Стробоскопический измеритель импеданса

Стробоскопический измеритель импеданса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

C0Io3 CoBotcIENx

Сециапиетичвеиик

Рвспубпии

OllHCAHHE

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (и)9628)9

К АЭТОРСКРМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01. 12. 80 (2} )3009845/18-21 с присоединением заявки-М (23) Приоритет (53)M. Кл.

G 0l R 27/02

f/G 01 R 27/26 вввудвретвекныв квинтет

СССР ав авлаи кзаврвтенив н вткрыткй (53) УДК621. 317. .332. 1(088.8) Опубликовано 30,09 82. Бюллетень М 36

Дата опубликования описания 30. 09. 82 (72) Авторы изобретения

В. В. Волохин, 9. С. Щумков, Б. П. Хими боенко,, Н. B. Нагаец и А. Ф. Погребной с .

Киевский ордена Ленина политехнический институт.--1-" --. им 50-летия Великой Октябрьской социалис гичеощф:y;,: революции (71) Заявитель (54) СТРОБОСКОПИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ИИПЕДАНСА

Изобретение относится к электрора" ,диоиэмерительной технике и может быть использовано при определении активной и реактивной составляющих полных сопротивлений двух- и четырехполюсников.

Известно устройство для измерения импеданса, содержащее опорный генератор, соединенный последовательно с эталонным резистором и . входной

1О клеммой для подключения измеряемого импеданса, стробоскопический преобразователь, нуль-орган, один иэ входов которого подключен к моделирующему резистору и комплексному сопро- . > тивлению уравновешивания, при этом входы опорного и сигнального каналов стробоскопического преобразователя подключены соответственно к выходу опорного генератора и .входной клем- m ме $1).

Недостатком укаэанного устройства является то,,-что в результат" измерения входят погрешность, возни

2 кающая из-за шунтирования измеряемого импеданса входным сопротивлением сигнального канала стробоскопического преобразователя, а также мультипликативная погрешность преобразования самого сигнального канала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель импеданса, содержащий опорный генератор, соединенный последовательно с эталонным резистором и входной клеммой для подключения измеряемого импеданса, стробоскопический преобразователь, вычислительный блок, выходы которого подключены соответственно к индикаторам активной . и реактивной составляющих импеданса, причем выход опорного генератора соединен через опорный канал. стробо- скопического преобразователя с одним из входов вычислительнЬго блока, второй вход которого соединен с выходом сигнального канала стробоско пического преобразователя, вход сиг3 962 нального канала которого соединен с входной клеммой 2 ), Недостатком известного измерителя импеданса является то, что мультипликативная погрешность сигнального канала стробоскопического преобразователя полностью входит в результат измерения, что обуславливает недостаточную точность измерений.

Цель изобретения - повышение точ" ности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в стробоскопический измеритель импеданса,, содержащий опорный ,генератор, соединенный последовательно с эталонным резистором и входной клеммой для подключения измеряемого импеданса, стробоскопический преобразователь, вычислительный блок, к выходам которого подключены соответственно индикаторы активной и ре" активной составляющих импеданса, выход опорного генератора соединен через опорный канал стробоскопического преобразователя с одним из входов вычислительного блока, введены блок обратной связи, блок вычитания и сумматор, причем вход опорного канала стробоскопического преобразователя подключен через блок обратной связи к первому входу блока вычитания, второй вход которого соединен с входной клеммой для подключения измеряемого импеданса, а выход подключен к входу сигнального канала стробоскопического преобразователя, первый и второй входы сумматора соединены соответственно с выходами опорного и сигнального каналов стробоскопического преобразователя, а выход подключен к второму входу вычислительного блока.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого измерителя.

Стробоскопический измеритель импеданса содержит опорный генератор 1, эталонный резистор 2, входную клемму 3, измеряемый импеданс 4, стробоскопический преобразователь 5, вычислительный блок 6, индикаторы

7 активной и 8 реактивной составляющих импеданса, блок 9 обратной связи, блок 10 вычитания, сумматор 11.

Вычислительный блок 6 содержит управляемый фаэовращатель 12, ключ 13, управляемый аттенюатор 11, ключ 15> моделирующий резистор 16, комплекс" ное сопротивление 17 уравновешивания, дифференциальный усилитель 18,фа819

4 зовращатель 19, ограничители 20 и

2 1, стробированные усилители 22 и 23, нуль-орган 24, инвертирующий усилитель 25.

Стробоскопический измеритель импеданса работает следующим образом, Высокочастотное напряжение порядка „ -100.ИГц с опорного генератора

1 Оолпоступает на последовательно

1о соединенные эталонный резистор

2 (R>) и входную клемму 3 для подключения измеряемого импеданса ч (@ ). Амплитудно-фазовые соотношения вйсокочастотных напряжений 0 „

И и напряжения 7, выделяемого на входной клемме 3, переносятся с помощью стробоскопического преобразователя

5 на промежуточную фиксированную частоту опорного сигнала, например

2о 12,5 кГц. На выходе опорного канала стробоскопического преобразователя 5 формируется преобразованное напряжение >L@>,промежуточной частоты. Напряжение Чо„.,поступает на вход блока 9

2 .обратной связи, с выхода которого снимается напряжение обратной связи

-ч

Но и подается на первый вход блока

10 вычитания, на второй вход которого поступает напряжение U с входной клеммы 3. В блоке 10 вычитания ау напряжения 0 промежуточной частоты и 0 высокой частоты суммируются и затем поступают на вход сигнального канала стробоскопического преобразователя 5.

В моменты времени стробирования из мгновенных значений напряжения вычитаются мгновенные значения напряжения

0 При этом на выходе сигнального канала формируется преоб азованное

46 разностное напряжение д промежуточной частоты. Мгновенные значения высокочастотного напряжения бо и нап" ряжения промежуточной частоты бх в момента времени стробирования оказы4% вают одинаковое влияние на поведение импульсной системы. Напряжения U „ и д0 поступают соответствеОП . но на первый и. второй входы сумматора 11, где они и суммируются. На выходе сумматора 11 формируется нап3 ряжение 13с промежуточной частоты, представляющее собой преобразованное высокочастотное напряжение В .

Амплитудно-фазовые соотношения напря жений îï и Ц„промежуточной частоOA ты полностью повторяют амплитуднофазовые соотношения высокочастотных напряжений М,и Ос . Напряжения Оо„.

5 96 и Ос поступают соответственно на первйй и .второй входы вычислительного блока.6, который по амплитудно-Фазовым соотношениям между входными напряжениями низкой промежуточной частоты, например 12,5 кГц, вычисляет активную и реактивную составляющие измеряемого импеданса. Вычислительный блок 6 работает в два такта.

В первом такте, называемом тактом калибровки, при отключенном измеряемом импедансе 4 определяется и запоминается входное сопротивление бло" ка 10 вычитания, оказывающего шунтирующее действие на измеряемый импеданс 4. Ключи 13 и 15 находятся в положении П. Изменяя комплексное сопротивление 17 уравновешивания по модулю и аргументу, по нуль-органу 24 обиваются равенства двух напряжений с и О. по модулю и по фазе, где

„, - найряжение, выделяемое на комп- лексном сопротивлении 17 уравновешивания, Величины сопротивления моде-, iëèðóþùåão резистора 16 и сопротивле 4 ния эталонного резистора 2 равны и обе имеют активный характер. Комплексное сопротивление 17 уравновешивания при этом соответствует входному сопро тивлению блока 10 вычитания. Цепочка, состоящая из моделирующего резистора 16 и комплексного сопротивления 17 уравновешивания моделирует амплитудно-фазовые соотношения, перенесенные на промежуточную частоту опорного сигнала, высокочастотных напряжений, выделяемых на эталонном резисторе 2 и на входном сопротивлении блока 10 вычитания.

Во втором такте осуществляется измерение импеданса и к входной клемме 3 подключается измеряемый импеданс 4, а ключи 13 и 15 переводятся в положение 1. При этом напряжение

Ь д не равно 1 .

Изменяя фазовый сдвиг фазовращателем 12 и меняя ослабление аттенюатора 14, добиваются, как и в первом такте, равенства по нуль-органу 24 напряжений 0< и У по модулю и по фас,1 зе.

Вектор тока, протекающего по неизвестному импедансу, и напряжение, приложенное к нему, отражают качественную и количественную стороны неизвестного комплексного сопротивления. Полученное напряжение, пропорциональное вектору тока, протекаю2819 6 щего по неизвестному импедансу, поступает на ограничитель 20 и через фазовращатель 19 на ограничитель 21.

Сформированные прямоугольные импуль" сы в ограничителях типа "Иеандр" и сдвинутые на полпериода стробируют входной сипнал, снимаемый с выхода инвертирующего усилителя 25, в стробированном усилителе 22 активной со10; ставляющей в стробированном усилителе 23 реактивной составляющей им" педанса. Напряжения, пропорциональ1 ные состаЪляющим .импеданса, поступают через первый и второй выходы выt5 числительного блока 6 соответственно на индикатор 7 активной и индикатор 8 реактивной составляющих импеданса. Применение калибровки вычислительного блока 6 исключает погреш20 ность от шунтирования измеряемого ° импеданса.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в том, что в результате введения блока об25:ратной связи, блока вычитания и сумматора с соответствующими связями повышается точность измерений за счет уменьшения влияния мультипликативной погрешности сигнального кана30 ла стробоскопического преобразовате-) ля на результат измерений.

Формула изобретения

3S

Стробоскопический измеритель им-! педанса, содержащий опорный генератор, соединенный послвдовательно с .эталонным резистором и входной клеммой для подключения измеряемого импеданса, стробоскопический преобразо:ватель, вычислительный блок, к выходвм которого подключены соответственно индикаторы активной и реактивной составляющих импеданса, выход опорного генератора соединен через опорный канал стробоскопического преобразователя с одним из входов вычислительного. блока, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точ: ности измерений, в него введены блок обратной связи, блок вычитания и сумматор, причем выход опорного канала стробоскопического преобразователя подключен через блок обратной связи

55 к первому входу блока вычитания, второй вход которого соединен с входной клеммой для подключения измеряе мого импеданса, а выход подключен к

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.7 962819 8 входу сигнального канала стробоскопического преобразователя, первый и второй входы сумматора соединены соответственно с выходами опорного 1, Патент CV V 3260936, и сигнального каналов стробоскопичес- а кл. 324-57, 1966. кого преобразователя; а выход подклю- 2. Авторское свидетельство CCCP чен к второму входу вычислительного У 597989, кл. G 01 R 27/26, 1975 блока. (прототип).

1 еь

ВНИИПИ Заказ 7500/63 Тираж 717 Подписное

Ъ»

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4