Способ измерения электрических величин активного сопротивления, индуктивности и емкости

 

Использование: в измерительной технике . Предлагаемый способ служит для измерения активного сопротивления, индуктивности и емкости. Сущность изобретения: на последовательную активноемкостную или индуктивно-активную измерительную цепь, один из элементов которой известен, подают напряжение постоянного тока, через образцовый интервал времени с момента подачи напряжения измеряют первое мгновенное значение напряжения на средней точке измерительной цепи, через такой же интервал времени с момента первого измерения измеряют второе мгновенное значе ние напряжения на средней точке измерительной цепи и определяют неизвестный элемент цепи по формулам, приведенным в описании изобретения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 R 27/26

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4883340/21 (22) 19,11.90 (46) 23.02,93. Бюл, N. 7 . (71) Самарский политехнический институт им. В.В,Куйбышева (72) В.C,Ìåëåíòüåâ, В.С.Баскаков, В.С.Шутов, А.А.Соколов и А.А.Сафонов . (56) Авторское свидетельство СССР

М 1075192, кл, 6 01 R 27/26, 1984.

Шландин В.M. Цифровые измерительные устройства. М„Высшая школа, 1981, с.

179, рис. 3,36. (543 СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ, ИНДУКТИВНОСТИ И ЕМКОСТИ (57) Использование: в измерительной технике, Предлагаемый способ служит для измеИзобретение относится .к измерительной технике и может быть использовано s средствах измерения активного сопротивления, индуктивности и емкости.

Известен способ измерения электрических величин активного сопротивления, индуктивности и емкости, заключающийся в том, что преобразуют йзмеряемую величину первого элемента последовательной активно-индуктивной или активно-емкостной измерительной цепи, величина второго элемента которой известйа, во временной интервал, связанный с началом апериодического процесса установления напряжения постоянного тока на элементах цепи, временной интервал ограничивают моментОм ..равенства абсолютных значений напряжений на элементах измерительной цепи, при„„Я2„„1797079 Al рения активного сопротивления, индуктивности и емкости. Сущность изобретения: на последовательную активноемкостную или индуктивно-активную измерительную цепь, один из элементов которой известен, подают напряжение постоянного тока, через образцовый интервал времени с момента подачи напряжения измеряют первое мгновенное значение напряжения на средней точке измерительной цепи, через такой же интервал времени с момента первого измерения измеряют второе мгновенное значение напряжения на средней точке измерительной цепи и определяют неизвестный элемент цепи по формулам, приведенным в описании изобретения. 2 ил. чем о моменте равенства этих напряжений судят по моменту равенства нулю суммы напряжений на элементах цепи относительно их общего вывода.

Недостатком этого способа является низкое быстродействие, обусловленное тем, что время измерения неизвестного элемента электрической цепи пропорционально ее постоянной временили не может быть меньше 0,69 т.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ измерения электрических величин активного сопротивления, индуктивности и емкости, заключающийся в том, что на последовательную активно-емкостную или индуктивно-активную измерительную цепь, один из элементов которой известен, подают напря1797079

At

U1= 0о(1-e ).

Лt

Сх =

„0г — Ui

01 гЛ1

0г= Uo(1 "е ).

40 .

Тогда, R»

2 At

45 1-1г - 11 Щ, 1

Оо(1 — е ) Ro At

0г — U1

2Л А

+е

Л1

50 — е

0г — 01

1 — е

Учитывая получим

Ог — 01

01 жение постоянного тока и измеряют интервал времени с момента подачи напряжения до момента равенства напряжения на средней точке измерительной цепи опорному напряжению, пропорциональный неизвестному элементу измерительной цепи.

Недостатком такого способа является низкое быстродействие, обусловленное тем, что время измерения неизвестного элемента измерительной цепи пропорционально ее постоянной времени ти не может быть меньше 7:. Это ограничивает область использования этого способа в цепях с большой постоянной времени.

Цель изобретения — повышение быстродействия измерения электрических величин активного сопротивления, индуктивности и емкости.

Поставленная цель достигается тем, что 20 согласно способу, заключающемуся в подаче на последовательную активно-емкостную или, индуктивно-активную измерительную цепь, один из элементов которой известей, напряжения постоянного 25 тока, через образцовый интервал времени с момента подачи напряжения измеряют первое мгновенное значение напряжения на средней точке измерительной цепи, через такой же интервал времени с момента пер- З0 вого измерения измеряют второе мгновенное значение напряжения на средней точке измерительной цепи и определяют неизвестный элемент цепи по формулам; — для активно-емкостной цепи — для индуктивно-активной цепи где С», R» и L» — значение неизвестного элемента измерительной цепи;

Ro, Co u Lo значение известного элемента измерительной цепи;

At — образцовый интервал времени;

U1, 0г — первое и второе мгновенные значения напряжения на средней точке измерительной цепи, На фиг. 1 представлена временная диаграмма, поясняющая предлагаемый способ; на фиг, 2 — блок-схема устройства, реализующего данный способ.

Сущность способа заключается в следующем, Для активно-емкостной последовательной цепи при подключении к ней источника напряжения постоянного тока напряжение на средней точке растет по зависимости

u(t) = Ut(1- е ), (1) где 0О- напряжение источника постоянного тока;

t —. текущее время от момента подключения источника напряжения.0о;

t = RC — постоянная времени цепи;

R, С вЂ .соответственно активное сопротивление и емкость цепи;

Через временной интервал Ж с момента подключения источника напряжения Uo в момент времени ti (фиг. 1) мгновенное значение напряжения на конденсаторе

Через временной интервал At с момента первого измерения в момент времени 1г (фиг. 1) мгновенное значение напряжения на конденсаторе

2 At At At что е = е е

1797079 откуда (2) „Сб= цi

Если неизвестна емкость С», а известно активное сопротивление Во измерительной цепи, то т= йоС» и

Лt

Сх—

uz-u> о" И1 (3) Если неизвестно активное сопротивление R», a известна емкость Со измерительной цепи, то t= R»Co и

Лт

R» = цг д1 (4) co In — о—

Для индуктивно-активной последовательной цепи т = L/R и также справедливо выражение (2).

Если неизвестна индуктивность L», а известно активное сопротивление Ro измерительной цепи, то тг- Ь/Йо и

R0 Лт

Ог — U>

In (5) Если неизвестно активное сопротивление R», а известна индуктивность измерительной цепи Lo,.òî 4/R» и

uz — U> о (6) Rõ, Увеличение быстродействия измерения неизвестного элемента измерительной цепи в предлагаемом способе достигается за счет того, что время измерения не зависит от величины постоянной времени цепи, а определяется только значением образцового интервала времени At, который может быть выбран сколь угодно малым (ht 0).

Устройство, реализующее способ измерения электрических величин активного сопротивления, индуктивности и емкости (фиг, 2), содержит источник напряжения поРрологарифмировав обе части этого выражения, получим стоянного тока 1, ключ 2, измерительную цепь 3, выполненную в виде активного сопротивления (или индуктивности) 4 и емкости (или активного сопротивления) 5, 5 аналого-цифровой преобразователь 6, вычислительный блок 7, блок,8 управления, причем выход источника напряжения 1 сое-: динен с входом ключа 2, выход которого соединен с входом измерительной цепи 3.

10 выполненной в виде последовательно соединенных активного сопротивления (или индуктивности) 4 и емкости (или активного сопротивления) 5, один контакт которой соединен с общей шиной устройства, средняя

15 точка измерительной цепи 3 соединена с входам аналого-цифрового преобразователя 6, выходы разрядов которого соединены с информационными входами вычислительного блока 7, а управляющий вход — с пер20 вым выходом блока 8 управления, второй выход которого соединен с управляющим входом ключа 2, а третий выход — с управляющим входом вычислительного блока 7, вход начальной установки которого соеди25 нен с входом блока 8 управления и шиной

"Пуск" устройства.

Устройство работает следующим образом.

После подачи импульса на шину "Пуск"

30 устройства вычислительный блок 7 переходит к началу выполнения программы, По команде с блока 8 управления замыкается ключ 2 и напряжение Uo с источника напряжения постоянного тока 1 поступает на вход

35 измерительной цепи 3. Напряжение на средней точке измерительной цепи 3 изменяется согласно выражению (1).

Через временной интервал At, задаваемый блоком 8 управления в момент времени

40 т запускается АЦП 6, на входе которого мгновенное значение напряжения равно и1.

Это напряжение преобразуется в код, который по.сигналу запроса íà ввод. поступающему с блока 8 управления на управляющий

45 вход вычислительного блока 7, записывается в блок 7.

Через временной интервал At, задаваемый блоком 8 управления, в момент времени tz вновь запускается АЦП 6. на входе

50 которого мгновенное значение напряжения равно uz. Это напряжение преобразуется в код, который по сигналу запроса на ввод записывается в вычислительный блок 7.

В вычислительном блоке 7 проиэводят55 ся вычисления согласно выражениям (3), (4), (5) и (6) в зависимости от вида измерительной цепи и неизвестного параметра. Коды, пропорциональные значениям известного элемента цепи и обраэцовога интервала

1797079

Cn In — —

02 — 01

Ro At

Ог — Ог

Ог — U п

-.— г- — времени хранятся в памяти вычислительного блока 7.

Время измерения неизвестного элемента измерительной цепи не зависит от постоянной времени этой цепи, а определяется, в основном, временем аналого-цифрового преобразования АЦП 6, В качестве

Формула изобретения

Способ измерения электрических величин активного сопротивления, индуктивности и емкости, заключающийся в том; что на последовательную активно-емкостную или индукционйо-активную измерительную цепь, один из элементов которой известен, подают напряжение постоянного тока, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения быстродействия, через образцовый интервал времени с момента порачи направления. измеряют первое мгновенное значение напряжения на средней точке измерительной цепи; через такой же интервал времени с момента первого измерения измеряют второе мгновенное значение напряжения на средней точке измерительной цепи и определяют неизвестный элемент цепи по формулам: — для активно-емкостной цепи

h,t

Х ц у о и

АЦП 6 может быть использован аналогоцифровой преобразователь параллельного типа с выходным регистром памяти.

В качестве вычислительного блока 7 мо5 жет быть использована микро-3ВМ или специальное, программно-управляемое, вычислительное устройство, — для индуктивно-активной цепи где Cx, R> и L< — значение неизвестного элемента измерительной цепи;

R<, С и l — значение известного элемента измерительной цепи;

At — образцовый интервал времени;

U>, Uz — первое и второе мгновенные значения напряжения на средней точке измерительной цепи.

1797079

"Пуск"

Составитель В.Мелентьев

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M.Øàðoøè

Редактор Т.Полионова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 652 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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