-
Verfahren und Einrichtung zum Messen von Parametern der Bauelemente
eines komplexen Stromkreises Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet
der elektrischen Meßtechnik, insbesondere auf ein Verfahren zum Messen von Parametern
der Bauelemente eines komplexen Stromkreises und auf eine Einrichtung für seine
Durchführung.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Messen von Parametern der Bauelemente
eines komplexen Stromkreises und die Einrichtung für seine Durchführung werden hauptsächlich
zum Messen von Parametern der Bauelemente der komplexen
elektrischen
RC- und RL-Kreise verschiedener nachrichten- bzw. funktechnischer Anlagen angewandt
und können auch zum Messen der Parameter von RC-Folien- bzw.
-
Schichtgliedern sowie zum Messen von Signalen der RCL-Geber und RCL-Mikrogeber
eingesetzt werden.
-
Bekannt ist ein Verfahren zum Messen von Parametern der Bauelemente
eines komplexen Stromkreises, bei welchem der elektrische Meßkreis, der auch den
komplexen Stromkreis einschließt, mit Gleichspannung versorgt wird und die Parameter
der elektrischen Signale, die am Ausgang des elektrischen Meßkreises abgegriffen
werden, in Zeitintervalle umgewandelt werden, aus deren Größen man die Parameter
der Bauelemente des komplexen Stromkreises bestimmt (vgl. z. B. SU-Erfinderschein
Nr. 219013, Klasse 21 e, 36/10).
-
Im genannten Verfahren zum Messen von Parametern der Bauelemente
eines komplexen Stromkreises wird an den Eingang des elektrischen Meßkreises, der
die Reihenschaltung eines Nornalwiderstands und eines parallelen RC-Kreises darstellt,
die Gleichspannung und an die freie Herausführung des parallelen RC-Kreises ein
Nullpotential angelegt.
-
Im elektrischen Meßkreis entsteht dabei ein Übergangsprozeß, welcher
eine Spannungsänderung an seinem Ausgang - einer Herausführung des parallelen RC-Kreises
bedingt - mit den Normalwiderstand verbunden ist. Nach praktischer Beendigung des
Übergangsprozesses wird beim stabilen Betrieb am Ausgang des elektrischen Meßkreises
die Gleichspannung abgegriffen, gespeichert und in ein Zeitintervall ungewandelt,
welches dann gemessen wird. Dann wird dem Eingang des elektrischen Meßkreises ein
Nullpotential zugeführt
und das Zeitintervall von diesem Zeitpunkt
bis zu dem Zeitpunkt, in dem die Spannung des wiederholt hervorgerufenen Übergangsprozesses,
die am Ausgang des elektrischen Meßkreises abgegriffen wird, einem bestimmten Teil
der früher gespeicherten Gleichspannung gleich ist, gemessen.
-
Das genannte Verfahren zum Messen von Parametern der Bauelemente
eines komplexen Stromkreises gestattet nicht das Messen von Parametern der Bauelemente
eines parallelen RL-Stromkreises, da in diesem Fall der elektrische Meßkreis die
Reihenschaltung einer Normalinduktivitätsspule und eines parallelen RL-Kreises darstellen
soll und bei stabilem Betrieb die am Ausgang des elektrischen Meßkreises abgegriffene
Spannung nicht durch die Größe der Induktivität L der Induktivitätsspule des parallelen
RL-Kreises, sondern durch den Verlustwiderstand der Induktivitätsspule des parallelen
RL-Kreises bestimmt wird.
-
Theoretisch aber braucht man bei fehlenden Verlusten an der Normalinduktivitätsspule
und der Induktivitätsspule für die Durchführung des genannten Verfahrens zum Messen
von Parametern der Bauelemente eines komplexen Stromkreises eine Gleichspannungsquelle
unendlicher Leistung. Die Größe der zu erhaltenden Zeitintervalle ist darüber hinaus
mit den Größen der Bauelemente eines parallelen RC-Kreises nicht durch lineare Abhängigkeiten
verbunden, und zum Gewinnen getrennter Information über die Größen der Bauelemente
eines parallelen RC-Kreises ist die mathematische Auswertung der numerischen Äquivalente
erforderlich, die bei der Messung der genannten Zeitintervalle erhalten werden.
-
Alles das schränkt in bedeutendem Maße den Anwendungsbereich des
genannten Verfahrens zum Messen von Parametern der Bauelemente eines komplexen Stromkreises
infolge der Unmöglichkeit der Messung von Parametern der Bauelemente eines parallelen
RL-Kreises und einer niedrigen (wegen des nichtlinearen Charakters der Transformationsfunktion)
Meßgenauigkeit von Parametern der Bauelemente eines parallelen RC-Kreises ein.
-
Bekannt ist eine Einrichtung für die Durchführung des Verfahrens
zum Messen von Parametern eines komplexen Stromkreises, in welcher ein Kommutator,
dessen erster Eingang an den Ausgang einer Gleichspannungsquelle angeschlossen und
dessen zweiter Eingang geerdet ist, auf ein Signal eines Steuerblocks, das zeitlich
mit einem äußeren Signal zusammenfällt, an seinen Ausgang seinen ersten Eingang
anschließt. Der Ausgang des Kommutators ist über ein Normalbauelement mit der Herausführung
des komplexen Stromkreises verbunden, die elektrisch auch mit dem Eingang eines
Vergleichsblocks in Verbindung steht, dessen Ausgang an den Eingang des Steuerblocks
angeschlossen ist, der seinerseits an einen Block zum Messen von Zeitintervallen
angeschlossen ist. Die andere Herausführung des komplexen Stromkreises ist dabei
mit dem Kommutator direkt verbunden (vgl. z. B. SU-Erfinderschein Nr. 243 732, Klasse
21 e, 36/10).
-
Nach dem Eintreffen des äußeren Signals sendet der Steuerblock ein
Steuersignal zum Kommutator, unter dessen Einwirkung dieser Kommutator den Ausgang
einer Gleichspannungsquelle an den Eingang des elektrischen Meßkreises anschließt,
der die Reihenschaltung eines Normalwiderstands
und eines parallelen
RC-Kreises darstellt, wobei die freie Herausführung des RC-Kreises mit dem geerdeten
Eingang des Kommutators direkt verbunden ist. Nach einer Zeit, die für die praktische
Beendigung des Übergangsprozesses in dem elektrischen Meßkreis erforderlich ist,
gibt der Steuerblock ein Signal auf den Spannungs-Zeitintervall-Umwandler und auf
eine Speichereinheit, deren Eingang mit dem Ausgang des Meßkreises - mit der Herausführung
des Normalwiderstandes - und einer Herausführung des parallelen RC-Kreises und deren
Ausgang über einen Spannungsteiler mit einem Teilungsverhältnis e mit einem Eingang
des Vergleichsblocks verbunden ist. Auf dieses Signal speichert die Speichereinheit
die Ausgangsspannung des elektrischen Meßkreises, und der Spannung-Zeitintervall-Umwandler,
dessen Eingang mit dem Ausgang des elektrischen Meßkreises und dessen Ausgang mit
dem Eingang des Blocks zum Messen der Zeitintervalle verbunden ist, wandelt die
Spannung in ein proportionales Zeitintervall um, welches von dem Block zum Messen
der Zeitintervalle gemessen wird. Dann sendet der Steuerblock ein Signal, auf welches
der Kommutator den Eingang des elektrischen Meßkreises an seinen geerdeten Eingang
anschließt, während der Block zum Messen der Zeitintervalle mit der Messung des
nächsten Zeitintervalls beginnt, wobei das Signal von der Beendigung seiner Messung
an den Block zum Messen der Zeitintervalle vom Vergleichsblock in dem Zeitpunkt
gelangt, wenn die Spannung des wiederholt hervorgerufenen Übergangsprozesses, die
am Ausgang des elektrischen Meßkreises abgegriffen wird, gleich der am Ausgang des
Spannungsteilers abgegriffenen Spannung ist.
-
Beim Messen von Parametern der Bauelemente eines parallelen
RC-Kreises
mit Hilfe der genannten Einrichtung für die Durchführung des Verfahrens zum Messen
von Parametern der Bauelemente eines komplexen Stromkreises ist es nicht möglich,
eine hohe Meßgenauigkeit zu erzielen, da die bei der Messung erhaltenen numerischen
Äquivalente der Zeitintervalle nicht durch lineare Abhängigkeiten mit den Parametern
der Bauelemente des parallelen RC-Kreises verbunden sind. Mehr noch, das numerische
Äquivalent eines Zeitintervalls, dessen Ablauf der Vergleichsblock fixiert, hängt
zur gleichen Zeit sowohl von der Größe der Kapazität C als auch von der Größe des
Widerstandes R des parallelen RC-Kreises ab. Zu einer zusätzlichen Beeinträchtigung
der Genauigkeit kommt es infolge der Überbrückung des parallelen RC-Kreises durch
den Eingangswiderstand des Vergleichsblocks. Einen wesentlichen Nachteil stellt
auch die Unmöglichkeit dar, die Parameter der Bauelemente eines parallelen RL-Kreises
zu messen, da nach der Beendigung des ursprünglich hervorgerufenen Übergangsprozesses
der Strom (und somit auch die Spannung am Ausgang) im elektrischen Meßkreis, den
in diesem Fall die Reihenschaltung einer Normalinduktivitätsspule und eines parallelen
RL-Stromkreises darstellen, dessen freie Heraus führung an den geerdeten Eingang
des Kommutators angeschlossen ist, nicht durch die Größe der In-Induktivität L der
Induktivitätsspule des parallelen RL-Kreises, sondern durch das Verhältnis der Größen
des Verlustwidorstandes der Normalinduktivitätsspule und des der Induktititätsspule
im parallelen RL-Kreis bestimmtwird.
-
Der Erfindung, liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beseitigung der
aufgezählten Nachteile ein Verfahren zum Messen von Parametern der Bauelemente eines
komplexen
Stromkreises und eine Einrichtung für die Durchführung
dieses Verfahrens zu schaffen, in denen die Änderung der Art der elektrischen Einwirkungen
auf den elektrischen Meßkreis die Meßgenauigkeit zu erhöhen und diesen Prozeß zu
beschleunigen ermöglicht.
-
Ein Verfahren zum Messen von Parametern der Bauelemente eines komplexen
Stromkreises, wobei der elektrische Meßkreis, der auch den komplexen Stromkreis
einschließt, mit Gleichspannung versorgt wird und die Parameter der elektrischen
Signale, die am Ausgang des elektrischen Meßkreises abgegriffen werden, in Zeitintervalle
umgewandelt werden, aus deren Größe die Parameter der Bauelemente des komplexen
Stromkreises bestimmt werden, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß man
die Gleichspannung direkt an den Eingang des komplexen Stromkreises bei Parallelechaltung
seiner Bauelemente anlegt; daß man zur Umwandlung der elektrischen Signale, die
am Ausgang des elektrischen Meßkreises abgegriffen werden, in die Zeitintervalle
den durch die Bauelemente des komplexen Stromkreises fließenden Strom mit einem
sich linear ändernden oder konstanten Bezugsstrom entgegengesetzter Richtung summiert,
wobei dessen Änderungsgeschwindigkeit bzw. dessen Stärke so gewählt wird, daß die
Richtung der Änderung bzw. die Richtung des Sommenstroms mit der Richtung der Änderung
bzw. mit der Richtung des Bezugsstroms zusammenfällt; daß man ab dem Zeitpunkt,
in dem der Summenstrom oder das Integral des Summenstrome einen vorgegebenen Wert
erreicht hat, ein kalibriertes Zeitintervall abzählt, nach dessen
Ablauf
man die Änderung des sich linear ändernden Bezugsstroms unterbricht oder den konstanten
Bezugsstrom abschaltet; daß man dann, wenn der Summenstrom oder das Integral des
Stroms, der durch die Bauelemente des komplexen Stromkreises fließt, den vorgegebenen
Wert erreicht hat, die Gleichspannung abschaltet und das Zeitintervall von dem Anfang
der Abzählung des kalibrierten Z itintervalls bis zum Zeitpunkt der Abschaltung
der Gleichspannung mißt; daß man ferner den nach Abschaltung der Gleichspannung
erhaltenen Strom mit einem anderen sich linear ändernden Bezugsstrom, dessen Änderungsrichtung
zur Änderungsrichtung des ersten sich linear ändernden Bezugsstroms gegenläufig
ist, oder mit einem anderen konstanten Bezugsstrom summiert, dessen Richtung der
Richtung des ersten konstanten Bezugsstroms entgegengesetzt ist; und daß man das
Zeitintervall von dem Zeitpunkt, wenn der Summenstrom oder das Integral des Summenstroms
den vorgegebenen Wert erreicht hat, mißt.
-
Eine zweckmäßige Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Messen von Parametern der Bauelemente eines komplexen Stromkreises,
in der ein Kommutator, dessen erster Eingang an den Ausgang einer Gleichspannungsquelle
angeschlossen und dessen zweiter Eingang geerdet ist, auf ein von einem Steuerblock
ankommendes Signal, das zeitlich mit dem äußeren Signal zusammenfällt, an seinen
Ausgang seinen ersten Eingang anschließt, wobei der Ausgang des Kommutators über
ein Normalbauelement
mit einer Herausführung des komplexen Stromkreises
verbunden ist, die auch mit dem Eingang des Vergleichsblocke elektrisch gekoppelt
ist, dessen Ausgang an den Eingang des Steuerblocks angeschlossen ist, der seinerseits
an einen Block zur Messung von Zeitintervallen angeschlossen ist, wobei eine andere
Herausführung des komplexen Stromkreises mit dem Kommutator direkt gekoppelt ist,
ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen Gleichstromverstärker mit Parallelgegenkopplung,
der die elektrische Kopplung der Herausführung des komplexen Stromkreises mit dem
Vergleichsblock vornimmt, der in den Zeitpunkten, in denen die Ausgangsspannung
des Gleichstromverstärkers gleich Null ist, Signale auf den Steuerblock sendet,
der den Zustnd des Kommutators ändert, wobei nach einem kalibrierten Zeitintervall
nach dem Eintreffen des ersten Signals von dem Vergleichsblock der Ausgang des Kommutators
an dessen zweiten Eingang, im Zeitpunkt des Eintreffens des zweiten Signale von
dem Vergleichsblock der Ausgang des Kommutators an dessen dritten Eingang, der an
den Ausgang der Gleichspannungsquelle anderer Polarität angeschlossen ist, und der
andere Ausgang des Kommustators an dessen zweiten Eingang, und im Z itpunkt des
Eintreffens des dritten Signale von dem Vergleichsblock der Ausgang des Kommutators
an dessen zweiten Eingang angeschlossen ist, während die unmittelbare Kopplung des
Kommutators mit der anderen Herausführung des komplexen Stromkreises durch die Verbindung
dieser Herausführung mit einem anderen Ausgang des Kommutatore erfolgt, der nach
dem Eintreffen eines Signale von dem Steuerblock, das zeitlich mit dem äußeren Signal
zusammenfällt, durch den Kommutator an dessen dritten Eingang angeschlossen wird.
-
Falls der komplexe Stromkreis parallel geschaltete RL-Bauelemente
darstellt, ist es nützlich, daß eine Induktivitätsspule das Normalbauelement ist,
und daß die Parallelgegenkopplung des Gleichstromverstärkers eine Widerstandsgegenkopplung
ist.
-
Falls der komplexe Stromkreis parallelgeschaltete RC-Bauelemente
darstellt, ist es zweckmäßig, daß ein Widerstand das Normalbauelement ist, und daß
die Parallelgegenkopplung des Gleichstromverstärkers eine Kapazitätsgegenkopplung
ist.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Messen von Parametern der Bauelemente
eines komplexen Stromkreises und die Einrichtung für seine Durchführung erhöhen
die Meßgenauigkeit, verkürzen die Meßdauer und erweitern den Bereich der zu messenden
Parameter. Die Einrichtung zeichnet sich darüber hinaus durch ihre einfache Konstruktion
und geringen Abmessungen aus.
-
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild
eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einrichtung für die Durchführung
des Verfahrens zum Messen von Parametern der Bauelemente eines komplexen Stromkreises;
Fig. 2 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen
Einrichtung; und
Fig. 3 Zeitdiagramme a, b und c der Spannung U1,
U2 und U3 am zweiten Ausgang des Kommutators, an dessen ersten Ausgang bzw. am Ausgang
des Gleichstromverstärkers Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des
Verfahrens zum Messen von Parametern der Bauelemente eines komplexen Stromkreises
enthält einen Kommutator 1 (Fig. 1), der aus elektronischen Schaltern 2, 3, 4, 5
und 6 besteht, deren jeder mit einem Transistor bestückt ist. Einen ersten Eingang
7 des Kommutators 1 stellt dabei der Eingang des Schalters 5 dar, einen zweiten
Eingang 8 des Kommutators 1 stellen die miteinander gekoppelten Eingänge der Schalter
3 und 6 und einen dritten Eingang 9 des Kommutators 1 die miteinander gekoppelten
Eingänge der Schalter 2 und 4 dar. Einen ersten Ausgang 10 des Kommutators 1 stellen
die miteinander gekoppelten Ausgänge der Schalter 4, 5 und 6 und einen zweiten Ausgang
11 des Kommutators 1 die miteinander gekoppelten Ausgänge der Schalter 2 und 3 dar.
Der zweite Eingang 8 des Kommutators 1 ist geerdet, und der erste Eingang 7 an den
Ausgang einer Gleichspannungsquelle 12 angeschlossen, die als an sich bekannte Halbleiterschaltung
ausgeführt ist.
-
Die Einrichtung ist auch mit einem Steuerblock 13 ausgestattet, der
aus Triggern bzw. Flipflops 14, 15, 16, 17 und 18 einen Geber 19 eines kalibrierten
Zeitintervalls - als solcher ist in diesem Ausführungsbeispiel der Einrichtung ein
nach an sich bekannter Schaltung ausgeführter monostabiler Multivibrator angewandt
- und einem Impulsverteiler 20 besteht, der nach einer an sich bekannten Schaltung
aus zwei Triggern mit Recheneingängen ausgeführt
ist, deren Ausgänge
mit einer Diodenmatrix verbunden sind, die den Zustand dieser Trigger decodiert.
-
Ein erster Ausgang 21 des Impulsverteilers 20 ist mit dem Einheits-
oder Einseingang des Triggers 18 und dem Eingang des Gebers 19 des kalibrierten
Zeitintervalls verbunden, dessen Ausgang mit dem Null eingang des Triggers 16 und
dem Einheitseingang des Triggers 17 in Verbindung steht. Ein zweiter Ausgang 22
des Impulsverteilers 20 ist mit den Nulleingängen der Trigger 17, 14 und 18 und
dem Einheitseingang des Triggers 15 verbunden.
-
Ein dritter Ausgang 23 des Impulsverteilers 20 ist mit dem Nulleingang
des Triggers 15 und dem Einheitseingang des Triggers 17 verbunden Auf die Einheitseingänge
der Trigger 14 und 16 wird ein äußeres Signal von einer Quelle (nicht gezeigt) gegeben.
Der Einheits- und der Nullausgang des Triggers 14 sind mit den Steuereingängen des
Schalters 2 bzw. 3 und die Ausgänge der Trigger 15, 16 und 17 mit den Steuereingängen
der jeweiligen Schalter 4, 5 und 6 verbunden.
-
Der erste Ausgang 10 des Kommutators 1 ist über ein Normalbauelement
- als solches wird in der vorliegenden Ausführung der Einrichtung eine Normalinduktivitätsspule
24 verwendet - mit dem Eingang eines Gleichstromverstärkers 25 mit paralleler Widerstandsgegenkopplung
(eine derartige Kopplung wird durch die Schaltung eines Widerstandes 26 in den Gegenkopplungskreis
erreicht) verbunden. Der zweite Ausgang 11 des Kommutators 1 ist über den komplexen
Stromkreis - als solcher wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Einrichtung
die Parallelschaltung einer Induktionsspule 27 und eines Widerstands 28 verwendet
- auch
mit dem Eingang des Gleichstromverstärkers 25 verbunden,
dessen Ausgang mit dem Eingang eines Vergleichsblocks 29 in Verbindung steht. Ein
zweiter Eingang des Vergleichsblocks 29 ist geerdet, und sein Ausgang ist mit dem
Eingang des Impulsverteilers 20 verbunden. Der Gleichstromverstärker 25 und der
Vergleichsblock 29 sind als eine einheitliche integrierte Schaltung ausgeführt.
-
Die Einrichtung ist auch mit einem Block 30 zur Messung von Zeitintervallen
versehen, der einen Impulsquarzgenerator 31, der als eine bekannte Schaltung mit
Halbleiterbauelementen ausgeführt ist, und elektronische Schalter 32 und 33 enthält,
die den Schaltern 2, 3, 4, 5 und 6 ähnlich sind. Der Block 30 enthält auch Zähler
34 und 35 mit digitaler Anzeige. Als solche sind nach einer an sich bekannten Schaltung
ausgeführte dekadische Hochfrequenz-Impulszähler verwendet. Der Ausgang des Impulsgenerators
31 ist mit den Eingängen der Schalter 32 und 33 verbunden, deren Ausgänge mit den
Eingängen des jeweiligen digitalen Zählers 34 bzw. 35 in Verbindung stehen. Der
Steuereingang des Schalters 32 ist mit dem Ausgang des Triggers 18 und der Steuereingang
des Schalters 33 mit dem Ausgang des Triggers 15 verbunden.
-
Der dritte Eingang 9 des Kommutators 1 ist mit dem Ausgang einer
Gleichspannungsquelle 36 verbunden, die der Gleichspannungsquelle 12 ähnlich ist,
jedoch eine andere Polarität aufweist.
-
Möglich ist auch ein anderes Ausführungsbeispiel der Einrichtung
für die Durchführung des Verfahrens zum Messen von Parametern der Bauelemente eines
komplexen Stromkreises, das dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ähnlich ist.
-
Ihr Unterschied besteht darin, daß als ein komplexer Stromkreis die
Parallelschaltung eines Widerstands 37 (Fig. 2) und eines Kondensators 38 angewendet
sind. Dabei ist als Normalbauelement ein Normalwiderstand 39 verwendet, der auf
die gleiche Weise wie die Normalinduktivitätsspule 24 (Fig. 1) geschaltet ist, und
der Verstärker 25 (Fig. 2) ist kapazitiv parallel gegengekoppelt, nämlich durch
die Einschaltung eines Kondensators 40 in den Gegenkopplungskreis des Verstärkers
25.
-
Die erfindungsgemäße Einrichtung für die Durchführung des Verfahrens
zum Messen von Parametern der Bauelemente eines komplexen Stromkreises arbeitet
folgenderweise: Das äußere Signal gelangt von der. Quelle an die Einheitseingänge
der Trigger 14 (Fig. 1) und 16 des Steuerblocks 13 und führt sie in den Einheitszustand
über, Dabei öffnet das Potential, welches von dem Einheitsausgang des Triggers 14
abgegriffen wird, den Schalter 2 des Kommutators 1; das Potential, welches von seinem
Nullausgang abgegriffen wird, schließt den Schalter 3 und das am Ausgang des Triggers
16 abgegriffene Potential öffnet den Schalter 5. Dies führt dazu, daß über den geöffneten
Schalter 2 auf die Parallelschaltung der Induktivitätsspule 27 und des Widerstands
28 des komplexen Stromkreises eine negative Gleichspannung -E0 von der Gleichspannungsquelle
36 und auf die Normalinduktivitätsspule 24 eine positive Gleichspannung +E0 von
dem Ausgang der Gleichspannungsquelle 12 gegeben wird.
-
Zum besseren Verständnis des Verfahrens zum Messen von Parametern
der Bauelemente eines komplexen Stromkreises sind in Fig. 3 die Zestdiagramme a,
b und c der Spannungen U1, U2 und U3 am zweiten Ausgang des Kommutators,
an
seinem ersten Ausgang bzw. am Ausgang des Gleichstromverstärkers dargestellt. Die
Spannungen -Eo und +Eo sind ebenfalls auf den Diagrammen a und b dargestellt.
-
Der Strom in der Normalinduktivitätsspule 24, der einen Bezugsstrom
darstellt, fängt an, linear anzusteigen.
-
Das Summieren dieses Stroms mit dem Strom, der durch die Bauelemente
des komplexen Stromkreises fließt, erfolgt am Eingang des Gleichstromverstärkers
25. Unter der Voraussetzung, daß die Größe der Induktivität L der Normalino duktivitätsspule
24 kleiner als die Größe der Induktivität L der Induktivitätsspule 27 des komplexen
Stromkreises ist, fällt die Änderungsrichtung des Summenstroms mit der des Stroms
in der Normalinduktivitätsspule 24 zusammen. Der Zeitpunkt, da der Summenstrom eine
vorgegebene Größe erreicht hat, wird von dem Vergleichsblock 29 ermittelt, der die
Spannung am Ausgang des Gleichstromverstärkers 25, die der Größe des Summenstroms
und der Größe R des Widero standes 26 direkt proportional ist, der in den Stromkreis
der parallelen Gegenkopplung des Verstärkers 25 geschaltet ist, mit dem Spannungspegel
Null vergleicht.
-
In dem Zeitpunkt, wenn die Ausgangsspannung des Gleichstromverstärkers
25 den Nullpegel erreicht, gibt der Vergleichsblock 29 ein erstes Signal auf den
Impulsverteiler 20, an dessen erstem Ausgang 21 dabei ein Impuls erscheint, der
den Geber 19 des kalibrierten Zeitintervalls auslöst und den Trigger 18 in den Einheitszustand
überführt. Der Geber 19 beginnt mit dem Abzählen eines kalibrierten Zeitintervalls
To (Fig. 3, Diagramm c), und das am Ausgang des Triggers 18 abgegriffene Potential
öffnet den Schalter 32 des Blocks 30 zur Messung der Zeitintervalle. Die vom Quarzgenerator
31
ankommenden Impulse gelangen über den geöffneten Schalter 32 an den Eingang des
digitalen Zählers 34, der mit der Messung des ersten Zeitintervalls t1 (Fig. 3,
Diagramm c) beginnt.
-
Nach dem Ablauf des kalibrierten Zeitintervalls To führt der von
dem Ausgang des Gebers 19 des kalibrierten Zeitintervalls ankommende Impuls den
Trigger 16 in den Nullzustand zurück und den Trigger 17 in den Einheitszustand über.
Der Schalter 5 schließt sich, und der Schalter 6 wird geöffnet. Die Normalinduktivitätsspule
24 wird nun über den geöffneten Schalter 6 an den geerdeten zweiten Eingang 8 des
Kommutators 1 angeschlossen. Die Stromänderung in der Normalinduktivitätsspule 24
hört auf.
-
Wenn die Ausgangsspannung des Gleichstromverstärkers 25 wieder den
Nullpegel erreicht, wird am Ausgang des Vergleichsblocks 29 das zweite Signal abgegriffen.
Am zweiten Ausgang 22 des Impulsverteilers 20 erscheint dabei ein Impuls, der die
Trigger 14, 17 und 18 in den Nullzustand zurück und den Trigger 15 in den Einheitszustand
überführt. Die Schalter 2, 6 und 32 schließen sich, und die Schalter 3, 4 und 33
werden geöffnet. Der digitale Zähler 34 beendet die Messung des Zeitintervalls t1,
und der digitale Zähler 35, an dessen Eingang über den geöffneten Schalter 33 Impulse
vom Quarzgenerator 31 zu gelangen beginnen, beginnt mit der Messung des zweiten
Zeitintervalls t2 (Fig. 3, Diagramm c). Die H rausführung des komplexen Stromkreises
wird über den geöffneten Schalter 3 an den geerdeten zweiten Eingang 8 des Kommutators
1 angeschlossen, und die negative Gleichspannung -Eo, die vorher dem komplexen Stromkreis
zugeführt wurde, wird nun von
dem Ausgang der Gleichspannungsquelle
36 über den geöffneten Schalter 4 auf die Normalinduktivitätsspule 24 gegeben. In
dieser entsteht dabei ein sich linear ändernder Strom, der einen anderen Bezugsstrom
darstellt, dessen Änderungsrichtung zur Änderungsrichtung des Stroms, der durch
die Normalinduktivitätsspule 24 früher floß, gegenläufig ist.
-
In dem Zeitpunkt, wenn die Ausgangsspannung des Gleichstromverstärkers
25 den Nullpegel erreicht hat, wird am Ausgang des Vergleichsblocks 29 ein drittes
Signal abgegriffen, bei welchem am dritten Ausgang 23 des Impulsverteilers 20 ein
Impuls erscheint, welcher die Trigger 17 und 15 in den Einheitszustand zurückführt
Die Schalter 33 und 4 schließen sich, und der Schalter 6 wird geöffnet.
-
Der digitale Zähler 35 beendet die Messung des Zeitintervalls t2,
und die Normalinduktivitätsspule 24 wird nun über den geöffneten Schalter 6 an den
geerdeten zweiten Eingang 8 des Kommutators 1 angeschlossen. Die Schaltung ist dabei
in den Ausgangszustand zurückgekehrt.
-
Aus den erhaltenen und gemessenen Zeitintervallen t1 und t2 kann
man eindeutig auf die Größe der Induktivität L der Induktivitätsspule 27 des komplexen
Stromkreises und auf die Größe des Wirkleitwerts Y = 1 des Widerstandes R 28 dieses
Stromkreises schließen:
t2 = Lo . 1 . R
Die Arbeitsweise des anderen Ausführungsbeispiels
der Einrichtung für die Durchführung des Verfahrens zum Messen von Parametern der
Bauelemente eines komplexen Stromkreises ist der oben beschriebenen ähnlich Ihr
Unterschied besteht nur darin, daß infolge der Einschaltung des Kondensators 40
in den Stromkreis der parallelen Gegenkopplung des Gleichstromverstärkers 25 (Fig.
2) dessen Ausgangsspannung der Größe der Kapazität o des Kondensators 40 umgekehrt
und dem Integral des o Summenstroms direkt proportional ist. Infolge der Anwendung
des Normalwiderstandes 39 als Normalbauelement ist der durch das Normalbauelement
fließende Strom ein Gleichstrom.
-
Aus den erhaltenen und gemessenen Zeitintervallen t1 und t2 kann
man eindeutig auf die Größe des Wirkwiderstandes R des Widerstandes 37 und auf die
Größe der Kapazität C des Kondensators 38 des komplexen Stromkreises schließen:
t2 = Ro . C.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Messen von Parametern der Bauelemente
eines komplexen Stromkreises und die Einrichtung für seine Durchführung weisen eine
hohe Arbeitsgeschwindigkeit, weiten Anwendungsbereich und eine hohe Meßgenauigkeit
auf
Bei der Messung von Paranetern einzelner RCL-Bauelemente und
von Parametern eines komplexen Stromkreises gestatten es das erfindungsgemäße Verfahren
und die Einrichtung, durch die Beseitigung von Transformationsfehlern, die durch
Verluste in Kondensatoren und Induktivitätsspulen, Nichtstabilität der Ansprechschwellen
des Vergleichsblocks sowie durch Nichtstabilität der Spannungsquellen hineingetragen
werden, die Meßgenauigkeit zu erhöhen.
-
Das Verfahren und die Einrichtung bieten eine Möglichkeit, die in
dem elektrischen Meßkreis verlorengehende Leistung herabzusetzen, was die Parameter
der RC-Folienbauelemente zu messen und die Signale der RCL-Mikrogeber in Zeitintervalle
umzuwandeln gestattet Die Einrichtung für die Durchführung des Verfahrens zum Messen
von Parametern eines komplexen Stromkreises zeichnet sich durch einfache Konstruktion
und geringe Abmessungen aus.