Измеритель параметров многоэлементных rlc-двухполюсников

Авторы патента:

G01R17/10 - измерительные мосты переменного или постоянного тока (устройства автоматического сравнения или автоматической компенсации G01R 17/02)

Владельцы патента RU 2556301:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) (RU)

Изобретение относится к измерительной технике. В состав измерителя входит генератор импульсов напряжения, изменяющегося по закону n-й степени, n последовательно включенных дифференциаторов на операционном усилителе каждый, многоэлементный двухполюсник объекта измерения, дифференциальный преобразователь «ток-напряжение», собранный на операционных усилителях, n+1 перестраиваемый резистор, n аналоговых коммутаторов, (n+1) индикатор равновесия. При этом соединены первый полюс двухполюсника объекта измерения и первый вывод первого из (n+1) регулируемых резисторов, второй полюс двухполюсника соединен с первым входом преобразователя «ток-напряжение», второй вывод первого регулируемого резистора соединен со вторым входом преобразователя, первые выводы остальных регулируемых резисторов подключены к выходам дифференциаторов, а вторые выводы - к входам аналоговых коммутаторов, выходы которых соединены с входами преобразователя «ток-напряжение», к выходу последнего подключен n-каскадный дифференциатор на RC-звеньях, выходы дифференциатора и преобразователя соединены с входами (n+1) нуль-индикаторов. Последовательно включенные дифференциаторы построены на операционных усилителях с частотной коррекцией. Технический результат - повышение точности проводимых измерений. 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике измерения параметров объектов, схемы замещения которых имеют вид многоэлементных пассивных двухполюсников с сосредоточенными параметрами.

Известно устройство определения параметров многоэлементных пассивных двухполюсников (патент РФ №2390787, G01R 27/02), в котором на измеряемый двухполюсник воздействуют импульсами напряжения, изменяющегося по закону n-й степени времени, и уравновешивают ток двухполюсника компенсирующим сигналом, синтезированным из импульсов тока, имеющих форму степенных функций времени с показателями степени от n до 0, приводя к нулю после окончания переходного процесса напряжения на выходах n-каскадного дифференциатора, подключенного к выходу преобразователя разности токов в напряжение, а также на выходе этого преобразователя; по найденным амплитудам упомянутых выше импульсов тока вычисляют обобщенные параметры проводимости, а затем - параметры элементов двухполюсника; формирователь импульсов напряжения n-й степени состоит из генератора прямоугольных импульсов и n последовательно включенных интеграторов; для формирования импульсов тока, имеющих вид степенных функций, используются перемножающие цифроаналоговые преобразователи (ЦАП), аналоговые входы которых подключены к выходам генератора импульсов и интеграторов; преобразователь «ток-напряжение» вырабатывает сигнал разности тока двухполюсника и компенсирующего тока, который с помощью n-каскадного дифференциатора приводят к нулю, регулируя коды на цифровых входах ЦАП.

Недостатками устройства являются:

1. Ограничение максимальной амплитуды выходных токов ЦАП предельно допустимым значением для интегральных схем, например для серии К572ПА1 (ПА2) эта величина равна 1 мА, что создает препятствие для реализации уравновешивания тока двухполюсника и компенсирующего тока, если их амплитуды превышают предельное для ЦАП значение.

2. Погрешности измерений, обусловленные широким диапазоном значений амплитуд всех составляющих компенсирующего тока, до 10000 раз. Для достижения приемлемой погрешности квантования требуются ЦАП с разрядностью не менее 24.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство определения параметров многоэлементных пассивных двухполюсников (патент РФ №2466412, G01R 17/00), в котором на измеряемый двухполюсник воздействуют импульсами напряжения, изменяющегося по закону n-й степени времени, и уравновешивают ток двухполюсника компенсирующим сигналом, синтезированным из импульсов тока, имеющих форму степенных функций времени с показателями степени от n до 0, и по найденным амплитудам составляющих импульсов тока вычисляют обобщенные параметры проводимости, а затем - параметры элементов двухполюсника; формирователь импульсов напряжения n-й степени состоит из генератора прямоугольных импульсов и n последовательно включенных интеграторов, для формирования импульсов тока, имеющих вид степенных функций, используются выходные сигналы генератора импульсов и интеграторов, к которым подключены резисторы с дискретно перестраиваемым сопротивлением. Недостатком этого устройства являются погрешности измерений, обусловленные широким диапазоном значений сопротивлений регулируемых резисторов, от сотен Ом до единиц МОм, что определяется большим диапазоном амплитуд всех составляющих компенсирующего тока, до 10000 раз. Для достижения приемлемой погрешности квантования требуются большой набор коммутируемых резисторов и переключатели с разрядностью не менее 24, что существенно усложняет возможность практической реализации устройства.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении разрешающей способности измерителя параметров RLC-двухполюсников за счет уменьшения диапазона значений сопротивлений регулируемых резисторов.

Технический результат достигается тем, что в измеритель параметров многоэлементных RLC-двухполюсников, содержащий генератор импульсов напряжения, имеющих форму функции n-й степени времени, первый (сигнальный) выход которого соединен с первой клеммой для подключения измеряемого многоэлементного двухполюсника, общий вывод генератора заземлен; n последовательно включенных формирователей импульсов напряжения, изменяющегося по закону степенной функции с показателями степени от (n-1) до нуля, дифференциальный преобразователь «ток-напряжение», в состав которого входят два операционных усилителя, в цепи обратной связи первого и второго усилителей включены первый и второй образцовые резисторы соответственно, выход первого операционного усилителя подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя через третий резистор, инвертирующие входы первого и второго операционных усилителей образуют первый и второй входы преобразователя, а выход второго операционного усилителя - выход преобразователя, причем первый вход преобразователя соединен с второй клеммой для подключения измеряемого многоэлементного двухполюсника; (n+1) нуль-индикатор и n-каскадный дифференциатор на дифференцирующих RC-звеньях, (n+1) регулируемый резистор и n аналоговых коммутаторов, причем один вывод первого регулируемого резистора соединен с первым выходом генератора импульсов, а другой вывод подключен к второму входу преобразователя «ток-напряжение», первый вывод второго регулируемого резистора соединен выходом первого формирователя импульсов, а второй вывод - с аналоговым входом первого аналогового коммутатора, первый вывод третьего регулируемого резистора соединен с выходом второго формирователя импульсов, а второй вывод - с аналоговым входом второго аналогового коммутатора и т.д., …, первый вывод (n+1)-го регулируемого резистора соединен с выходом n-го формирователя импульсов, а второй вывод - с аналоговым входом n-го аналогового коммутатора, вход первого дифференцирующего RC-звена соединен с выходом преобразователя «ток-напряжение»; сигнальный вход первого нуль-индикатора соединен с выходом последнего, n-го, дифференцирующего RC-звена, сигнальный вход второго нуль-индикатора соединен с выходом предпоследнего, (n-1)-го дифференцирующего RC-звена, сигнальный вход третьего нуль-индикатора соединен с выходом (n-2)-го дифференцирующего RC-звена и т.д., сигнальный вход последнего, (n+1)-го нуль-индикатора соединен с выходом преобразователя «ток-напряжение», управляющие входы первого, второго и т.д., n-го аналогового коммутатора подключены к выходам сигналов коммутации второго, третьего, и т.д., …, (n+1)-го нуль-индикатора соответственно, первый выход каждого аналогового коммутатора соединен с первым входом преобразователя «ток-напряжение», а второй выход каждого аналогового коммутатора соединен с вторым входом преобразователя «ток-напряжение», управляющие входы регулируемых резисторов соединены с выходами управляющих сигналов нуль-индикаторов, входы синхронизации нуль-индикаторов подключены к второму выходу (выходу синхронизации) генератора импульсов; в качестве формирователей импульсов напряжения вида степенной функции с показателями степени от (n-1) до нуля введены n последовательно включенных дифференциаторов, каждый из которых содержит операционный усилитель, первый резистор в цепи обратной связи между инвертирующим входом усилителя и его выходом, а также последовательно включенные конденсатор и второй резистор во входной цепи усилителя.

Сущность изобретения поясняется на примере измерителя параметров четырехэлементных двухполюсников. Схема устройства приведена на фиг. 1. Измеритель содержит генератор 1 импульсов кубичной формы

$u_{г и} (t) = \frac{U_{m} t^{3}}{t_{и}^{3}} (1)$

где U_m и t_и - амплитуда и длительность, первый (сигнальный) выход генератора подключен к входу первого дифференциатора 2, выход дифференциатора 2 соединен с входом второго дифференциатора 3, выход дифференциатора 3 - с входом третьего дифференциатора 4. Для упрощения аналитических выражений полагаем, что все дифференциаторы имеют одинаковые передаточные функции. На фиг. 2 приведена схема инвертирующего дифференциатора, а на фиг. 3 - неинвертирующего дифференциатора на операционном усилителе. Для обеспечения устойчивой работы в схемы введена коррекция частотной характеристики с помощью резистора с небольшим сопротивлением mR. Передаточная функция одного дифференциатора имеет вид

где p - оператор Лапласа, τ=RC - постоянная времени, множитель m<<1.

Передаточная функция двух дифференциаторов равна произведению функций первого и второго дифференциаторов:

передаточная функция трех дифференциаторов равна произведению функций первого, второго и третьего дифференциаторов:

Формы сигналов на выходах первого, второго и третьего дифференциаторов, найденные операторным методом, имеют вид:

$u_{д и ф 1} (t) = \frac{3 τ U_{m} t^{2}}{t_{и}^{3}} - \frac{6 m τ^{2} U_{m} t}{t_{и}^{3}} + \frac{6 m^{2} τ^{3} U_{m}}{t_{и}^{3}}; (5)$

$u_{д и ф 2} (t) = \frac{6 τ^{2} U_{m} t}{t_{и}^{3}} - \frac{12 m τ^{3} U_{m}}{t_{и}^{3}}; (6)$

$u_{д и ф 3} (t) = \frac{6 τ^{3} U_{m}}{t_{и}^{3}} . (7)$

С первым (сигнальным) выходом генератора 1 соединена первая клемма для подключения многоэлементного двухполюсника (МДП) 5 объекта измерения, а также первый вывод регулируемого резистора 6. Регулируемые резисторы 7, 8 и 9 подключены к выходам дифференциаторов 2, 3 и 4 соответственно. Резисторы 6, 7, 8 и 9 предназначены для регулирования амплитуды импульсов тока кубичной, квадратичной, линейной и прямоугольной формы, из которых формируется сигнал, компенсирующий все составляющие тока измеряемого двухполюсника i_дп (t) после окончания переходного процесса:

$i_{д п} (t) = \frac{Y_{0} U_{m} t^{3}}{t_{и}^{3}} + \frac{3 Y_{1} U_{m} t^{2}}{t_{и}^{3}} + \frac{6 Y_{2} U_{m} t}{t_{и}^{3}} + \frac{6 Y_{3} U_{m}}{t_{и}^{3}}, (8)$

где Y₀, Y₁, Y₂, Y₃ - обобщенные параметры проводимости многоэлементного двухполюсника объекта измерения.

Контроль уравновешивания тока двухполюсника и компенсирующего тока осуществляется с помощью дифференциального преобразователя «ток-напряжение» и трехкаскадного дифференциатора на дифференцирующих RC-звеньях. Дифференциальный преобразователь «ток-напряжение» построен на первом и втором операционных усилителях 10 и 11 с включенными в цепях обратной связи резисторами 12 и 13 соответственно, выход первого усилителя 10 соединен с инвертирующим входом второго усилителя 11 через резистор 14. Напряжение на выходе второго операционного усилителя пропорционально разности входных токов в цепях инвертирующих входов операционных усилителей 10 и 11:

$u_{в ы х} (t) = \frac{i_{в х 1} R_{12} R_{13}}{R_{14}} - i_{в х 2} R_{13} = \frac{(i_{в х 1} R_{12} - i_{в х 2} R_{14}) R_{13}}{R_{14}}$ .

При равных значениях R₁₄=R₁₂

u_вых(t)=(i_вх1-i_вх2)R₁₃.

Трехкаскадный дифференциатор содержит три последовательно включенных дифференцирующих RC-звена: конденсатор 15 и резистор 16, конденсатор 17 и резистор 18, конденсатор 19 и резистор 20. Все три RC-звена имеют одинаковые значения постоянной времени RC, но для уменьшения длительности переходного процесса в дифференциаторе значения емкостей конденсаторов и сопротивлений резисторов в каждом каскаде выбраны различными: C₁₅=C/k, C₁₆=kR, С₁₇=С, R₁₈=R, C₁₉=kC, R₂₀=R/k, где k<<1. Так как направления кубической составляющей тока двухполюсника и тока резистора 6 всегда совпадают, вторая клемма для подключения многоэлементного двухполюсника соединена с инвертирующим входом первого операционного усилителя 10, а второй вывод регулируемого резистора 6 - с инвертирующим входом второго операционного усилителя 11. Остальные составляющие тока двухполюсника в зависимости от конфигураций схемы замещения могут иметь и положительный, и отрицательный знак. Значения амплитуд составляющих компенсирующего тока регулируются сигналами, поступающими на управляющие входы регулируемых резисторов 6, 7, 8, и 9 с соответствующих выходов нуль-индикаторов 21, 22, 23 и 24. Свободные выводы регулируемых резисторов 7, 8 и 9 соединены с аналоговыми входами аналоговых коммутаторов 25, 26 и 27 соответственно. Входы сигналов, управляющих коммутацией, соединены с выходами управления коммутацией нуль-индикаторов.

Операционные усилители 10 и 11, охваченные параллельной отрицательной обратной связью, имеют низкое, близкое к нулю, входное

сопротивление $R_{в х ос} = \frac{R_{о с}}{K_{u оу}}$ , где R_oc - сопротивление резистора в цепи обратной связи; К_{u оу} - коэффициент усиления операционного усилителя. Поэтому уравновешивающие токи через резисторы 6, 7, 8 и 9 определяются только выходным напряжением генератора 1 и дифференциаторов 2, 3 и 4 и значениями сопротивлений R_yp0, R_yp1, R_ур2 и R_ур3 регулируемых резисторов 6, 7, 8 и 9 соответственно:

Сопоставляя выражение (8) для тока двухполюсника и выражения (9)-(12) для уравновешивающих токов, можно найти условия компенсации тока i_дп(t) в установившемся режиме после окончания переходного процесса:

1) для тока кубической формы

2) для квадратичной составляющей

3) для линейной составляющей

4) для постоянной составляющей

Формулы (13)-(16) позволяют определить обобщенные параметры проводимости двухполюсника. Для того чтобы с помощью нуль-индикаторов раздельно контролировать процесс уравновешивания каждой составляющей тока двухполюсника регулировкой амплитуд кубичной, квадратичной, линейной и постоянной составляющей компенсирующего тока, выходной сигнал преобразователя разности токов в напряжение подается на трехкаскадный дифференциатор на дифференцирующих RC-звеньях.

Сигнальный вход первого нуль-индикатора 21 соединен с выходом третьего дифференцирующего RC-звена (конденсатор 19 и резистор 20), сигнальный вход второго нуль-индикатора 22 - с выходом второго дифференцирующего RC-звена (конденсатор 17 и резистор 18), сигнальный вход третьего нуль-индикатора 23 - с выходом первого дифференцирующего RC-звена (конденсатор 15 и резистор 16), сигнальный вход четвертого нуль-индикатора 24 - с выходом преобразователя «ток-напряжение» (второго операционного усилителя 11).

Уравновешивание токов осуществляют поэтапно, начиная со старшей (3-й) степени. Импульс напряжения кубичной формы (1) с выхода генератора 1 возбуждает в двухполюснике 5 в установившемся режиме ток (8). В результате трехкратного дифференцирования выходного напряжения преобразователя «ток-напряжение» на выходе третьего дифференцирующего RC-звена устанавливается импульс постоянного напряжения, пропорционального разности кубичных составляющих тока двухполюсника и тока через резистор 6. Компенсация кубичной составляющей тока двухполюсника 5 осуществляется приведением к нулю выходного напряжения третьего дифференцирующего RC-звена путем регулирования сопротивления R_ур0 резистора 6. Сигнал регулирования сопротивления резистора 6 вырабатывает нуль-индикатор 21.

Затем второй нуль-индикатор 22 анализирует напряжение на выходе второго дифференцирующего RC-звена, пропорционального разности квадратичных составляющих тока двухполюсника и тока через резистор 7. Компенсация квадратичной составляющей тока двухполюсника 5 осуществляется приведением к нулю выходного напряжения второго дифференцирующего RC-звена путем регулирования сопротивления R_yp1 резистора 7. Нуль-индикатор 22 управляет переключением аналогового коммутатора 25 и вырабатывает сигнал регулирования сопротивления резистора 7.

После уравновешивания кубичных и квадратичных составляющих тока двухполюсника и компенсирующего тока осуществляется уравновешивание линейной составляющей приведением к нулю выходного напряжения первого дифференцирующего RC-звена путем регулирования сопротивления - R_ур2 резистора 8. Переключением аналогового коммутатора 26 и регулированием сопротивления резистора 8 управляет третий нуль-индикатор 23.

На последнем этапе происходит уравновешивание постоянной составляющей тока двухполюсника 5 с помощью резистора 9. Четвертый нуль-индикатор 24 определяет знак тока и вырабатывает сигнал переключения коммутатора 27 и сигнал регулирования сопротивления R_yp3 резистора 9.

После четырех этапов уравновешивания тока двухполюсника i_дп(t) и компенсирующего тока с помощью формул (13)-(16) определяют обобщенные параметры проводимости двухполюсника Y₀, Y₁, Y₂, Y₃. На этом завершается унифицированная часть алгоритма измерителя, единая для любого двухполюсника с пассивными элементами: R-C, R-L или R-L-C типа.

Далее, используя полученные значения величин Y₀, Y₁, Y₂, Y₃, вычисляют электрические параметры элементов двухполюсника.

В качестве примера рассмотрим четырехэлементный двухполюсник RCL, приведенный на фиг. 4. Операторное изображение проводимости двухполюсника имеет вид

Y-параметры двухполюсника равны [3]

Эти выражения позволяют определить параметры элементов R₁, С₁, R₂ и L₁:

Серьезным фактором, препятствующим реализации высокой точности измерений, является широкий диапазон значений разных составляющих тока двухполюсника. Так, при номинальных величинах параметров приведенного выше примера двухполюсника R₁=2 кОм; С₁=4 нФ; R₂=5 кОм; L₁=3 мГн Y-параметры двухполюсника равны: Y₀=0,5 мСм; Y₁=4 мСм·мкс; Y₂=-80 мСм·мкс²; Y₃=1552 мСм·мкс³. При амплитуде импульса напряжения тестового сигнала, равной 10 В, и длительности импульса 400 мкс значения амплитуд составляющих тока двухполюсника согласно (8) равны: кубичной формы ; квадратичной формы ; линейной формы ; постоянной составляющей . Как видно, динамический диапазон амплитуд составляет 3436 раз. Если амплитуды импульсов напряжения, из которых формируются компенсирующие токи, имеют близкие значения, необходимо осуществлять регулировки сопротивлений резисторов в очень широком диапазоне, т.е. требуются многоразрядные схемы управления.

В рассматриваемом примере при заданных параметрах двухполюсника и значении постоянной времени дифференциаторов 12 мкс амплитуды напряжений на выходах первого, второго и третьего дифференциаторов равны: квадратичной формы ; линейной формы ; постоянной составляющей .

Видно, что дифференциаторы понижают амплитуды импульсов напряжения от каскада к каскаду примерно в таких же пропорциях, как и требуемые значения амплитуд составляющих тока двухполюсника. В результате для уравновешивания токов требуются установки сопротивлений в узком диапазоне: R_ур0=2 кОм; R_yp1=2,948 кОм; R_yp2=1,8266 кОм; R_ур3=1,092 кОм. Если использовать 12-разрядные управляющие сигналы, то погрешность квантования во всех каналах находится в пределах 0,27…0,72 Ом. В случае же применения одинаковых амплитуд выходных сигналов формирователей значение кванта сопротивления на втором этапе было бы в 11 раз больше, чем на первом этапе, на третьем - в 185 раз, а на четвертом - в 6250 раз, т.е. для повышения разрешающей способности до уровня первого этапа потребовалось бы увеличить разрядность управляющих сигналов до 24, что не приемлемо для практической реализации.

Таким образом, использование дифференциаторов для формирования импульсов напряжения степенной формы позволяет сузить диапазон регулирования токозадающих резисторов в сотни раз. Следовательно, при ограниченной разрядности цифровых сигналов цена одного кванта сопротивления, определяющего разрешающую способность измерителя, существенно уменьшается.

Измеритель параметров многоэлементных RLC-двухполюсников, содержащий генератор импульсов напряжения, имеющих форму функции n-й степени времени, первый (сигнальный) выход которого соединен с первой клеммой для подключения измеряемого многоэлементного двухполюсника, общий вывод генератора заземлен; дифференциальный преобразователь «ток-напряжение», в состав которого входят два операционных усилителя, в цепи обратной связи первого и второго усилителей включены первый и второй образцовые резисторы соответственно, выход первого операционного усилителя подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя через третий резистор, инвертирующие входы первого и второго операционных усилителей образуют первый и второй входы преобразователя, а выход второго операционного усилителя - выход преобразователя, причем первый вход соединен с второй клеммой для подключения измеряемого многоэлементного двухполюсника; (n+1) регулируемый резистор, n аналоговых коммутаторов, (n+1) нуль-индикаторов и n-каскадный дифференциатор на дифференцирующих RC-звеньях, причем один из выводов первого регулируемого резистора соединен с первым выходом генератора импульсов, а второй вывод первого регулируемого резистора подключен к второму входу преобразователя «ток-напряжение», один из выводов второго, третьего, …, (n+1)-го регулируемых резисторов соединен с аналоговым входом соответственно первого, второго, …, n-го аналогового коммутатора, вход первого дифференцирующего RC-звена подключен к выходу преобразователя «ток-напряжение»; сигнальный вход первого нуль-индикатора соединен с выходом последнего, n-го дифференцирующего RC-звена, сигнальный вход второго нуль-индикатора соединен с выходом предпоследнего, (n-1)-го дифференцирующего RC-звена, сигнальный вход третьего нуль-индикатора соединен с выходом (n-2)-го дифференцирующего RC-звена, и т.д.,…, сигнальный вход последнего, (n+1)-го нуль-индикатора соединен с выходом преобразователя «ток-напряжение», управляющие входы первого, второго, …, n-го аналогового коммутатора подключены к выходам сигналов коммутации второго, третьего, …, (n+1)-го нуль-индикатора соответственно, первый выход каждого аналогового коммутатора соединен с первым входом преобразователя «ток-напряжение», а второй выход каждого аналогового коммутатора соединен с вторым входом преобразователя «ток-напряжение», управляющие входы регулируемых резисторов соединены с выходами управляющих сигналов нуль-индикаторов, входы синхронизации нуль-индикаторов подключены к второму выходу (выходу синхронизации) генератора импульсов, отличающийся тем, что в него дополнительно введены n последовательно включенных дифференциаторов, каждый из которых построен на операционном усилителе с частотной коррекцией, вход первого дифференциатора подключен к первому выходу генератора импульсов, а выходы первого, второго, …, n-го дифференциатора соединены с свободными выводами второго, третьего, …, (n+1)-го регулируемого резистора соответственно.

Изобретение относится к метрологии и может быть использовано для контроля и определения параметров двухполюсников. Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит генератор питающих импульсов, четырехплечую мостовую цепь и нуль-индикатор.

Мостовой измеритель параметров двухполюсников // 2538946

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения физических величин посредством параметрических датчиков. Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит последовательно соединенные генератор питающих импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций, четырехплечую мостовую цепь и нуль-индикатор.

Мостовой измеритель параметров двухполюсников // 2537740

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике. В частности, устройство позволяет определять параметры четырехэлементных двухполюсников или параметры датчиков с четырехэлементной схемой замещения.

Мостовой измеритель параметров двухполюсников // 2532695

Изобретение относится к измерительной технике. Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит последовательно соединенные генератор импульсов с изменением напряжения в импульсе по закону степенных функций, четырехплечую мостовую цепь и нуль-индикатор.

Мостовой измеритель параметров двухполюсников // 2532604

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике, в частности, оно позволяет определять параметры четырехэлементных двухполюсников или параметры датчиков с четырехэлементной схемой замещения. Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в уменьшении погрешности измерения за счет исключения составляющих погрешности от паразитных емкостей относительно "земли" регулируемых уравновешивающих элементов и нестабильности этих паразитных емкостей. Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит последовательно соединенные генератор питающих импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций, четырехплечую мостовую цепь и нуль-индикатор. Новым в мостовом измерителе параметров двухполюсников является то, что изменено включение второго конденсатора и второго резистора двухполюсника с уравновешивающими элементами, введен в него дополнительный конденсатор и изменено включение мостовой цепи, свободный вывод второго конденсатора подключен ко второму выводу измерительной диагонали моста, свободный вывод второго резистора соединен с первой вершиной генераторной диагонали моста, введенный дополнительный конденсатор включен параллельно имеющемуся первому резистору, вывод первой вершины генераторной диагонали моста соединен с заземленным выводом выхода генератора импульсов, вывод второй вершины генераторной диагонали моста подключен к сигнальному выводу первого выхода генератора импульсов, во второй ветви моста общий вывод первого резистора, второго и дополнительного конденсаторов и одиночного резистора второго плеча отношения моста образует второй вывод измерительной диагонали моста, который соединяется со вторым выводом первого (дифференциального) входа нуль-индикатора.

Мостовой измеритель параметров двухполюсников // 2525717

Мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников // 2523763

Изобретение относится к информационно-измерительной технике. Мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников содержит генератор, четырехплечую мостовую цепь и нуль-индикатор.

Мостовой измеритель параметров двухполюсников // 2511673

Изобретение относится к промышленной электронике, автоматике, информационно-измерительной технике и может быть использовано для контроля и определения параметров двухполюсников, а также физических величин посредством параметрических датчиков, включенных в электрический мост.

Измеритель параметров двухполюсников // 2509312

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике. Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит последовательно соединенные генератор импульсов, измерительную цепь, аналоговый сумматор и нуль-индикатор.

Мостовой измеритель параметров пассивных многоэлементных rlc двухполюсников // 2509311

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к области измерения параметров объектов, имеющих схемы замещения в виде многоэлементных пассивных двухполюсников. Устройство содержит генератор напряжения n-й степени, измерительный мост, дифференциальный усилитель, устройство управления, нуль индикатор, n-каскадный дифференциатор, а также объект измерения.

Способ определения места несанкционированного подключения нагрузки неизвестной мощности к линии электрической передачи // 2561410

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при определении места несанкционированного подключения нагрузки неизвестной мощности к однородной линии электрической передачи трехпроводного исполнения протяженностью менее трехсот километров. Раскрыты способы определения места несанкционированного подключения нагрузки неизвестной мощности к симметричной или несимметричной линии электрической передачи. По такой линии электрической передачи трехпроводного исполнения ток и напряжение промышленной частоты распределяются по всей ее длине по линейным законам. Место подключения нагрузки неизвестной мощности к линии электрической передачи определяют в результате выполнения алгоритма, позволяющего получить величины активных мощностей в начале и в конце линии электропередачи, с учетом которых определяют величины длин от начала и от конца линии электропередачи, где находится место подключения нагрузки. Данные о напряжениях и токах, активной мощности в линии электропередачи могут быть получены через устройства сопряжения или датчики, выполненные в виде трансформаторов напряжения и тока, ваттметров или в виде делителей напряжения и шунтов переменного тока. В результате обработки данных в процессоре формируется величина длины линии электропередачи, где находится подключенная нагрузка. Предлагаемый способ позволит повысить оперативность определения места несанкционированного подключения нагрузки неизвестной мощности к ЛЭП. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

Измеритель параметров двухполюсников // 2575626

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и управлению и может быть использовано для контроля и определения параметров объектов измерения и физических величин посредством параметрических датчиков. Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в обеспечении возможности раздельно уравновешивать измерительную цепь только регулируемыми резисторами. Измеритель параметров двухполюсников содержит генератор последовательностей питающих импульсов, состоящий из формирователя прямоугольных импульсов, коммутатора, блока синхронизации, усилителя мощности. Измерительная цепь устройства включает в себя последовательно соединенные резисторы, к общему выводу которых подключен первый конденсатор, а также второй конденсатор, включенный параллельно второму резистору. В состав измерителя также входят неинвертирующий повторитель напряжения, инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления напряжения, равным двум, двухвходовый аналоговый сумматор, разделительный конденсатор, нуль-индикатор. Новым в измерителе параметров двухполюсников является введение в генератор импульсов формирователя импульсов линейно изменяющегося напряжения, в измерительную цепь дополнительного резистора и изменение включения выхода этой измерительной цепи. Вход формирователя импульсов линейно изменяющегося напряжения соединен с выходом формирователя импульсов прямоугольной формы, а выход подключен ко второму входу коммутатора. Дополнительный резистор включен между свободным выводом первого конденсатора и общим выводом первого, второго резисторов и второго конденсатора. Выход измерительной цепи образует общий вывод дополнительного резистора и первого конденсатора. Этот выход соединен со входом неинвертирующего повторителя напряжения. 1 ил.

Мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников // 2581404

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике и может быть использовано для контроля и определения параметров объектов измерения, а также физических величин посредством параметрических датчиков. Задача, на решение которой направленно изобретение, состоит в повышении надежности и уменьшении интенсивности отказов моста при определении параметров двухполюсников за счет использования только однотипных уравновешивающих регулируемых элементов в виде регулируемых конденсаторов переменной емкости. Мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников содержит последовательно соединенные генератор последовательностей питающих импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций, мостовую электрическую цепь с раздельным уравновешиванием только регулируемыми конденсаторами переменной емкости и нуль-индикатор. При определении цепи наращивания для n параметров объекта измерения: тип элементов в них, количество элементов каждого типа, включение их между собой и подключение последующей цепи наращивания к предыдущей, определено количество цепей наращивания. 1 ил.

Мостовой измеритель параметров двухполюсников // 2581776

Изобретение относится к промышленной электронике, автоматике, информационно-измерительной технике. Заявленный мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит генератор питающих импульсов, состоящий из формирователей импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону K0t0, K1t1, K2t2, K3t3, K4t4, где К0, К1, К2, К3, К4 - постоянные коэффициенты и t - текущее время, из коммутатора, из усилителя мощности и каскада синхронизации, первый выход генератора питающих импульсов подключен ко входу четырехплечей мостовой цепи (моста), который образует общий вывод двух параллельно включенных ветвей четырехплечей мостовой цепи, первая из этих двух ветвей состоит из двух последовательно соединенных резисторов, свободный вывод одного из них соединен с первым выходом генератора питающих импульсов, свободный вывод другого заземлен, общий вывод этих двух резисторов образует первый вывод выхода четырехплечей мостовой цепи, вторая ветвь моста включает в себя первый резистор, первый вывод которого соединен с общим выводом первого выхода генератора питающих импульсов и резистора первой ветви четырехплечей мостовой цепи, также вторая ветвь включает последовательно соединенные второй резистор и катушку индуктивности, параллельно последней включен третий резистор, а также цепь из последовательно соединенных конденсатора и четвертого резистора, общий вывод катушки индуктивности, третьего и четвертого резисторов заземлен, также в мостовую цепь входят две клеммы для подключения двухполюсника объекта измерения, причем в мостовой измеритель введены три дополнительных резистора и изменено включение элементов - две клеммы для подключения двухполюсников объектов измерения совместно с двухполюсником объекта измерения перенесены из первой ветви четырехплечей мостовой цепи в ее вторую ветвь, вторая клемма заземлена, первый дополнительный резистор включен между свободными выводами первого и второго резисторов, второй дополнительный резистор включен между общим выводом первого и первого дополнительного резисторов и первой клеммой для подключения двухполюсников объектов измерения, третий дополнительный резистор включен между общим выводом первого дополнительного и второго резисторов и общим выводом второго дополнительного резистора и первой клеммы для подключения двухполюсников объектов измерения, общий вывод первого, первого дополнительного и второго дополнительного резисторов образует второй вывод выхода четырехплечей мостовой цепи, этот второй вывод соединен со вторым выводом первого (дифференциального) входа нуль-индикатора. Техническим результатом является уменьшение погрешности измерения. 1 ил.

Устройство измерения комплексного сопротивления мостовой схемы // 2589273

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а конкретно к мостовым методам измерения на переменном токе параметров плечевых комплексных сопротивлений, и может быть использовано в устройствах для измерения количества топлива, в частности в устройствах для измерения расхода топлива транспортного пилотируемого космического корабля для измерения малых расходов. Устройство измерения комплексного сопротивления мостовой схемы содержит регулируемый усилитель, элемент дисбаланса, генератор постоянной частоты, фазосдвигающее устройство, первый и второй амплитудный компараторы, фазочувствительный фиксатор, первый усилитель, мостовой измерительный трансформатор, фильтр. При этом генератор постоянной частоты подключен через второй усилитель и трансформатор к входным клеммам входной диагонали мостового измерительного трансформатора, средние точки которого соединены и заземлены. Второй вход первого усилителя подключен к второй клемме выходной диагонали мостового измерительного трансформатора. Между первым входом первого усилителя и средней точкой мостового измерительного трансформатора подключен резистор. Регулируемый усилитель и элемент дисбаланса соединены последовательно и подключены между вторым входом первого усилителя и средней точкой мостового измерительного трансформатора. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения расхода топлива в невесомости и на малых расходах и повышение точности измерения. Использование заявленного устройства для его осуществления позволяет снизить гарантийные запасы компонентов топлива в баках изделий РКТ и тем самым повысить вес полезной выводимой нагрузки средствами выведения. 2 ил.

Мостовой измеритель параметров двухполюсников // 2591877

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и управлению и может быть использовано для контроля и определения параметров объектов измерения и физических величин посредством параметрических датчиков. В измеритель введены три дополнительных резистора и изменено включение элементов. Первый дополнительный резистор включен между общим выводом имеющихся второго и третьего конденсаторов и свободным выводом имеющегося первого конденсатора второй ветви мостовой цепи. Между собой второй и третий дополнительные резисторы включены последовательно. Свободный вывод второго дополнительного резистора соединен со свободным выводом имеющегося третьего конденсатора, а свободный вывод третьего дополнительного резистора соединен с общим выводом первого имеющегося конденсатора и первого дополнительного резистора. Общий вывод второго и третьего дополнительных резисторов образует второй вывод выхода мостовой цепи и соединен со вторым выводом дифференциального входа нуль-индикатора. Технический результат заключается в возможности раздельно уравновешивать мостовую цепь. 1 ил.

Мостовой измеритель параметров двухполюсников // 2598977

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике и предназначено для определения параметров четырехэлементных двухполюсников или параметров датчиков с четырехэлементной схемой замещения. Технический результат: уменьшение погрешности измерения за счет исключения составляющих погрешности от паразитных емкостей относительно «земли» регулируемых уравновешивающих элементов и нестабильности этих паразитных емкостей. Сущность: мостовой измеритель содержит последовательно соединенные генератор питающих импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций, четырехплечую мостовую цепь и нуль-индикатор. Новым является то, что в него введены дополнительный (третий) резистор, дополнительный конденсатор и интегратор и изменено включение формирователей импульсов. Третий резистор включен между точкой соединения выводов одиночного резистора, первого резистора, второго вывода выхода мостовой цепи и «землей» во второй ветви мостовой цепи дополнительный резистор включен между общим выводом первого, второго резисторов, второго вывода выхода мостовой цепи и «землей». Дополнительный конденсатор включен параллельно имеющейся индуктивной катушке. Вывод формирователя прямоугольных импульсов соединен не только с соответствующим входом коммутатора, но и со входом формирователя импульсов линейно изменяющегося напряжения, выход которого соединен не только с соответствующим входом коммутатора, но и со входом интегратора, выход которого соединен со входом формирователя кубичных импульсов, выход последнего соединен не только с соответствующим входом коммутатора, но и со входом формирователя импульсов с изменением напряжения по закону четвертой степени времени. 1 ил.

Мостовой измеритель параметров двухполюсников // 2629715

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промэлектронике. Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит последовательно соединенные генератор питающего сложного электрического сигнала, мостовую цепь и нуль-индикатор. Генератор состоит из формирователей последовательностей импульсов прямоугольной формы, линейно изменяющейся, квадратичной и кубичной, из коммутатора, усилителя мощности и блока синхронизации. Мостовая цепь состоит из двух ветвей. Первую ветвь образуют последовательно соединенные первый, второй и третий резисторы. Параллельно цепи второго и третьего резисторов подключена индуктивная катушка. Вторую ветвь моста образуют последовательно соединенные одиночный конденсатор и клеммы для подключения двухполюсников объекта измерения. При этом дополнительно введены семь дополнительных резисторов, дополнительная индуктивная катушка и изменено включение элементов. Параллельно второму имеющемуся резистору подключена последовательная цепь, образуемая первым дополнительным резистором и индуктивной катушкой. Параллельно ей подключены последовательно соединенные второй и третий дополнительные резисторы. Параллельно второму дополнительному резистору подключены последовательно соединенные четвертый дополнительный резистор и дополнительная индуктивная катушка. Параллельно последней подключены пятый дополнительный резистор, а также последовательно соединенные шестой и седьмой дополнительные резисторы. Технический результат – раздельное уравновешивание мостовой цепи только регулируемыми резисторами. 1 ил.

Мостовой измеритель параметров n-элементных двухполюсников // 2631540

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике и может быть использовано для контроля и определения параметров объектов измерения, а также физических величин посредством параметрических датчиков. Технический результат: расширение функциональных возможностей, т.е. обеспечение возможности определять 4, 5, 6… параметров многоэлементных двухполюсников при сохранении раздельного уравновешивания только регулируемыми резисторами. Сущность: мостовой измеритель содержит последовательно соединенные генератор последовательностей импульсов с изменением напряжения в течение длительностей импульсов по закону степенных функций, мостовую электрическую цепь и нуль-индикатор. В измеритель введены три дополнительных резистора, дополнительная индуктивная катушка, определены цепь наращивания, их включение между собой и количество. 1 ил.

Дифференциатор // 2644531

Изобретение относится к промышленной электронике, аналого-цифровой технике и схемотехнике. Технический результат заключается в уменьшении погрешности дифференцирования от конечного значения коэффициента. Дифференциатор содержит операционный усилитель, конденсатор и резистор, один из выводов конденсатора образует вход дифференциатора относительно «земли», другой вывод его соединён с инвертирующим входом операционного усилителя, а неинвертирующий вход его заземлён, один из выводов резистора соединён с общим выводом конденсатора и инвертирующего входа операционного усилителя. В дифференциатор введён дополнительный операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединён с общим выводом конденсатора, инвертирующего входа имеющегося операционного усилителя и резистора, свободный вывод последнего подключен к выходу дополнительного операционного усилителя, этот выход также образует выход дифференциатора относительно «земли», неинвертирующий вход дополнительного операционного усилителя соединён с выходом имеющегося операционного усилителя. 1 ил.