Измеритель импеданса

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИКАНИЕ (!1 ВВ7Д,89

) -—

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51) М. Кл.

2 (22) Заявлено 22.05.75 (21} 2135721/18 21

С 01227/26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Государственный номитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 15,03.78. Бюллетень xLI 10 (53) УДК 6 21. 31 7. .332.1 (088.8) (45} Дата опубликования описания l5. 03. 8. (72) Авторы изобретения

В. В. Вопохин, E. Т. Воподарский и В. И. Губарь

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-петия Вепикой Октябрьской социапистической революции (71) Заявитель (5 4) ИЗМЕРИТЕЛЬ ИМПЕ.Г)АНСА

Изобретение <) сносится к области электрорадиоизмерительной !схники и может быть использовано при <)прсдслении ак!ивной и р«акТ И В Н 0 Й C O C T d 13 J I H IO Ll L H X исследуемых двух- и четырехполюсников.

Известен пlx!«pl!Lcль активной и реактивной составляющей, содержащий опорный reH(ратор, дифференцируlolflHH усилитель и измерительные приборы (1).

Недостатком этого измерителя является низкая точность измерений.

Ближайшим по своей технической сущности к данному является измеритель импеданса, содержа(ций опорный генератор, включенный нос.!едовате>ль!!О с эталонным сопротивлением и внешними зажимами, которые используются для подкл)очения неизвестного комплексного со противления. К эталонному co!IpOT!IBле!и!!о 1годг(, Iþ÷åí дифференциальный усилител)„выходной сигнал которого пропорциональный ток3, проходящему через эталонное сопроти влепи< и который подается чсрез усилители-о раничители на стробировапные усилители, HH другис входь) которых через парафазный усилитель подается напряжение, снимаемос с измсряемои) импеданса. На выходе стробир<)ванных ус«лителей, открываемы на полпериода прямоугольным напря>кенисм усилителей-ограничител«и, ср«дп<с зпа Ic!31!C тока будет пропорппональ)го соотпстствсllHO активной и реактивной

СОСТHI!B ())

Однако пРи изi сР< нип 00,1l>LIII! х coIIPOTIII3 лений В пи!роком чаСТОТпом 1111111(IBOH(> Возникают IHачитс IhHI>l(. погрешности из-за шунTiled)OBB H l! H 1!З)1СРЯ(>МОГО II XI IIC;Ld HC II В ХО;I н Ы М С()противлс!и!см усилителя фазоинвсрто );I II дпфф«реHILIId1 111131 X CII,1IITCЛсм,;1 также из-за Возникновения частотных погрев!ностей отде lhHhlx

0.1()i

f3xo JHhI 31 согlроти Вл опием с и Гнал ьнОГО кана;!<1 преобразователя остается, что значительно сии"(). >каст динамический диапазон измеряемы.; сопротивлений.

Целью изооретсния является расширение динамического диапазона измерений.

Цель достигается т(1, что в измеритель имг(сданса, содсржап(ий опорный генератор, вых01 которого неп()ср >дствсш(() соединен со Вхо

597989 дом опорного канала стробоскопического преобразователя и через эталонный резистор соединен со входом сигнального канала стробоскопического преобразователя и с зажимами для подключения измеряемого импеданса, а выход опорного канала стробоскопического преобразователя соединен с входом дифференциального усилителя, один из выходов которого соединен непосредственно и через фазовращатель с входами двух идентичных каналов, состоящих из последовательно соединенных ограничителя, стробированного усилителя и индикатора, при этом другие входы стробированных усилителей соединены с выходом инвертирующего усилителя, вход которого соединен с выходом сигнального канала стробоскопического преобразователя, введены.два ключа, управляемый фазовращатель, управляемый аттенюатор, моделирующий резистор, комплексное сопротивление уравновешивания и нуль-орган, причем вход управляемого фазовращателя соединен с выходом опорного канала стробоскопического преобразователя, со входом одного из ключей, а выход управляемого фазовращателя соединен с входом управляемого аттенюатора, с выходом одного из ключеи и входом друтого ключа, а выход последнего соединен с выходом управляемого аттенюатора, с выходом дифференциального усилителя и с одним из выводов моделирующего резистора, другой вывод которого соединен с одним из выводов комплексного сопротивления уравновешивания и с одним из входов нуль-органа, другой вход которого соедийен с входом инвертирующего усилителя, кроме того, другой вывод комплексного сопротивления уравновешивания соединен с общей шиной измерителя.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого йзмерителя импеданса.

Измеритель содержит опорный генератор 1, эталонный резистор 2, измеряемый импеданс 3, стробоскопический преобразователь 4, входное сопротивление 5 опорного канала стробоскопического преобразователя, входное сопротивление 6 сигнального канала стробоскопического преобразователя, управляемый фазовращатель

7, ключ 8, управляемый аттенюатор 9, ключ 10, моделирующий резистор .11, комплексное сопротивление 12 уравновешивания, дифференциальный усилитель 13, фазовращатель 14, ограничители 15, 16, стробированные усилители t7, 18, индикаторы 19, 20, нуль-орган 21, инвертирующий усилитель 22.

Опорный генератор 1 последовательно соединен с эталонным сопротивлением 2 и с внешними зажимами «а», «б» для подключения измеряемого импеданса 3. Вход опорного канала стробоскопического преобразователя 4 подключен к опорному генератору и шунтирует

его своим входным сопротивлением 5, а вход сигнального канала стробоскопического преобразователя соединен с внешними зажимамв и измеряемым импедансом параллельно которому включено его собственное входное сопротив4 ление 6. Выход опорного канала подклю IcfJ последовательно к управляемому фазовращателю 7, шунтируемому клю лм 8, к управляемому аттенюатору 9, шунтируемому ключом 10,,к моделирующему сопротивлению 11, к комплексному сопротивлению 12 уравновешивания, а также к дифференциальному усилителю 13, другой вход которого подключен к моделирующему резистору 11, а выход непосредственно и через фазовращатель 14 подключен последовательно к усилителям-ограничителям 15, 16, ьо к стробированным усилителям 17 активн зй и !

8 реактивной составляющих импеданса и к индикаторам 19, 20. Выход сигнального канала преобразователя 4 соединен с нуль-органом 21, другой вход которого подключен к моделирую15 щему сопротивлению I l, а также с входом инвертирующего усилителя 22, выход которого подключен к стробированным усилителям 17, 18.

Измерение импеданса осуществляется в два такта

В первом такте измерения, называемом тактом калибровки, осуществляется измерение входного сопротивления 6 сигнального канала стро-боекопического преобразователя 4 и его запоминание, при этом ключи 8, 10 находятся в положении 11.

Амплитудно-фазовые соотношения напряжения Uo îïîðíîãî генератора 1, параллельно которому подключено сопротивление 5, и напря30 жения Ь;, выделяемого на входном сопротивлении 6 сигнального канала стробоскопического преобразователя 4, переносятся на промежуточную фиксированную частоту опорного сигнала. С выхода опорного канала снимается напряжение U..., а с выхода сигнального канала снимаетсЯ найРЯжение Uc,, пРичем Up, = Upsy - с = 1- г

Изменяя комплексное сопротивление 12 уравновешивания по модулю и аргументу по нуль-органу 21 добиваются равенства двух напряжений i = L, по модулю и фазе, где С в напряжение, выделяемое на комплексном сопротивлении уравновешивания 12. Тогда комплексное сопротивление уравновешивания будет равно выходному сопротивлению сигнального канала, так как модулирующее сопротивление 11 равно эталонному сопротивлению 2, которые носят активный характер, а также ! аког = - ггггг и -с = Uc 11рименение цепочки, состояшей из модуу лирующего резистора 11 и комплексного сопротивления 12 уравновешивания, позволяет смоделировать амплитудно-фазовые соотношения, перенесенные на промежуточную частоту опорного сигнала, высокочастотных сигналов, выделяемых на эталонном резисторе 2 и вход55 ном сопротивлении сигнального канала стробоскопического преобразователя при исключенном измеряемом импедансе 3.

Во втором такте осушествляется измерение импеданса и к внешним зажимам подключается измеряемый импеданс 3, а ключи 8, 10

597989 переводятся в положение 1. При -этом напряжение С „не равно Й,, Изменяя фазовый сдвиг фазовращателем 7 и меняя ослабление аттенюатора 9, добиваются, как и в первом такте, равенства по нульоргану 21 напряжений U) — — L, по модулю и фазе.

Вектор тока, протекающего по неизвестному импедансу, и напряжение, приложенное к нему, отражают качественную и количественную сто- 10 роны неизвестного комплексного сопротивления.

Полученное напряжение, пропорциональное вектору тока, протекающего по неизвестному импедансу, поступает на ограничитель 15 и через фазовращатель 14 — на ограничитель 16. Сфор15 мированные прямоугольные импульсы в усилителях-ограничителях типа «Меандр» и сдви- нутые на полпериода, стробируют входной сигнал, снимаемый с выхода инвертирующего усилителя 22, в стробированном усилителе 17 активной составляющей и стробированном усили- 20 теле 18 реактивной составляющей. Напряжения, пропорциональные составляющим сопротивления, поступают на индикатор 19 активной и индикатор 20 реактивной составляющих импеданса.

Фор,))ула изобретения

Измеритель импеданса, содержащий опор30 ный генератор, выход которого непосредственно соединен со входом опорного канала стробоскопического преобразователя и через эталонный резистор соединен со входом сигналь-, ного канала стробоскопического преобразова- З5 теля и с зажимами для подключения измеряемого импеданса, а выход опорного канала стробоскопического преобразователя соединен со входом дифференциального усилителя, один из выходов которого соединен непосредственно и через фазовращатель со входами двух идентичных каналов, состоящих из последовательно соединенных ограничителя, стробированного усилителя и индикатора, при этом входы стробированных усилителей соединены .с выходом инвертирующего усилителя, вход которого соединен с выходом сигнального канала стробоскопического преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона измерения, в измеритель введены два ключа, управляемый фазовращатель, управляемый аттенюатор. моделирующий резистор, комплексное сопротивление уравновешивания и нуль-орган, причем вход управляемого фазовращателя соединен с выходом опорного канала стробоскопического преобразователя, со входом одного из ключей, а выход управляемого фазовращателя соединен со входом управляе-. мого аттенюатора, с выходом одного из ключей и входом другого ключа, а выход последнего соединен с выходом управляемого аттенюатора, с выходом дифференциального усилителя и с одним из выводов моделирующего резистора, другой вывод которого соединен с одним из выводов комплексного сопротивления уравновешивания и с одним из входов нульоргана, другой вход которого соединен со входом инвертирующсго усилителя, кроме того, другой вывод комплексного сопротивления уравновешивания соединен с общей шиной измерителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР ¹ 559613, кл. G О! R 27/26, 1971.

2. Патент СШЛ 3.284.705 324 — 57, 1961.

597989

Измеряемый импеданс

Составитель К. Шитиков

Техред О. Луговая Корректор А. Гриценко

Тираж! 112 Подписное

Редактор Н. Зайцева

Заказ 1210/35

ПНИ11П11 1 осуларствснного комитета Совета Министров СССР цо делам изобреTcHIIH H открытий

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

<1>илиал l ll ll l «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная. 4