Измеритель параметров комплексных сопротивлений

 

.т1

ОП И САНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик 765752 (61) Дополнительное к авт. свид-ву: (22) Зая влено 02.06.78 (2 I ) 2636558/18 — 21 с присоединением заявки № (23 ) П риоритет (5! )М. Кл.

G 01 R 27/02

ВоуднрстеенныМ комитет

СССР ао делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 23.09.80. Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 23,09.80 (53) УДК621.317..3 (088.8) (72) .Автор, изобретения

Г. В. Фролов (7I) Заявитель

Пензенский завод Втуз (Филиал политехнического института при заводе ВЭМ) (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНЫХ

СОПРОТИВЛЕНИЙ

Изобретение относится к электрическим измерениям, в частности к измерению комплексных сопротивлений и может бьць использовано для получения результатов как в цифровой, так и в аналоговой форме.

Известен измеритель параметров комплексных

5 сопротивлений, имеющий в своем составе источник напряжения, усилитель, причем выход источника напряжения и вход усилителя соединены с клеммами для подключения объекта

10 измерения, регулируемый делитель напряжения, фазочувствительный индикатор, один вход которого соединен с выходом усилителя, другой вход фазочувствительного индикатора вместе с рабочим входом регулируемого делителя наl5 пряжения соединен с выходом источника напряжения, а выход — с управляющим входом регулируемого делителя напряжения, сумматор, образцовый элемент, подключенный одним концом к входу усилителя, а другим к выходу сумматора, измеритель отношения напряжений и три измерителя (преобразователя), причем один . преобразователь подключен к выходу сумматора, второй — вместе с одним из входов сумматора и измерителя отношения подключен к выходу регулируемого делителя напряжения, третий преобразователь и остальные входы сумматора и измерителя отношения напряжений соединены с входом усилителя (1).

Недостатками этого устройства являются низкое быстродействие, так как принцип его действия основан на уравновешивании, осуществляемым с помощью регулируемого делйтеля напряжения, а также узкие функциональные возможности, так как это устройство измеряет составляющие комплексных сопротивлений, представленных параллельной схемой замещения и не обеспечивает измерений с последовательной схемой.

Известен также измеритель составляющих комплексного сопротивления, содержащий генератор сннусоидального напряжения, выходы которого подключены к образцовому элементу и к одному из зажимов для подключения объекта измерения, амплитудный детектор, подключенный входом к друтому зажиму для подключения объекта измерения, фазовращатель, усилитель напряжения, два синхронных

765752

20 детектора, измерительные входы которых через фазовращатель у первого и непосредственно у второго, соединены с одним из зажимов для подключения объекта измерения, управляющие входы синхронных детекторов у первого непосредственно и через усилитель второго, подключены к образцовому элементу, блок вычитания и два измерителя отношения напряжений, причем выход одного синхронного детектора непосредственно, а друтого через блок вычитания соединены с одним иэ входов измерителей отношения, а выход амплитудного детектора подключен к одному из входов блока вычитания и к другим входам измерителей отношения напряжений (2).

Этому прибору присущи недостатки, снижающие его эффективность. Измеритель не дает прямого отсчета тангенса утла потерь или добротности комплексного сопротивления и он не универсален, так как не обеспечивает измерения объектов с параллельной схемой замещения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей известного измерителя путем получения прямого отсчета тангенса угла потерь для емкостных объектов и добротности для индуктивных, и обеспечения работы с объектами, представленными параллельной схемой замещения.

Эта цель достигается тем, что в известный измеритель составляющих комплексного сопротивления, содержащий генератор синусоидального напряжения, образцовый элемент, зажимы для подключения объекта измерения, фазовращатель, усилитель напряжения, два синхронных детектора и амплитудный детектор, блок вычитания и два измерителя отношения напряжений, причем измерительный вход первого синхронного детектора подключен к выходу фазовращателя, выходы синхронных детекторов, у пер- 4О вого непосредственно, а у второго через блок вычитания соединены с.одним из.входов измерителей отношения напряжений, выход амплитудного детектора подключен к одному из входов блока вычитания и к другим входам 45 измерителей отношения напряжений, введены переключатель, содержащий две пары неподвижных и одну пару подвижных контактов, и дополнительный измеритель отношения напряжений, причем обе пары неподвижных контактов, первая в прямом, а вторая в обратном порядке подключены к генератору, зажимы для подключения объекта измерения, первый непосредственно, а второй через образцовый элемент, соединены с контактами подвижнои 55 пары переключателя, вход амплитудного и управляющие входы синхронных детекторов, у первого непосредственно, и через усилитель второго, соединены со вторым зажимом для

4. подключения объекта измерения, а вход фазовращателя и измерительный вход второго синхронного детектора подключен к первому или второму контакту первой или второй неподвижной пары соответственно, при этом . входы дополнительного измерительного измерителя отношения напряжений подключены к выходам первого синхронного детектора и блока вычитания.

На фиг. 1 изображена структурная схема измерителя; на фиг. 2 — измерительная схема.

Схема содержит генератор 1 синусоидального напряжения, переключатель 2, у которого

2„l и 2,2 — неподвижные пары контактов, а 2,3 — подвижная пара контактов, измерительная цепь 3, составленная объектом измерения 2у с параметрами Я (активная составляющая) и Х, (реактивная составляющая), и образцовым элементом Ro, т.е. а и с — зажимы для подключения обьекта измерения, фазовращатель 4 (на угол 90 ), амплитудный детектор 5, усилитель 6 напряжения, синхронные детекторы 7 и 8; блок 9 вычитания, измерители 11 — 12 отношения напряжений.

Измеритель работает следующим .образом.

При измерении объектов с последовательной схемой замещения подвижные контакты 2,3 переключателя 2 замкнуты на первую пару неподвижных контактов, т.е. на 2 1. Сигнал с генератора 1 подается на измерительную цепь

3 и на фазовращатель 4. Напряжение с образцового элемента R, т.е. Ч, = Ч поступает на амплитудный детектор 5, усилитель 6 напряжения и на управляющий вход синхронного детектора 8. На управляющий вход синхронного детектора 7 подается напряжение с усилителя б, коэффициент усиления которого равен 2.

Напряжение с амплитудного 5 и синхронного 7 детекторов поступает на блок 9 вычитания.

Сигнал, равный разности входных напряжений, подается в измерители 11 и 12 отношения напряжений. Напряжение с синхронного детектора 8 поступает на измерители 10 и 12 отношения. Кроме того на измерители отношения

) поступает напряжение с амплитудного детектора 5.

Результатами такого взаимодействия функциоиальных узлов является получение в измерителях 10 и 12 напряжений, пропорциональных реактивной-Х, активной — R < составляющим Е г и тангенса угла потерь тц Д(добротности Q) соответственно.

В случае подключения объекта измерения, представленного параллельной схемой замещения, переключатель переводится в положение 2,2 и измеряемый объект подключается к измерительной схеме согласно фиг. 2. Параллельная

765752

45 схема R> и Х может быть представлена эквивалентной ей последовательной схемой иэ элементов

Я. а х, к х

Тогда для измерительной цепи будет справедлива диаграмма напряжений, где 3 — ток в

-е измерительной цепи, U — напряжение между точками а и в.

На вход амплитудного детектора 5 и управ1 ляюшие входы синхродетекторов 7 и 8 поступает напряжение с измеряемого объекта V

На выходе 5 будет напряжение, соответствующее 3 (1 А + ЯРК) 1 Из подобия треугольников OQP и ВСИ (поскольку иа измерительный вход синхродетектора поступает напряжеУ ние 0)можно видеть, что на выходе (7) сигнал соответствует величине (2 р. )1 2 ЯЯ 3

3 (y,, )1Q

На выходе схемы 9 вычитания будет напряжение, соответствующее оЗ

Х О 1.й+ )1!а а на выходе измерителя 11 отношения

1- р, о (это равенство легко по о о г - Р

° .учить используя выражения для г, > и М ), На измерительный вход синхродетектора 8

-Ь поступает напряжение и, причем 0 равно по U абсолютной величине U, но сдвинуто по фазе на 90, что соответствует углу 90 между векторами и и U. Тогда, учитывая равенство треугольников ONL и КОМ, можно получить на выходе 8 напряжение, соответствующее величине

На выходе измерителя отноо (r L + Р31I шения 10 получится напряжение, соответствую- щее 1 На выходе измерителя (1А+ 4) х„

12 отношения сигнал соответствует величине

Я tX., <= туД или Х /R = О.

Следовательно выходные напряжения измерителей 10 — 12 отношения напряжений, соответствуют величинам активной реактивной составляющим измеряемого комплексного сопротивления, а также тангенса угла потерь, добротности.

Формула изобретения

Измеритель параметров комплексных согпотивлений, содержащий генератор синусоидального напряжения, зажимы для подключения объекта измерения, образцовый элемент, фазоврашатель, усилитель напряжения, два синхронных и один амплитудный детскторы, блок вычитания и два измерителя отношения напряжений, причем измерительный вход первого синхронного детектора подключен к выходу фазоврашателя, выходы синхронных детекторов, у первого непосредственно, а у второго через блок вычитания соединены с од шм из входов измерителей отношения напряжений, выход амплитудного детектора подключен к одному из входов блока вычитания и к другим входам измерителей отношения напряжений, о т л ич а ю Ш и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем получения прямого отсчета тангенса угла потерь и добротности, а также измерения объектов, включаемых по параллельной схеме замещения, в него введены переключатель, содержащий две пары неподвижных и одну нару подвижных контактов, и дополнительный измеритель, отношения напряжений, причем обе пары неподвижных контактов, первая в прямом, а вторая в обратном порядке подключены к генератору, зажимы для подключения объекта измерения, первый непосредственно, а второй через образцовый элемент соединены с контактами подвижной пары переключателя, вход амплитудного и управляющие входы синхронных детекторов, у первого непосредственно,а у второго

35 через усилитель напряжения соединены со вторым зажимом для подключения объекта измерения, вход фазовращателя и измерительный вход. второго синхронного детектора подключены к первому или второму контакту первой или второй неподвижной пары, соответственно, при этом входы дополнительного измерителя отношения напряжений подключены к выходам первого синхронного детектора и блока вычитания.

Источники . информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 504979, 50 кл. G Ol R 17/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР ¹ 531098, кл. G 01 R 27/02, 1975 (прототип).

765752

I

Составитель В. Стукан

Техред Е. Гаврилацдд

Корректор С. Шекмар

Редактор Т. Киселева

Подлисное

Тираж 1019

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6920/17

Филиал ППП "Патент™, г. Ужгород, ул. Проектная, 4