Устройство для измерения составляющихкомплексного сопротивления

Устройство для измерения составляющихкомплексного сопротивления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Доциалистичеких

Рвсвублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (1824064 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 06.04.78 (21) 2601536/18-2

{5f)M. Кл.

G 01 R 17/10 с лрисое,винением заявки N9

1 (23) Приоритет

ГосудвретвеаВый коинтет

СССР во девам мзобретений в отврыткй

{53) УДК 621.317. .733(088.8) Опубликовано 23.04,81. бюллетень ЙЯ 15

Дата опубликования описания 23. 04 . 81 о (72) Авторы изобретения

A.Ô. Прокунцев, Г.И. Шаронов и Е.С. Максимова

Пензенский завод ВТУЗ при заводе ВЭМ (l филиала Пензенского политехнического института) (71) Заявитель

4 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТЛВЛЯЮЩИХ

КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения параметров комплексного сопротивления.

Известно устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления, содержащее измерительную цепь, составленную из последовательно включенных измеряемого комплексного сопротивления и образцового элемента, место соединения которЫх подключено к общей шине. Свободный конец, примыкающий к измеряемому комплексному сопротивлению, соединен с первым зажимом генератора синусоидального напряжения, свободный конец, примыкающий к образцовому элементу, соединен со вторым зажимом генератора синусоидального напряжения и через согласующее устройство к входу амплитудного преобразователя и к выходу усилителя-ограничителя, выход которого соединен с инверсными входами первого и второго элементов

"запрет", выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго блоков уравновешивания, информационные-выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго цифровых индикаторов, а управляемые выходы — с управляющими входами соответственно первого и второго регулируемых формирователей опорных сигналов, входы которых соединены соответственно с третьим и четвертым зажимами генератора синусоидальиого напряжения, а выходы— с одним из входов соответственно пер1О вого и второго компараторов, вторые входы которых подключены к выходу амплитудного преобразователя, а выходы соответственно с прямыми входами первого и второго элементов "запрет", 15 пятый зажим генератора синусоидального напряжения соединен с общей шиной (1).

Недостатком устройства является низкая точность, обусловленная не29 идентичностью каналов формирования регулирующих воздействий по составляющим .комплексного сопротивления.

Известно устройство для измерения составляющих комплексного сопротив25 ления, содержащее измерительную цепь, составленную из последователь,но включенных измеряемого комплексного сопротивления и образцового элемента, место соединения которых

30 подключено к общей шине, свободный

824064

4 конец, примыкающий к измеряемому комплексйому сопротивлению, соединен с первым зажимом генератора синусо-, идального напряжения, свободный конец, примыкающий к образцовому элементу, соединен .с вторым зажимом геиератора синусоидального напряжения и через согласующее устройство к входу амплитудного преорразователя и к входу усилителя-ограничителя, прямой выход которого подключен к управляемому входу первого ключа, а инверсивный выход " к управляемому входу второго ключа и к одним из входов первого и второго блоков уравновешивания, информационные выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго циф.ровых индикаторов, а управляющие входы — с управляемыми входами со. ответственно первого и второго цифровых индикаторов,. а управляющие 20 выходы — с управляемыми входами соответственно первого и второго формирователей опорных сигналов, входы которых соединены соответственно с третьим и четвертым зажимами гене- 5 раторов синусоидального напряжения; а выходы соответственно через первый и второй ключи соединены с одним из входов компаратора, второй вход которого соединен с выходом амплитуд-ЗО ного преобразователя., а выход — со вторыми входами блоков уравновешивания, пятый зажим генератора синусоидального напряжения соединен с общей шиной $2j .

Недостатком данного устройства является также низкая точность, обусловленная наличием двух формирователей опорных сигналов в совмещенйом тракте формирования регулирующих воздействий по составляющим комплекс-40 ного сопротивления.

Цель изобретения - повышение точности устройства измерения составляющих комплексного сопротивления.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство для иэвюреиия сос" танляющих комплексного.сопротивления, содержащее измерительную цепь, составленную из последовательно включенных измеряемого комплексного сопротивления и образцового элеМента, соответствующие выводы которых соединены с общей шиной,второй вывод измеряемого комплексного сопротивления соединен с первым зажимом генератора синусоидального напряжения, второй вывод образцового элемента соединен с вторым зажимом генератора синусоидального напряжения и через последовательно соединенные согласующее устройство и аиплитуд- 69 ный преобразователь - к одному из входов компаратора, выход которого соединен с входом блока обработки сигналов, первый и второй выходы которого подсоединены к входам пер- g$ ваго и второго цифровых индикаторов соответственно, третий выходк управляющему входу дискретного формирователя опорных сигналов, ключ, третий зажим генератора синусоидального напряжения соединен с общей

1 шиной, введены два генератора .тактовых импульсов, .причем выход согла- сующего устройства соединен с первы ми входами генераторов тактовых импульсов, вторые выводы которых подсоединены соответственно к четвертому и пятому зажимам генератора синусоидального напряжения, а выходы соответственно с первыми н вторыми управляющими, входами блока обработки сигналов и ключа, выход которого соединен через дискретный формирователь опорных сигналов со вторым входом компаратора, четвертый и пятый зажимы генератора синусоидального напряжения соединены с третьим и четвертым входами ключа.

Введение двух генераторов тактовых импульсов позволяет уменьшить погрешность неидентичности каналов формирования регулирующих воздействий при одновременном измерении составляющих комплексного сопротивления за счет использования одного дискретного формирователя опорных сигналов.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — временная диаграмма исходного состояния устройства после включения в измерительную цепь измеряемого комплексного сопротивления и процесса измерения составляющих комплексного сопротнвлеиия методом развертывающего уравновешивания в коде 4.2.2.1 на примере одной декады.

Структурная схема устройства содержит измерительную цепь 1, составленную иэ измеряемого комплексного сопротивления 2 и образцового элемента 3, генератор 4 синусоидального напряжения, согласующее устройство 5, генераторы 6,7 .тактовых импульсов, амплитудный преобразователь 8, ключ

9, дискретный формирователь 10 опорных сигналов, компаратор 11, блок 12 обработки сигналов, цифровые индикаторы 13,14.

На временной диаграмме приняты следующие обозначения:

0,0 — напряжения генератора синусоидального напряжения, причем, U синфазно

l с напряжением питания,а

U> сдвинуто по отношению к напряжению питания на лд;

Uас - напряжение. снимаемое с плеча измерительной цепи, смежного с измеряемым комплексным сопротивлением;

824064

Для этих точек записываем

Ч- (>О

) 0 © — сигнал, уровень которого . равен экспериментальному значению Uac,.

Ч вЂ” фазовый сдвиг напряжения

Uo< относительно U„;

90- Ч - фазовый сдвиг напряжения

Ug oTHocHIeBsHo Uac;

А,P - серии тактовых имйульсов на выходе генераторов 6,7 тактовых импульсов,причем серия A используется при .Уравновешивании по активной составляющей комплексного сопротивления,а серия P - при уравновешйвании по реактивной составляющей;

К„....К - точки пересечения сигнала

0acm с синусоидной напряжения 0 в момент действия тактовых импульсов серии A, причем .К - ° ° К „- состояния недоуравновешивания, а (; состояние аереуравновешивания;

<„...8 - точки пересечения. сигнала

Ua с.синусоидой напряжения 0„ в момент действия тактовых импульсов серии

P причем В„, Ф, 6 - - состояния недоуравновешива,Ез, e+ +- со яния реураэновешивания.

Известно, что условия кваэиравновесия по активной и реактивной составляющим измеряемого комплексного сопротивления характеризуются соответственно следующими выражениями: (6) что также соответствует состоянию недоуравновешивания по реактивной составляющей.

Для точек k< и 8 64 соответственно можно записать

f90 j — Ч с О, М- <со, (7) (8) tO (1) (2) (90 — Ч J — Ч = oу, Ч вЂ” (,=о. Для точек k„, k, k>, к,4 можно записать

0 Uac 0 . ы г

Ф . отсюда

Ц * arcsin ;

U с"

Для этих точек

t9d Ч1 V » (4) что соответствует состоянию недоуравновешивания по активной составляющей.

Для точек В„,g< g+ можно записать .аналогично

0. 4 0С1 е1 *" U ° s i n (, 1 отсюда (, эГс810 — @

UðÔ

0. .по соответствует состоянию переуравновешивания по активной (7) и реактивной (8) составляющим комплек15 сного сопротивления.

Устройство работает следующим образом.

Управление работой устройства производится сериями тактовых им2О пульсов, получаемых на выходах генераторов 6 и 7 тактовых импульсов, причем длительность импульсов серии A (строка Ь), используемой при измерении активной составляющей комплексного сопротивления, пропорциональна сдвигу фаз между напряжением питания измерительной цепи, предварительно сдвинутого на Д /2, 0 (строка а) и напряжением, снимаемым с плеча измерительной цепи, смежного с измеряемым U c (строка а) при переходе их с минуса на плюс, а длительность импульсов серии

P (строка с), используемой при измерении реактивной составляющей,пропорциональна сдвигу фаз между, напряжением, синфазным с напряжением питания измерительно= цепи — U (стро1 ка а) и напряжением, снимаемым с плеча измерительной цепи, смежного

40 с измеряемым U при переходе их с плюса на минус.

Измерение обоих составляющих производится в одном канале по мере поступления тактовых импульсов обеих

45 серий, а именно тактовые импульсы серий A u P поступают поочередно, поэтому и оценка каждой составляющей комплек ного сопротивления производится поочередно по каждому шагу выбранного кода уравновешивания, в данном случае 4.2.2.1.

Напряжение 0дс(строка а) через согласующее устройство. 5 поступает одновременно на вход амплитудного преобразователя 8 и первые входы генераторов 6 и 7 тактовых импульсов, на вторые входы которых поступают напряжения с генератора 4 сннусоидального напряжения, сдвинутые между собой на У/2, 0 и U„. Ге

Р (строки ь и с), длительность которых определяется величиной сдви га фаэ входных сигналов, причем

g5 .серия А образуется при переходе

824064 входных сигналов с минуса на плюс, la серия Р - при переходе с плюса на минус.Эти же напряжения U и 0

1 (строка а поступают на входы ключа 9, работа которого управляется сериями A u P. В момент действия этих импульсов ключ открывается, пропуская на вход дискретного формирователя 10 сигналов сигналы, пред ставляющие часть синусоид напряже ний 0 или 0 (строка д). Дискрет-! 1 . ный формирователь 10 сигналов из-. меняет амплитуду сигналов в соответствии с заданным кодом, который обрабатывается и хранится в блоке 12 .обработки сигналов.

Сигналы с выхода дискретного . 15 формирователя 10 сигналов (строка е) поступают на один из входов компаратора 11, на второй вход его поступает сигнал U,,с выхода амплитудного преобразователя 8(строка е), 20 уровень которого пропорционален амплитуде напряжения U .

Наличие импульса на входе блока

12 обработки сигналов, подаваемого с выхода компаратора 11 (строка f) в моменты действия тактовых импульсов обеих. серий, свидетельствует о недоуравновешивании.пс измеряемым составляющим комплексного сопротив" ления, и блок 12 обработки сигналов оставляет включенным соответствующий элемент памяти, т.е. памяти по активной составляющей и памяти по реактивной составляющей, которые входят в блок 12 обработки сигналов . Ре-. зультаты измерения высвечиваются на цифровых табло блоков индикации 13 и 14.

Рассмотрим процесс измерения обеих составляющих комплексного сопротивления при формировании регулирующих 40 воздействий в одной декаде согласно кода 4.2.2.1.

Первый тактовый импульс серий A и Р не используется в работе устройства и является исходным состоянием после включения в измерительную цепь измеряемого комплексного сопротивления.

При поступлении второго тактового импулЬса серии A (строка Ь) на первый управляющий вход ключа 9 и первый управляющий вход блока 12 обработки сигналов через ключ 9 проходит часть синусоиды напряжения U< (строка d).

В блоке 12 обработки сигналов включается память по активной составляющей (строка к), управляющая подключением элементов в дискретном формирователе импульсов 10, подключая при этом элемент с весом 4 на время действия тактового импульса серии A. Щ

B соответствии с этим на вход компаратора 11 поступает сигнал с выхода дискретного формирователя 10 импульсов, уменьшенный по амплитуде (строка е), а на выходе компаратора по- у5 является импульс (строка g) . его появление дает команду на фиксирование включенного элемента памяти блока 12 обработки сигналов до начала следующего измерения.

Затем на управляющие входы ключа

9 блока 12 обработки сигналов поступает второй тактовый импульс серии

Р (строка с). При этом в блоке 12 обработки сигналов включается память по реактивной составляющей (строка 6 ), управляющая положением тех же эле1ментов в дискретном формирователе 10 сигналов на время действия тактового импульса серии Р, а в компараторе 11 производится оценка измеряемой составляющей. При наличии импульса на выходе компаратора 11 (строка g) включенный элемент памяти по реактивной составляющей фиксируется до начала следующего измерения (строка 0 ).

Дальнейшая работа устройства происходит аналогичным образом.

При отсутствии импульса с компаратора 11 при измерении активной составляющей комплексного сопротивления (строка j — пятый тактовый импульс серии A), при измерении реактивной составляющей (строки h — третий тактовый импульс серии Р, i — четвертый тактовый импульс), сбрасывается соответствующий элемент соответствующей памяти в блоке 12 обработки сигналов.

В результате измерения активной составляющей в памяти остаются включенными элементы весом 4.2.2 (строка к), при этом блок индикации 13 высвечиват цифру 8, по реактивной составляющей в памяти остаются включенными элементы весом 4,1 (строка 3 ), при этом блок индикации 14 высвечивает цифру 5.

Использование изобретения для измерения составляющих комплексного сопротивления позволяет повысить точность измерения параметров комплексного сопротивления и вместе с тем расширить функциональные воэможности

АСУТЦ, в которых об изменениях технологических параметров судят по изменениям параметров комплексных преобразователей.

Формула изобретения

Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления, содержащее измерительную цепь, сос.тавленную иэ последовательно вклюиенных измеряемого комплексного со-противления и.образцового элемента, соответствующие выводы которых соединены с общей шиной, второй вывод измеряемого комплексного сопротив° ления соединен с первым зажимом -енератора синусоидального напряжения, 824064

10. ю второй вывод образцового элемента соединен с вторым зажимом генератора синусоидального напряжения и через последовательно соединенные согласующее устройство и амплитудный преобразователь — с одним из входов компаратора, выход которого соединен с входом блока обработки сигналов, первый и второй выходы

1 которого подсоединены к входам первого и второго цифровых индикаторов соответственно, третий выход — к управляющему входу дискретного формирователя опорных сигналов, ключ; третий зажим генератора синусоидального напряжения соединен с обшей шиной, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точнос ти за счет уменьшения погрешности

О от неидентичности каналов формирования регулирующих, воздействий, в него введены два генератора тактовых импульсоМ, причем выход согласующего устройства соединен с первыми вхо- дами генераторов тактовых импульdos, вторые выводы которых подсоеди.нены соответственно к четвертому и пятому зажимам генератора синусоидального напряжения, а выходы соответственно к первым и вторым управляющим входам блока обработки сигналов и ключа, выход которого соединен через дискретный формирователь опорных сигналов со вторым входом компаратора, четвертый и пятый зажимы генератора синусоидального напряжения соединены с третьим,: и четвертым входами ключа.

15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2496698/21, кл. 6 01 В 17/10, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2543777/2, 1977.