Устройство для измерения отношений квадратурных составляющих комплексных электрическихпараметров
ОПИСАН
ИЗОБРЕТЕН
220348
Сома Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ
Зависимое от авт. свидетельства ¹
Заявлено 15 1111967 (¹ 1140915/26-1
Кл. 2le, 29/02 с присоединением заявки ¹
Приоритет
Опубликовано 28 т 1.1968. Бюллетень ¹
Дата опубликования описания З.Х.1968
МПК G Olr
УДК 621.317.733.025 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
Авторы изобретения А. Л. Ipoxoëüñêèé, К. М. Соболевский, В. И. Тигков, В. И. Никулин и Е. H. Уткин
Заявитель Институт автоматики и электрометрии Сибирского отделения
АН СССР
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЙ КВАДРАТУРНЫХ
СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ
Йзобретение относится к области электройзмерительной техники и предназначается для измерения малых отношений квадратурных составляющих комплексных электрических параметров в непрерывном диапазоне частот от десятков гц до единиц Мгц по двух- и трехаажимной схеме.
Известное устройство содержит измерительйу/ю мостовую цепь, состоящую из генератора рабочей частоты, уравновешивающего усилителя, исследуемого и образцового объектов.
На выходе уравновешивающего усилителя, охваченного обратной связью, включен управляемый делитель напряжения, управляющий сигнал на который поступает с выхода фазового детектора, подключенного к выходу вышеупомянутого делителя напряжения через последовательно соединенные вторичную обмотку трансформатора, подключенного к выходу генератора рабочей частоты, и усилитель переменного напряжения.
Недостатком известного устройства является резкое снижение точности при измерении малых отношений квадратурных составляющих исследуемого комплексного объекта, обусловленное частотно-фазовой и временной нестабильностью измерительных цепей при работе в широком диапазоне частот, неточ. ностью установки фазы опорного напряжения, осуществляемой фазовращателем, и нестабильностью нуля фазочувствительных детек= торов.
Предлагаемое изобретение отличается от известного тем, что в цепь измерительной мостовой цепи включен вспсмогательный образцовый элемент с переменным модулем проводимости, одним выводом подключенный к выводу исследуемого объекта; вторые выводы образцового элемента и исследуемого объекта через коммутатор подключены ко входу уравновешивающего усилителя, выход которого соединен с амплитудным и фазовыми детекторами с включенными на их выходах регистрирующими на частоте коммутации устройствами.
Такое устройство позволяет повысить точность и стабильность измерения малых отношений квадратурных составляющих комплексных электрических параметров в непрерывном
20 диапазоне частот.
На чер1еже представлена схема описываемого устройства.
В цепь включены генератор 1 рабочей частоты, исследуемый объект 2, образцовый объект 8 с переменным модулем комплексного сопротивления 4, коммутатор 5, уравновешивающий усилитель 6, амплитудный детектор 7, фазовый детектор 8, регистрирующие устройства 9 и 10, фазосдвигающее устройство 11, 30 генератор 12, управляющий коммутатором.
220348
Устройство работает следующим образом.
При подключении образцового объекта 8 " переменным модулем комплексного сопротивления 4 ко входу уравновешивающего усилителя б входное напряжение усилителя, создаваемое напряжением генератора 1 рабочей частоты, компенсируется напряжением, действующим на выходе уравновешивающего усилителя через цепь обратной связи так, что при бесконечно большом коэффициенте усиления усилителя б результирующее напряжение, действующее на входе усилителя, стремится к нулю, а напряжение на его выходе определяется выражением
Uó = U / / е (" o) / Y()1 где Uy, — напряжение на выходе уравновешивающего усилителя при под- 20 ключении к его входу исследуемого объекта;
U напряжение на выходе генератора рабочей частоты;
/ Y / — модуль проводимости образцо- 25 вого объекта;
/ Y / — модуль проводимости исследуемого объекта; — аргумент комплексной проводимости исследуемого объекта, 50 определяемый по формуле
cp„=агс tg, в которой g è х
b — активная и реактивная составляющие проводимости исследуемого объекта, представленного по параллельной схеме замещения; — аргумент комплексной проводимости образцового объекта, определяемый по формуле
I сро=агс tg, в которой g p и
Ко
bo о — активная и реактивная со- 45 ставляющие проводимости цепи обратной связи уравновешивающего усилителя, представленной по параллельной схеме замещения. 50 При подключении образцового объекта 8 с переменным модулем ко входу уравновешивающего усилителя б напряжение на его выходе равно: 55
/YО/ J(9o 0)
Uyo e
/} О/ где U yo — напряжение на выходе уравно- 60 вешивающего усилителя при подключечии к его входу вспомогательного образцового объекта;
/ Yp/ — модуль проводимости вспомогательного образцового объекта; 65 — аргумент комплексной проводимости вспомогательного образцового объекта, определяемый по формуле yp — — атс tg —, в кото. а О
bo рой gp u bp — активная и реактивная составляющие проводимости вспомогательного образцового объекта, представленного по параллельной схеме замещения.
Модуль проводимости вспомогательного образцового объекта 8 устанавливается равным модулю комплексной проводимости исследуемого объекта. Точность установки равенства модулей легко проконтролировать с помощью обычного амплитудного детектора 7 и регистрирующего устройства 9 переменного тока (напряжения) частоты комму. тации. При необходимости процесс установки равенства модулей проводимости может быть легко автоматизирован, если входной сигнал амплитудного детектора использовать в качестве управляющего. В результате на фазовый детектор 8, в качестве которого используется обычный фазовый детектор, подается фазомодулированное напряжение, фаза которого изменяется с частотой коммутации. На выходе фазового детектора 8 выделяется пере менное напряжение, амплитуда которого U прямо пропорциональна абсолютной разности фаз переменных напряжений U u Uто и не зависит от величины фазы опорного напряжения, снимаемого с выхода фазосдвигающего устройства 11. Амплитуда Ua равна
U =к(р — p), где к — коэффициент пропорциональности.
Так как вспомогательный образцовый объект 8 выбирается таким же по характеру проводимости, как и исследуемый объект, и практически не содержит квадратурной составляющей, то при условии, что д„((б„или д )) b,, можно записать:
Гя — — kg- или Ug -k — . б.
bë. Ах
Величина этого напряжения подается на регистрирующее устройство 10, проградуированное в единицах отношения квадратурных составляющих.
Предельное значение фазовой девиации, которую можно измерить предполагая, что коммутатор идеальный и вспомогательный образцовый объект не имеет квадратурных состав-. ляющих, определяется значениями входных сигналов и флюктуационным порогом, завися. щим от типа применяемой фазоизмерительной схемы. В частном случае при построении фазоизмерителя на основе сумморазностных. схем измерения фазы флюктуационный порог не может составлять порядка (3 — 4) 10 4 сек.
При этом схема фазоизмерителя оказывается некритичной к наличию амплитудной модуляции, что очень важно при выяснении точности
220348
Предмет изобретения
Составитель В. Т. Голенко
Редактор М. В. Афанасьева Техред Л. Я. Левина Корректор Л. В. Наделяева
Заказ 2559/10 Тираж 530 Подписное
ЦНИИГ1И Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4 типография, пр. Сапунова, 2 установки модуля проводимости вспомогательного образцового объекта.
Устройство для измерения отношений квадратурных составляющих комплексных электрических параметров, содержащее мостовую измерительную цепь, генератор рабочей частоты, уравновешивающий усилитель, исследуемыи и образцовый объекты, фазовращатель и регистрирующее устройство, отличаюи ееся тем, что, с целью повышения точности и стабильности измерения малых отношений квадратурных составляющих комплексных электрических параметров в непрерывном диапазоне частот, в цепь измерительной мостовой цепи включен вспомогательный образцовый элемент с переменным модулем проводимости, одним выводом подключенный к выводу исследуемого объекта, а вторые выводы образцового элемента и исследуемого объекта через коммутатор подключены ко входу урав>0 новешивающего усилителя, - выход которого соединен с амплитудным и фазовыми детекторами с включенными на их выходах регистрирующими на частоте коммутации устройствамии.
