Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВУХПОЛЮСНИКА, содержащее генератор синусоидального напряжения, один из зажимов которого подключен параллельно к зажиму измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных образцового двухполюсника , однородного одной из измеряемых составляющих комплексного сопротивления двухполюсника и измеряемого двухполюсника, выполненного в виде последовательной схемы замещения , примыкающему к образцовому двухполюснику , причем вершина соединения образцового и измеряемого двухполюсников заземлена , и к входу первого согласующего блока, выход которого, соединен параллельно с опорным входом первого фазочувствительного выпрямителя и с одним из входов первого блока деления и через первый блок .. умножения подключен к одному из входов блока разности , свободный зажим измеряемого комплексного сопротивле ,ния двухполюсника через второй согласующий блок подключен к второму входу блока разности, третий вход которого ; подсоединен к выходу второго блока умножения, вход которого соединен параллельно с опорным входом второго фазочувствительного выпрямителя и с одним из входов второго блока деления , выход блока разности подключен параллельно к информационным входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей, выходы которых подсоединены параллельно к вторым входам первого и второго блоков деления и к синхронизирующим входам первого и второго блоков умножения соответственно , выход первого блока деления через первый блок уравновешивания соединен с блоком индикации, а выход второго блока деления через второй блок уравновешивания соединен со вто (Л рым блоком индикации, управляющие выходы первого и второго блоков уравновешивания подключены к управляемым входам первого и второго блоков умножения соответственно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей,в него введены ВТОРОЙ образцовый двухполюсник , однородный второй измеряемой составляющей комплексного сопроINP тивления двухполюсника, третий согласующий блок, причем второй зажим геOt нератора питания соединен параллельо но с одним из зажимов второго образцового двухполюсника и с одним из Oi входов третьего согласующего блока, IND второй вход которого .подключен к вершине соединения второго зажима второго образцового; двухполюсника и измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, выходы первого и второго фазочувствительных выпрямителей соединены с первым и вторым образцовыми двухполюсниками соответственно .
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК у 511 Я 01 Н 17/10 с
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;
) .\
М ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3220708/18-21 (22) 23. 12. 80 (46) 30.06.,83. Бюл. Р 24 (72) P.М. Юмаев, Б.А. Памфилов и Д.A. Прокунцев (71) Пензенский завод-В-/3 при Заводе
ВЭМ (филиал Пензенского политехнического института) (53) 621.317.333(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Р, 798626, кл. 6 01 R 27/02, 1978.
2. Авторское свидетельство СССР
9 855510, кл. G 01 R 17/10, 1979 (прототип) . (54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ
СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВУХПОЛЮСНИКА, содержащее генератор синусоидального напряжения, один из зажимов которого подключен параллельно к зажиму измерительной цепи, составленной иэ последовательно соединенных образцового двухполюсника, однородного одной из измеряемых составляющих комплексного сопротивления двухполюсника и измеряемого двухполюсника, выполненного в виде последовательной схемы замещения, примыкающему к образцовому двухполюснику, причем вершина соединения образцового и измеряемого двухполюсников заземлена, и к входу первого согласующего блока, выход которого соединен параллельно с опорным вхо- . дом первого фазочувствительного выпрямителя и с одним иэ входов первого блока деления и через первый блок -. умножения подключен к одному из входов блока разности, свободный зажим измеряемого комплексного сопротивле:ния двухполюсника через второй согла сующий блок подключен к второму входу блока разности, третий вход которого
ÄÄSUÄÄ 1026062 А подсоединен к выходу второго блока
l умножения, вход которого соединен параллельно с опорным входом второго фазочувствительного выпрямителя и с одним из входов второго блока деления, выход блока разности подключен параллельно к информационным входам. первого и второго фазочувствительных выпрямителей, выходы которых подсоединены параллельно к вторым входам первого и второго блоков деления и к синхронизирующим входам первого и второго блоков умножения соответст. венно, выход первого блока деления через первый блок уравновешивания соединен с блоком индикации, а выход второго блока деления через второй
C блок уравновешивания соединен со вторым блоком индикации, управляющие выходы первого и второго блоков урав еоееюкеееек подключены к упреелкелепл С входам первого и второго блоков умножения соответственно, о т л и ч а ю -Я. щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей,в него введены второй образцовый двухполюсник, однородный второй измеряе- мой составляющей комплексного сопро- тивления двухполюсника, третий согла- сующий блок, причем второй зажим ге.нератора питания соединен параллель- ЯЪ но с одним иэ зажимов второго образцового двухполюсника и с одним из входов третьего .согласующего блока, ОЪ второй вход которого .подключен к вершине соединения второго зажима второго образцового двухполюсника и измеряемого комплексного сопротив- е ления двухполюсника, выходы первого Ф и второго фаэочувствительных выпрямителей соединены с первым и вторым образцовыми двухполюсниками.соответ, ственно.
1026062
Изобретение относится к йзмерительной технике, а именно к измерению и контролю составляющих комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсников, Известно устройство для измерения, составляющих комплексного сопротивления двухполюсников, содержащее генератор синусоидального напряжения, включенный в диагональ питания измерительной цепи, составленной из по- 10 следовательно соединенных обраэцо вого двухполюсника и измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, причем вершина измерительной диагонали заземлена, а вершина диагонали питания, примыкающая к образцовому двухполюснику при последовательной
- схеме замещения измеряемого комплекс- ного сопротивления или к измеряемому комплексному сопротивлению при его параллельной схеме замещения, через . первый согласующий блок подключена параллельно к опорному входу первого фазочувствительного выпрямителя и первым входам первого и второго блоков деления и через фазовращатель к опорному входу второго фазочувствительного выпрямителя, выход которого соединен с вторым входом второго блока деления, второй вход первого блока деления подсоединен к выходу первого фазочувствительного выпрямителя, вершина диагонали питания, примыкающая к измеряемому комплексному сопротивлению двухполюсника при последовательной схеме эамеще- 35 ния или к.образцовому двухполюснику при его параллельной схеме замещения,.подключена к входу второго согласующего блока; выход которого соединен с информационными входами первого и второго фазочувcTBHTельных выпрямителей (1 ).
Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, . обусловленная отсутствием обратного 4 канала преобразования и "нулевого" режима в тракте формирования регулирующих воздействий.
Известно также устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника, содержащее генератор синусоидального напряжения, включенный в диагональ питания измерительной цепи, составленной иэ последовательно. соединенных образцового двухполюсника и из- 55 меряемого комплексного сопротивления двухполюсника, причем вершина измерительной диагонали заземлена,а вершина диагонали питания, примыкающая к образцовому двухполюснику при последовательной схеме замещения измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника или к изме= т ряемому комплексному сопротивлению двухполюсника при его параллельной схеме замещения, через первый согла сующий блок подключена параллельно к опорному входу первого фазочувствительного выпрямителя, к входу пер ного блока умножения, к первым входам первого и второго блоков деления и через фазоврайатель параллельно к входу второго, блока умножения и к опорному входу второго фазочувстВительного выпрямителя, вершина диагонали питания, примыкающая к измеряемому сопротивлению двухполюсника при последовательной схеме замещения измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника или к образцовому двухполюснику при параллельной схеме замещения, через второй согласующий блок подсоединена к одному из входов блока разности, второй и третий вхолы которого соединены с выходами первого и второго блоков умножения соответственно, выход блока разности подключен параллельно к информационным входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей соответственно, выходы которых подсоединены параллельно к опорным входам первого и второго блоков деления, к синусоидальным .входам блоков умножения и к первым входам блока обработки сигналов соответственно, выход которого подключен к образцовому двухполюснику, выход первого блока деления через первый блок уравновешивания соединен с блоком индикации, а выход второго блока деления через второй блок уравновешивания соединен с вторым блоком индикации, управляющие выходы первого и второго блоков уравновешивания подключены к управляемым входам первого и второго блоков умножения соответственно 2).
Недостатком указанного устройства является ограничение функциональных воэможностей, обусловленное наличием такого частотно-зависимого блока, как.фаэовращатель, который не позволяет обеспечить необходимую точность измерения в широком диапазоне частот.
Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей устройства, заключающееся в обеспечении необходимой точности измерения в достаточно широком частотном диапазоне.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника, содержащее генератор синусоидальйого напряжения, один из зажимов которого подключен параллельно к зажиму измерительной цепи, составленной иэ последовательно соединенных образцового двухполюсника, однородного одной из измеряемых составляющих комплексного, сопротивления двухполюсника и..изме- . ряемого двухполюсника, выполненного
1026062 в виде последовательной схемы замещения, примыкающему к образцовому двухполюснику, причем вершина соединения образцового и измеряемого двухполюсников заземлена, и к входу первого согласующего блока, выход которого соединен параллельно с опорным входом первого фазочувствительного выпрямителя и с одним иэ входов первого блока .деления и через первый. блох умножения подключен к одному из входов блока разности, свободный зажим измеряемого комплексного .сопротивления двухполюсника,через, второй согласующий блок подключен к второМу входу блока разности, тре- 35 тий вход которого подсоединен к выходу второго блока умножения, вход которого соединен параллельно c опорным входом второго фазочувствительного выпрямителя и с одним из входОв gp второго блока деления, выход блока разности подключен параллельно к информационным входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей, выходы "которых подсоединены падал- 25 лепьно к,вторым входам первого и второго блоков деления и к синхронизирующим входам первого и второго блоков умножения соответственно, выход первого блока деления через первый блок уравновешивания соединен с блоком индикации, а выход второго блока деления через второй блок уравновешивания - с вторым блоком индикации,управляющие выходы первого и второго блоков уравновешивания подключе-З5 ны к управляемым входам первого и второго блоков умножения соответственно, введены второй образцовый двухполюсник, однородный второй измеряемой составляющей комплексного 40 сопротивления двухполюсника, третий согласующий блок, причем второй зажим генератора питания соединен па- раллельно с одним иэ зажимов второго обРазцового двухполюсника и с одним 45 из входов третьего согласующего блока, второй вход которого подключен к вершине соединения второго зажима второго образцового двухполюсника и измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, выходы первого
H .второго фазочувствительных выпря; мителей соединены с первым и вторым образцовыми двухполюсниками соответственно.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2векторная и круговая диаграммы для измерительной цепи, когда исследуе-, мый двухполюсник имеет,.например, 60 последовательную схему- замещения с емкостным характером и когда в качестве образцовых двухполюсников выбраны емкостный и реэистивный двухполюсники соответственно. 65
На фиг. 2 обозначены:о(., 6, ф и oft Pg Я вЂ” траектории перемеще. ния потенциальных точек с и d npu вариации параметров измерительной цепи; 3 „ — предельная траектория перемещения потенциальных точек с и d по о(с и Q, .Uab- вектор напряжения питания измерительной цепи;
-0 0 - вектор падения напряжения, снимаемого с измеряемого двухполюсника; 0,3 U - вектор падения напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника, однородного активной составляющей <измеряемого комплексного сопротивления (KC) двухполюсника; Uqg 0»„- вектор падения напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника, однородного емкостной составляющей измеряемого КС двухполюсника; 0 .вектор компенсирующего напряжения;
Up .- вектор разностного напряжения между векторами Ю» и О»,, - фазовый сдвиг Up относительно Ое;
У- фазовый сдвиг О „относительно де.
Анализируя круговую и векторную диаграмчы, изображенные на фиг. 2, можно отметить, что при выполнении условия
0 з!п Ч .» 0 падение напряжения на активной составляющей КС двухполюсника (2)
Qx kvo где 0КХо K U»x(K< — коэФФициент передачи йо напряжению Ц ).
Добиться выполнения уравнения (1) можно, изменяя. величину Ugy,. В то же время 0а.„можно переписать в следующем виде:
0 = ---"-- В Щл (3)
"> - а так как Овд = Uy, то выражение (3) можно переписать
U x
=- - 0 = U« . ()
Тогда о„ " Фсз (5) т.е.
RX -R "К где 8 =4g - образцовый двухполюсник, служащий для выбора предела измерения по активной составляющей комплексного сопротивления.
Выражение для реактивной составляющей измеряемого KC двухполюсника
1026062 можно получить, выполнив следующие условия:
Uрсоь f ° 0; (6)
„лакун К (7) 5 теее Xg К Xp где К - коэффициент передачи по
2 напряжению U 10
Х - образцовый двухполюсник, служащий для выбора предела измерения по реактивной составляющей комплексного сопротивления.
Как следует из уравнений (5) и (7), в результаты отсчета по измеряемым составЛяющим КС двухполюсника не войдет частота, так как образцовые двухполюсники однородны йх и Х .
Выражение. (5) и (7) справедливы и !О для измеряемого KC двухполюсника с индуктивным характером. В этом случае в качестве реактивного образцового двухполюсника необходимо испольэовать индуктивность. 25
-Устройство для измерения составляющих KC двухполюсника, прецставленное на фиг. 1, содержит генератор
1 синусоидального напряжения, измерительную цепь 2, составленную из 30 последовательно включенных первого образцового двухполюсника 3, изме. ряемого KC двухполюсника 4 и второго образцового двухполюсника 5, первый, второй и третий согласующие бло- 5 ки б, 7, 8 и блоки 9 и 10 умножения, с коэффициентами передачи (1, блок 11 раэнОсти, фаэочувствительныЕ выпрямители (ФЧВ) 12 и 13, блоки 14 и 15 деления, блоки 16 и 17 уравновешивания, блоки 18 и .19 индикации.
Устройство работает следующим образом.
Напряжение U z снимаемое с образцового двухполюсника 3, через согласующий блок б поступает одновременно 45 на информационный вход блока 9 умножения, на опорные входы фаэочувствительного выпрямителя 12 и блока 14 деления.
Напряжение Up8 снимаемое с измеряемого KC двухполюсника 4, через согласующий блок 7 подается на один из входов блока 11 разности. Напряжение @b = Uc " U
10 умножения, опорные входы фазочувствительного выпрямителя 13 и блока
15 деления.
Сигналы с выходов блоков 9 и 10 умножения, пропорциональные
Ugq= К 0„ и U > — Кч ОкХ> поступают на второй и третйй входы блока 11 разности. На выходе блока 11 разности формируется сигнал, пропорциональный U<= Ux,. U2!!, который одновременно подается на информационные входы
ФЧВ 12 и 13. Сигналы с выходов. блока
11 и ФЧВ 12, пропорциональные Ui> sinai и Ui!cosbib, поступают одновременно на информационные входы блоков 14 и
15 деления, на синхронизирующие входы блоков 9 и 10 умножения и на управление образцовыми двухполюсниками 3 и 5. На выходах блоков 14 и
15 деления (a качестве которых могут быть использованы амплитудные анализаторы) получаем сигналы в Виде кодов чисел Лролорииоиальиые -а>т> — .
I и со>р ас и, которые nocyy U>b пают на входы блоков 16 и 17 уравновешивания и осуществляют изменение коэффициентов передачи блоков
9 и 10 умножения до получения на выходах ФЧВ 12 и .13 нулевых значений сигналов.
Применение изобретения обеспечивает по сравнению с известными более широкие функциональные возможности, заключающиеся в обеспечении необходимой точности измерения в широком диапазоне частот, что позволит использовать предлагаемое устройство в радиотехнических системах измерения.
1026062
Составитель В. Стукан
Редактор Н. Безродная Техред М, Тепер Корректор
Заказ 4552737 Тираж 710 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по Делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгорсщ, ул. Проектная, 4
