттенкатор соединены с выходом генератора опорной частоты. другие входы блока формирования строб-импульсов сигнального и опорного каналов соединены с выходом синтезатора частоты re« теродина, а другой вход управляемого де-. лителя напряжения сигнального канала соединен с выходом задающего генератора, а выход с входом опорного канала.

На чертеже приведена функциональная электрическая схема компенсационного импедансметра.

Компенсационный импендансметр содержит задающий генератор 1, опорный канал

2, сигнальный канал 3, уйравляемый де-, литель 4 напряжения, выход которого непосредственно подключен к смесителю 5 и дополнительному смесителю 6, и через эталонный резистор 7 к внешним зажимам .импедансмЬтра, измеряемый импедансметр

8, подключенный к дополнительному смесителю 9 и смесителю 10, генератор 11 фиксированной частоты, подключенный через управляемый фазовращатель 12, управляемый делитель 13 напряжения к дополнительному смесителю 6, блоку 14 формирования строб-импульсов и к блоку 15 измерения, а также через аттенюатор 16, управляемый фазовращатель 17 к дополнительному смесителю 9, блоку 18 форми I. рования строб-импульсов и к другому входу блока 15 измерений. Синтезатор 19 частоты гетеродина, включенный в генератор 1, соединен через блок 14 формирования строб-импульсов с вторыми входами смесителя 5 и дополнительного смесителя

6, а также через блок 18 формирования строб-импульсов с дополнительным смесителем 9 и смесителем 10. Кроме того, выход смесителя 5 через усилитель 20 некомпенсации подключен K управляющему фазовращателю 12. Выход дополнительно( го смесителя 6 подключен через дополнительный усилитель 21 некомпенсацнн к управляющему делителю 13. Выход дополнительного смесителя 9 через дополнительный усилитель 22 некомпенсации подклю чен к управляемому делителю 4 напряжения. Выход смесителя 10 через усилитель

23 некомпенсации подключен к управляк щему фаэовращателю 17. г

Компенсационный импендансметр работает следующим образом. 9 6

Заданное напряжение низкой фиксированной частоты 05 ., снимаемое с генерас тора 11 фиксированной частоты 11 подается на аттенюатор 16, на выходе кото рого предварительно устанавливается опре- деленное нормированное и испытуемое напряжение.

С выхода аттенюатора 16 это напряжение поступает через управляемый фазоврашатель 17 на блок формирования стробимпульсов сигнального канала 3, который формирует строб-импульс в момент перехода через нуль заданного напряжения Ц, который стробирует в смесителе 10 вы» сокочастотное напряжение сигнального канала 3, Напряжение некомпенсации усиливается усилителем 20 некомпенса1 .г ции и поступает на управляемый фазоврашатепь 17, который изменяет фазу заданного напряжения (J . сигнального канала 3 относительно высокочастотного сит нала Ц до тех пор, пока .Строб-импульс, проходяший в момент перехода через нуль заданного напряжения 0> . не совпадает с с моментом перехода через нуль высокочастотного сигнала Ос

Одновременно строб-импульсом, сдвинутым на четверть периода относительно нулевого строб-импульса, сформированного в блоке 18 формирования строб-импульсов, стробируются в дополнительном смесителе 9 амплитудное значение высокочастотного напряжения сигнального канала, 3

Ц и амплитуда заданного нормированного напряжения, снимаемого через управ ляемый фаэоврашатель 17 с аттенюатора

16. Напряжение некомпенсации в случае .неравенства амплитуд .через дополнительный усилитель 22 некомпенсации изменяет козффициент деления управляемого де лителя напряжения до тех пор пока ампли туда заданного нормированного напря кения 0 не будет равна амплитуде 0 с сигнального канала.

Таким образом, амплитудные фазовые соотношения высокочастотных сигналов автоматически переносятся на низкую фиксированную частоту заданного напряжения опорного и сигнального каналов 2, 3.

В блоке 15 измерений измеряются амплитуды напряжений опорного и сигнального каналов 2, 3, а также и фаза, после чего определяются составляющие комплексного сопротивления по заданной программе.

Таким образом, повышение точности измерения импульса осушествляются за счет повышения точности преобразования амплитудно- азовых соотношений высокоЧ

5 73786

Высокочастотный синусоидальный сигнал, снимаемый с задаюшего генератора.

1, через управляемый делитель 4 напряжения и эталонный резистор 7 поступает на измеряемый импедансметр 8.

Напряжение опорного канала 2 0 „поступает на смеситель 5 и дополнительный смеситель 6, а напряжение сигнального канала 3 0 — на дополнительный смеситель 9 и смеситель 10, !О

С генератора 1 1 фиксированной частоты низкочастотный синусоидальный сигнал поступает через управляемый фазовраша тель 12, управляемый делитель 13 напряжения на блок 14 формирования стробимпульсов. Блок формирования строб-импульсов формирует строб-импульс в момент перехода заданного О напряже1 ния через нуль, который стробирует в смег сителе 5 высокочастотный сигнал Ооп

В случае, если переходы через нуль высокочастотного опорного сигнала заданного напряжения, а также момент появления строб-импульса не совпадают, появляется напряжение компенсации, которое подается через усилитель 20 некомпенсации на управляемый фаэоврашатепь 12.

Управляемый фазоврашатель 12 изменяет фазу заданного напряжения 05 „до тех пор пока строб импульс, формируемый ЭО блоком 14 формирования строб-импульсов в момент перехода через нуль заданного напряжения IJ> не совпадает с переор ходом через нуль высокочастотного сиг7 нала Оо . Тогда на выходе сигнала 5 на- 55 пряжение некомпенсации будет минимальным. Это есть компенсационная схема, которая автоматически привязывает нуль заданного напряжения 0>о к нулю высокочастотного сигнала.

Одновременно. строб-импульсом, сдвинутым на четверть периода относительно нулевого строб-импульса, стробируются в дополнительном с лесителе 6 амплитудные значения заданного Q

5оп и высокочастотного синусоидального напряжения 0о, и в случае их неравенства напряжение некомпенсации усиленного дополнительным . усилителем 21 некомпенсации подается на управляемый усилитель 13 напряжения 5ц который изменяет амплитуду заданного напряжения Q опорного канала 9 по

5оь полной компейсации. Таким образом, схема автоматически привчзывает фазу задан. ного напряжении О к фазе. высоко" 5ор частотного сигнала О а также и выравнивает их амплитуду. Аналогичные процессы происходят и в сигнальном канале 3, 73786 частотных сигналов на низкую частоту заданного напряжения. Погрешность измерения при этом может составить 0,5-0,1% и по сравнению с прототипом уменьшена в 10-15 раз. Это достигается за счет .компенсапии мгновенных значений высокочастотного и заданного низкочастотного напряжений в моменты стробирования.

Быстродействие в предлагаемом ком пенсайиоином импедансметре выше, чем, у прототипа и может достигать 1020 мкс, когда как у прототипа составля- ет 0,8-1 с.

Компеисапионный импедансметр, содер- ч жаший эадаюший генератор, включаюший са синтезатор частоты гетеродина, эталон- 20 м ный резистор один вывод которого соеди- д нен с внешним зажимом для подключения н измеряемоГо импеданса и с сигнальным ка- сл налом импендансметра, опорный канал по- с следнего соединен с другим выводом эта- 2S х лонного резистора, генератор фиксирован- с ной частоты и блок измерения, сигнальный on и опорный каналы содержат смеситель, на выход которого соединен с входом усилителя небаланса, о т л и ч а ю tn и и с я 30 тем, что, с целью повышения точности измерения и быстродействия, s него введены аттенюатор, а в сигнальный и опорные каналы-дополнительный смеситель, дополнительный усилитель небаланса, управля- щ емый фаэоврашатель, управляемый делитель напряжения и блок формирования строб импульсов, причем в опорном канале выход усилителя небаланса соединен с одним иэ входов управляемого фаэовра- 40 шателя, выход последнего соединен с одним из входов управляемого делителя напряжения строб-импульсов, а одним иэ входов блока измерения, с первым, входом доформула изобретения

8 волнительного смесителя, второй вход ко торого соедйнен с одним входом смеситеns, другой вход последнего и третий вход дополнительного смесителя, соответственно соединены с выходами блока формиро-" вания строб-импульсов, а выход дополнительного смесителя соединен с входом дополнительного усилителя небаланса,. вы- ход которого соединен с другим входом управляемого делителя напряжения, в сигнальном канале выход усилителя небалан са соединен с одним из входов управляемого фазовраайФйля," выход которого соЬдинен с другим входом блока измерения, с одним из входов блока формирования строб-импульсов и с первым входом дополнительного смесителя, выход которого ерез дополнительный усилитель небалансоединен с одним,иэ входов управляе ого делителя, напряжения, второй вход ополнительного смесителя соединен с одим из входов смесителя, другой вход поеднего и третий вход дополнительного месителя соответственно соединены с выодами блока формирования строб-.импульов, при этом управляемый фазовращатель орного канала непосредственно, а сигльного канала через аттенюатор соединены с выходом генератора опорной частоты, другие входы блока формирования строб-импульсов сигнального и опорного каналов соединены с выходом синтезатора частоты гетеродина, а другой выход уп-. равляемого делителя напряжения сигнального канала соединен с выходом задающего генератора, а выход с входом ойорного канала.

Источники информации, принятые во внимание.при экспертизе

1, Патент CUlA М 3284705, кл. 324-57, 08,11.66 (аналог).

2. Фаэометр ФК 2-12. Каталог. Т 3.

Изд. радиопромышленности, М., 1973, с. 16 (прототип).