Способ измерения параметров комплексного двухэлементного нерезонансного двухполюсника и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, к устройствам для измерения параметров двухполюсников . Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство , реализующее способ, содержит генератор 1 гармонического сигнала, подключенный параллельно однород (Л

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4, G 01 R 17!10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3727037/24-21 (22) 16,04,84 (46) 15,08.86. Бюл. 11- 30 (71) Пензенский сельскохозяйственный институт (72) А,Ф.Прокунцев и P.M.Н3маев (53) 62).317.733(088.8) (56) Электрические измерения неэлектрических величин / Под ред. П.В.Новицкого, Л.: Энергия, 1975, с. 5-8.

Авторское свидетельство СССР

11 1198434/21, кл. G 01 R 17/10, 1984., SU„„1250963 А1 (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

КОМПЛЕКСНОГО КВУХЭЛЕМЕНТНОГО НЕРЕЭОНАНСНОГО ДВУХПОЛЮСНИКА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроиэмерительной технике, к устройствам для измерения параметров двухполюсников. Цель изобретения — повьппение точности измерения. Устройство, реализующее способ, содержит генератор 1 гармонического сигнала, подключенный параллельно однород1250963

10 ным образцовым двухполюсникам (Л) 2 и 3, переключатели 4-1, 4-2, сопротивление нагрузки блоков 8-1, 8-2 согласования, блок 9 разности, фаэовременные преобразователи 1О-1, 10-2, аналого-цифровые преобразователи 11-1, 11-2, блоки 12-1, !2-2 сопряжения, МНКро3ВМ 13, шину 14 задания программ и исследуемый 5 и образцовый 6 двухполюсники, Сформированные первый и второй сигналы пропорциональны фазовым сдвигам напряжений небалансов относительно наИзобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к устройствам для измерения параметров двухполюсников.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет ис ключения нестабильности и нелинейности функций преобразования блоков устройства, На фиг. 1 представлено устройство для измерения параметров комплексно-го двухполюсника; на фиг. 2 — векторная диаграмма напряжений для измерительной цепи в случае емкостной последовательной схемы замещения двухполюсника с учетом комплексной нагрузки; на фиг. 3 — измерительная цепь моста.

Устройство для измерения параметров комплексного двухполюсника содержит генератор 1 гармонического сигнала 1, подключенный параллельно ветви, составляемой из последовательно соединенных однородных образцовых двухполюсников 2 и 3, переключатели

4-1, 4-2, последовательно соединенные исследуемый 5 и образцовый 6 двухполюсники, сопротивление нагрузки 7 блоков согласования (фиг. 3) блоки 8-1, 8-2 согласования подключенные к измерительной диагонали моста, блок 9 разности, фазовременные преобразователи 10-1, 10-2, аналогоцифровые преобразователи 11-1, 11-2, блоки 12-1, 12-2 сопряжения, микроЗВМ

13, шину 14 задания программы. пряжения питания до и после коммутации Д, Третий и четвертый сигналы пропорциональны разности падения напряжения на образцовом Д и напряжения небаланса до и после коммутации Д. Пятый и шестой сигналы пропорциональны фазовым сдвигам напряжений небалансов до и после коммутации Д, В описании представлены формулы расчета параметров Д, выполненного по последовательной и параллельной схемам замещения . 1 с. и. ф — лы, 3 ил.

Как известно, уравнение отсчета параметров двухполюсников с последовательной схемой замещения исследуемого двухполюсника в прототипе имеем вид

К(— — — + --- )+(1+К )соя(†V )

Цса 4.,! 2

UcoS Ut:ä

4, 2 Ucd U д о К (— — + - - )+2К соя(̄— P )

Uñî3 Ucd (1) (l -К ) s in (М вЂ” Y ) d(, 2 !сД Uend о К (—,-- + —,--)+2К cos(×,— Ч ) "а

2 (2) Как видно из уравнений (1) и (2), для определения параметров исследуемого двухполюсника необходимо формировать не только фазовые сдви20 ги между напряжениями, но и действующие значения напряжений небалансов до и после коммутации двухполюсников.

Нестабильность действующих значений напряжений, обусловленная, например, 25нелинейностью функций преобразования блоков и узлов устройства в тракте преобразования, приведет к возникновению дополнительной погрешности, к снижению точности. измерения. С целью щустранения указанной погрешности выразим действующие значения сигналов через фазовые сдвиги между напряжениями, снимаемыми с элементов измерительной цепи (фиг, 3), Из векторных диаграмм (фиг. 21 следует

1250963

1 1 с <1 (3) sin (180-(Ч вЂ” 1 ) < соJ

; (4) sin t180(180- +Ф ) 2 г

НАЬ з1п Ч л

UdL

siny г

Из уравнений (3) и (4) можно выра.зить амплитудные соотношения через фазовые

U,Ä sin(9„+ << ) sin Ч г

Б, «г sin Ч", з1п(Ч вЂ” 9 ) f0

U„g sin « л з1п(Ч вЂ” Ч )

U

С учетом выражений (5) и (6) уравнения (1) и (2) можно переписать в виде

15,Р А, 04 В

1 С.

К, В (7) 20 (8) а по параллельной схеме замещения по формуле

В (9) А (10) В, «О С

30 где

t s jn(M, +ч „1 яи ч

ДсК в1и-ч, а1н1Ч -Ч,1

+ (л + К ) «5 (<< - гz )) ;i

+ 2К с05 (Е(Чг) с -(-к )sl („- < );

Как видно из уравнений (9) и (10) в них не входят действующие значения сигналов, снимаемых с элементов 45 измерительной цепи, что позволит уменьшить погрешность измерения так, как фазовые сдвиги можно формировать с высокой точностью, используя для этого минимум аналоговых блоков и узлов.

Измерения предложенным устройством проводят следующим образом.

В первом такте измерения при подключении генератора 1 гармоническо- 55 го сигнала к измерительной цепи контакты переключателей 4-1 и 4-2 находятся в исходном положении 1.

С измерительной диагонали напряжение небаланса U<,) подается одновременно на один иэ входов блока 9 разности и через блок 8-1 согласования — на первые входы фазовременных преобразователей 10-1 и 10-2. Напряжение U>g синфазное с напряжением питания и снимаемое с образцового двухполюсника 3, поступает на второй вход блока 9 разности и через блок 8-2 согласования — на второй вход фазовременного преобразователя

10-2.

Сигнал с выхода блока 9 разности, пропорциональный 1 ; -Бц, подается на второй вход фазовременного преобразователя 10-1. С выходов фазовременных преобразователей 10-1 и 10-2 сигналы в виде временных интервалов, пропорциональных фазовым сдвигам

4 и f соответственно, поступают на входы аналого-цифровых преобразователей 11-1 и 11-2 соответственно, На выходах аналого-цифровых преобразователей ll-l и 11-2 сигналы в вице кодов, пропорциональных и У„, через блоки 12-1, 12-2 сопря- ° жения подаются на первый и второй входы микроЭВМ 13 соответственно, где заносятся в ячейки памяти.

После занесения информации о фазовых сдвигах Ч< Ч, в соответствующие ячейки памяти микроЭВМ 13 выдает команду на переброс контактов переключателей 4-1, 4-2 в положение II.

Временные интервалы, пропорциональные фазовым сдвигам < < формиру емые в тракте преобразования, подвергаются преобразованиям, аналогичным описанным, и в виде кодов заносятся в последующие ячейки памяти микроЭВМ

13 ° В соответствии с программой, вводимой через шину 14 задания программ и составленной по уравнениям (7)(10), микроЭВМ 13 осуществляет расчет параметров комплексных двухполюсников по приведенным алгоритмам с выдачей результата измерения на индикацию (цифропечать).

Таким образом, предложенные способ и устройство для измерения параметров комплексных двухполюсников по сравнению с прототипом обеспечивают более высокую точность измерения, что позволяет использовать их в системах автоматизированного управления контролем технологических процессов.

1250963

Формула изобретения емые параметры двухполюсника, выполненного по последовательной схеме замещения, вычисляют по формуле

= 1

А а по параллельной схеме замещения по формуле

В =" С ° оА г де

5ft1(V +ч ) 31K% б1и

4iK . +

Sin Ч, б1Л(Ч -Ч ) -Ф

2- 50

Ф

+ tK co%(м,- м,};

l. Способ измерения параметров комплексного двухэлементного нерезонансного двухполюсника, при котором измеряют величины действующих значений выходнь|х напряжений небалансов до и после взаимной коммутации образцового и исследуемого двухполюсников, расположенных в верхней ветви неуравновешенного моста, формируют первый и второй сигналы, пропорциональные фазовым сдвигам напряжений небалансов относительно напряжения питания до и после коммутации двухполюсников соответственно, измеряемые параметры вычисляют по формулам, о т л и— ч а ю шийся тем, что,с целью повышения точности измерения, формируют 2б третий сигнал, пропорциональный разности падения напряжений на образцовом двухполюснике, расположенном в нижней ветви моста, и напряжением небаланса до коммутации двухполюсников, 25 формируют четвертый сигнал, пропорциональный разности падений напряжений на образцовом двухполюснике, расположенном в нижней ветви моста, и напряжением небаланса после коммутации двухполюсников, формируют пятыи и шестой сигналы, пропорциональные фазовым сдвигам напряжений небалансов до и после коммутации двухполюсников относительно третьего и четвертого сигналов соответственно, а измеряпараметры измерительной цепи в обобщенных обозначениях,имеющие размерность сопротивлений при последовательной схеме замещения и размерность проводимостей при параллельной схеме замещения исследуемого двухпблюсника; коэффициент отношения величин сопротивлений (проводимостей) однородных образцовых двухполюсников, расположенных в ветви моста, не содержащей исследуемого двухполюсника, фазовые сдвиги напряжений небалансов относительно напряжения питания моста до и после коммутации двухполюсников соответственно; фазовые сдвиги напряжений небалансов относительно напряжений, пропорциональных разности напряжений небалансов, и напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника, расположенного в нижней ветви моста до и после коммутации соответственно.

2. Устройство для измерения параметров комплексного двухэлементного нерезонансного двухполюсника, содержащее генератор гармонического сигнала, выводы которого подключены к первым выводам ветви моста, составленной из двух последовательно соединенных однородных образцовых двухполюсников, и через раэмыкающие контакты первого и второго переключателей — соответственно к первой клемме для подключения исследуемого двухполюсника и первому выводу третьего образцового двухполюсника, второй вывод которого и вторая клемма для подключения исследуемого двухполюсника соединены с первым входом первого блока согласования, второй вход которого и вторые выводы первых двух образцовых двухполюсников соединены с общей шиной, замыкающий контакт первого переключателя соединен с размыкающим контактом второго переключателя, а замыкающий контакт второго переключателя соединен с раэмыкающим контактом первого переключателя, выход

1250963 первого блока рассогласования соединен с первым входом фазовременного преобразователя, выход которого через последовательно соединенные первый аналого-цифровой преобразователь, и первый блок сопряжения подключен к первому входу микроЭВМ, второй вход которой через второй блок сопряжения соединен с выходом второго ана- 10 лого-цифрового преобразователя, управляемый вход микроЭВМ подсоединен к шине задания программ, а управляющий выход микроЭВМ соединен с управляемыми входами первого. и второго 1S переключателей, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что в него введены блок разности, второй блок согласования, второй фазовременной преобразователь, первый вход которого соединен с выходом первого блока согласования, второй вход — с выходом блока разности, первый вход которого соединен с первым входом первого блока согласования, второй вход блока разности соединен с первым выводом второго образцового двухполюсника и с первым входом второго блока согласования, второй вход которого и третий вход блока разности соединены с об щей шиной, выход второго блока согласования соединен с вторым входом первого фазовременного преобразователя.

1250963

Составитель В.Семенчук

Редактор М.Келемеш Техред М.Ходанич Корректор И.Эрдейи

Заказ 4404/40

Тираж 728 Подписное

BHHHDH Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4