Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника

 

Изобретение позволяет повысить точность измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника. Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, блоки 8-11 согласования, блоки 12 и 13 вычисления , блок 14 суммирования, блоки 15 и 16 разности, блоки 22 и 23 уравновешивания , блоки 26 и 27 индикации и измерительную цепь, состоящую из образцовых двухполюсников 3-7. Введение фазочувствительных выпрямителей 17- 20, блока 21 обработки сигналов и блоков 24 и 25 уравновешивания исключает необходимость формирования строб-импульса. 4 ил. I (Л 00 00 00 фие.7

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) А1 (5l) 4 (01 R 17/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4079814/24-21 (22) 18.06.86 (46) 30.10.87. Бюл. N 40 (71) Пензенский сельскохозяйственный институт (72) О.С.Гаджиев, А.Ф.Прокунцев, О.Н.Чистяков и P.М.Юмаев (53) 621.317.332 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1026082, кл. С 01 R 17/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1118922, кл. С 01 R 17/10, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ (ПРОВОДИМОСТИ) ДВУХПОЛЮСНИКА (57) Изобретение позволяет повысить точность измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, блоки 8-11 согласования, блоки 12 и 13 вычисления, блок 14 суммирования, блоки 15 и 16 разности, блоки 22 и 23 уравновешивания, блоки 26 и 27 индикации и измерительную цепь, состоящую из образцовых двухполюсников 3-7. Введение фазочувствительных выпрямителей 1720, блока 2! обработки сигналов и д блоков 24 и 25 уравновешивания исклю- @ чает необходимость формирования строб-импульса. 4 ил.

С:

1348739

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области измерения и контроля составляющих комплексного сопротивления (проводимосги) двухполюсника.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения необходимости формирования строб-импульсов.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — схема измерительной цепи; на фиг.3 — векторная и круговая диаграммы для измерительной цепи, когда исследуемый двухполюсник имеет последовательную схему замещения с емкостным характером и когда в качестве образцовых двухполюсников выбраны емкостной и резистивный двухполюсники; на фиг.4 — векторная диаграмма процесса уравновешивания в декартовой системе координат.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, измерительную цепь 2, образцовый двухполюсник 3> однородный одной иэ составляющих исследуемого двухполюсника, исследуемый двухполюсник 4, образцовый двухполюсник 5, однородный другой составляющей исследуемого двухполюсника, однородные образцовые двухполюсники 6 и 7, блоки 8-11 согласования, блоки 12 и 13 вычисления, блок 14 суммирования, блоки 15 и 16 разности,фазочувствительные выпрямители 17-20, блок 21 обработки сигналов, блоки 22-25 уравновешивания, блоки 26 и 27 индикации.

Генератор 1 синусоидального сигнала подключен к измерительной цепи

2, состоящей из образцовых двухполюсников 3, 5, 6 и 7 и исследуемого двухполюсника 4. К вьжодам измерительной цепи 2 подключены блоки 8-11 согласования. Выходы блоков 8 и 9 соединены с входами блоков 12 и 13 вычисления, а также с входами фаэочувствительных выпрямителей 17, 18 и 19,20 соответственно. Выходы блоков 12 и 13 соединены с блоком 14.

Блок 21 обработки сигналов соединен с выходами фазочувствительных выпрямителей 17-20 и с шинами управления образцовыми двухполюсниками 3 и 5.

Блоками 12, 13, 15 и 16 управляют блоки 22-25 уравновешивания, выходы которых соединены с блоками 26 и 27 индикации.

На фиг.З и 4 приняты следующие обозначения: траектории перемещения потенциальньж точек f

m, d, с; вектор напряжения питания измерительной цепи; вектор падения напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника 5; вектор падения напряжения, снимаемого с образцового двухполюсника 3; вектор напряжения на исследуемом двухполюснике 4; векторы напряжений небалансов; вектор компенсирующего напряжения; вектор разностного напряжения между векторами

U„H Uæ, вектор раэностного напряжения между векторами

О„и 11 „,, фазовый сдвиг Vg относительно U+щ фазовый сдвиг 0,1 относительно V ь . то аb

Uàï

10 с4

2О Оа 1 И

Vp, 25

V„

30 Ч

Известно, ч аЬ d

gFTl g +

ab otal

D 1

fd с(1+ Pd (2) 40

an am am am

ad ао ао am+dmcos (180 -

55 am (3)

am-dmcosg

B то же время где Ж, 1, М,1, pd — параметры измерительной цепи

45 в обобщенных значениях.

Анализируя круговую векторную диаграмму, изображенную на фиг ° 3 можно отметить, что Ьашп и ь aod no5О добны. Из подобия треугольников имеем

1348739 активная составляющая комп= лексного сопротивления образцового двухполюсника; активная составляющая компгде R, Dx an «+L! e„(pL +5g) Х» щ » ю,4

Эо ad pLg «а («+p ) «ь Рь (4) лексного сопротивления из0 an oL («а+ pd) am-dmcos(l меряемого двухполюсника.

Так же можно отметить, что (5) dmcos<Р

m — -= — — — ° аш с «с+, (6) А из подобия д aod и д kcb имеем

ad od dms in(180 - ) -Йшя 1ПЧ

kb сЬ сЬ cb

Йшсоя Dgg — DLc

Подставив выражения (1) и (2) в (6) после преобразования получим

Так же

«е («а+6ь) — с4Ь+В )

" ("а+Рь) (7) dmcos(p

Р ай

kb

am (13) «rnid -0 И »

« (« +p») Подставив выражения (2), (11), (12)

25 в (13) имеем где К вЂ” коэффициент гомотетии

at Кь

После преобразования выражения (7) получим окончательное выражение

«а

pLd + Ра -dms in

К сЬ )гУ

<с (14) 30

«с с (8) о4»

«! («с+ Рс)

К = - — с — - - разделим на oL oL,, рС, ("ь+ Ь) с °

«ь Ра где Е = —;

Рь «ь+/ ь

Л р

«с

/ ь

1+—

« (15) Преобразовав выражение (8) получим

= (! «) 1то (9)

f1\ (1 + --)E = K (E+ 1);

fc

11 (16) при ЫЬ = f3 получим

К;,(r+ !) -e

45 = 0L (-с с (17) т.е.

При Я = 1 имеем

° pLm - Bm р = --- — - = 25 = 2К

oL (»о J <

2dmcos 4

50 (10) 1

2К вЂ” 1 2dms in -cb

« — (18)

2dmsin g — cb х х

С сЬ со или же

2йпсо я Ч где х — реактивная составляющая со комплексного сопротивления образцов двухполюсника;

R — R а

am ь а

« — — p

Рь Ж

Ка с

1+—

oLc

1+—

f(1 + --)

tc

pic — К

E,+1

1348739

/О,а(- К2(U,ъ/, (26>

2дссов4

2К

cb (19) (27) P ñ <е (2K < 1) ° х — х, 2dccosV

Г с ° со (20) 15 О с и 3„,.

2К - 1 2dcsinV-аш

1 Ж -- --- Ы вЂ” — — -- — (21)

m

am е 2К (28) („, = ф „, (2К вЂ” 1 ), 2dcs in 4 — аш

R ° R х о am (29) (22) .

П,. - I Ud cosql, (23) К = - -,(24)

И..(IU..r

u, = к, О., (2К,. (25) В то же время (" а(— ("а sing!, х — реактивная составляющая с комплексного сопротивления измеряемого двухполюсника.

Аналогичные расчеты можно провести используя вектор раэбаланса dc.

Приведем лишь окончательные выражения

Для параллельной схемы замещения исследуемого двухполюсника выражения аналогичны с той лишь разницей, что вместо сопротивления будут проводимости, а при измерении приращения, например, по активной составляющей, необходимо исследуемый двухполюсник

4 поменять местами с двухполюсником

5, а по реактивной составляющей— исследуемый двухполюсник 4 поменять местами с двухполюсником 3.

Рассмотрим векторную диаграмму на фиг.4, с учетом диаграммы на фиг.3 можно отметить, что где U — проекция вектора Эа на

Uam

В момент, когда U< cos(Q-180 )=О, U, можно записать в виде где К вЂ” коэффициент передачи по напряжению.

Подставив выражение (24) в (10) получим где Б„а — проекция вектора Оа на U,g.

В момент квазиравновесия

)Up) sinQ (= 0

Получим где К вЂ” коэффициент передачи по

2 напряжению. Подставив выражение

1ð (26) в (18) получим

Аналогично получим уравнения для где К и К - коэффициенты передачи по напряжению.

Устройство работает следующим образом.

25 Напряжения, снятые с образцовых двухполюсников 3 и 5 через блоки 8 и 9 согласования, подаются одновременно на входы блоков 12 и 13 вычисления и на опорные входы фаэочувствительных выпрямителей 17, 18 и

19, 20.

Сигналы с выходов блоков 12 и 13 вычисления, пропорциональные К ОЪ и

K,Îa в один момент времени и К Ub

Ъс

35 и К U в другой, поступают на вход блока 14 суммирования, который формирует сигнал, пропорциональный

Uк = Uъс + Uаюу UK подаетсЯ на пеРвые входы блоков 15 и 16 разности, 40 а на вторые входы подаются сигналы небаланса Б,а и U

Ок Псд H Нр Пк Up которые с m поступают на информационные входы фаэочувствительных выпрямителей

17-20. На выходах фаэочувствительных выпрямителей 17-20 формируются сигналы, проПорциональные соответственно соя, Б,, соз(, Бр, соз(, 13Р соз(, которые подаются параллельно на входы блока 21 обработки сигналов и на входы блоков 22-25 уравновешивания.

Процесс выбора предела измерения осуществляется блоком 21 обра1348739

35 ботки сигналов по двум составляющим комплексного двухполюсника и аналогичен процессу выбора предела в прототипе.

Процесс уравновешивания начинает5 ся сразу же после выбора предела измерения и основан на методе развертывающего уравновешивания. В начальный момент времени обработку входных сиг- 10 налов начинают, например, блоки 22 и 25 уравновешивания, которые управляют коэффициентом передачи блоков

12 и 13 вычисления, а также разрешают фоРмиРование U блоку 16 разности.

Изменение коэффициента передачи блоков вычисления происходит до момента когда сигналы, формируемые фазочувствительными выпрямителями 17 и 20, станут равными нулю. В этот мо- 0 мент на информационных выходах блоков

22 и 25 уравновешивания будут присутствовать коды чисел, пропорциональные 1 и, .

По истечении некоторого промежут- 25 ка времени, определяемого, например, линиями задержки, находящимися в блоках 23 и 24 уравновешивания, отработку входных сигналов начинают блоки 23 и 24 уравновешивания, По первым уравновешивающим сигналам этих блоков происходит предварительное восстановление коэффициентов передачи блоков 12 и 13 вычисления, а затем их изменение.

В дальнейшем отработка входных сигналов блоками 23 и 24 уравновешивания аналогична работе первых двух блоков 22 и 25 уравновешивания. На информационных выходах блоков 23 и

24 уравновешивания формируются коды

40 чисел,, пропорциональные Р и F, .

Информационные сигналы с выходов блоков 22 и 23, 24 и 25 уравновешивания поступают на блоки 26 и 27 индикации соответственно, которые содержат по

45 два индикаторных табло, позволяющие индицировать каждому блоку индикации по две составляющих измеряемого комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника.

Таким образом, использование предлагаемого устройства обеспечивает более высокую точность измерения и может быть использовано в системах измерения °

Формула из обретения

Устройство для измерения составляющих комплексного сопротивления (проводимости) двухполюсника, содержащее генератор синусоидального нап ряжения, первый зажим которого подключен через последовательно соединенные первый блок согласования и первый блок вычисления и первому входу блока суммирования и первому выводу измерительной цепи, состоящей из двух параллельно соединенных ветвей, первая из которых содержит последовательно соединенные первый образцовый двухполюсник, однородный одной из измеряемых составляющих комплексного сопротивления исследуемого двухполюсника, зажимы для подключения исследуемого двухполюсника и второй образцовый двухполюсник, однородный другой измеряемой составляющей комплексного двухполюсника, вторая ветвь содержит два последовательно соединенных однородных двухполюсника, общий вывод которых соединен с первым входом второго блока согласования и входом третьего блока согласования, второй вывод измерительной цепи соединен с вторым зажимом генератора синусоидального напряжения и с первым входом четвертого блока согласования, вьжод которого через второй блок вычисления подключен к второму входу блока суммирования, выход которого соединен с первыми входами первого и второго блоков разности, вторые входы которых соединены с выходами третьего и второго блоков согласования соответственно, управляемые входы первого и второго блоков вычисления и блоков разности соединены с управляющими вьжодами первого и второго блоков уравновешивания соответственно, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго блоков индикации соответственно, первый зажим для подключения исследуемого ,двухполюсника соединен с вторыми входами второго и четвертого блоков согласования, второй зажим для подключения исследуемого двухполюсника, вторые входы первого и третьего блоков согласования, третьи входы второго и четвертого блоков согласования соединены с общей шиной, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены четыре фазочувствительных выпрямителя, блок обработки сигналов, третий и четвертый блоки уравновешива1348739

10 ння, при этом выход первого блока согласования соединен с опорными входами первого и второго фазочувствительных выпрямителей, выход четвертого блока согласования соединен с опорными входами третьего и четвертого фазочувствительных выпрямителей, выход первого блока разности соединен с информационными входами второго и третьего фазочувствительных выпрямителей, выход второго блока разности соединен с информационными входами первого и четвертого фазочувствительных выпрямителей, выход первого фазочувствительного выпрямителя соединен с первым входом блока обработки сигналов и входом третьего блока уравновешивания, выход второго фазочувствительного выпрямителя соединен с вторым входом блока обработки сигналов и входом первого блока уравновешивания, управляющий выход третьего блока уравновешивания соединен с вторым управляемым входом первого блока вычислен, а выход соединен с вторым входом первого блока индика5 ции выход третьего фазочувствительного выпрямителя соединен с третьим входом блока обработки сигналов и входом четвертого блока уравновешивания, выход четвертого фазочувствительного выпрямителя соединен с четвертым входом блока обработки сигналов и входом второго блока уравновешивания, управляющий выход четвертого блока уравновешивания соединен с вторым уп15 равляющим входом второго блока вычисления, а выход четвертого блока уравновешивания соединен с вторым входом второго блока индикации, первый и второй управляющие выходы блока обработки сигналов соединены соответственно с шинами управления образцовык двухполюсников первой ветви измерительной цепи.

1348739

Ьт

Составитель В.Семенчук

Техред i М. Ходанич КорректорИ.Муска редактор Ю.Середа

Заказ 5185/44 Тираж 729 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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