PL149187B1 - Sposób i układ do pomiaru składowych impedancji i admitancji dwójnika - Google Patents

Description

OPIS PATENTOWY

149 187

POLSKA

RZECZPOSPOLITA

LUDOWA

URZĄD

PATENTOWY

PRL

Patent dodatkowy do patentu nr--Zgłoszono: 85 12 '18 /p. 256883/

Pierwszeństwo · Int. Cl.⁴ G01R 27/02

Zgłoszenie ogłoszono: 87 09 21 Opis patentowy opublikowano: 90 04 30

Twrca wynaaazku: Anatol Jaworek

Uprawniony z patentu: Polska Akademia Nauk Instytut Maszyn Przepływowych, Gdtuńsk /Polska/

SPOSÓB I UKŁAD DO POMIARU SKŁADOWYCH IMPEDANCJI I ADMITANCJI DW0ÓNIKA

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do pomiaru składowych impedancji i admitancji dwójnika biernego RL lub RJ będącego w szczególności przetwornikiem pomiarowym. Znane są mostkowe mmtody pomiaru składowanych adraiiancji i impeddncjl, w których pomiar polega na takim wyborze składowych ^pedan^i i admiiancji wzorcowej aby uzyskać minimum wskazań przyrządu umeszczonego w przekątnej mosk^. Mooski wymaggją złożonego procesu równoważenia, przez co nie nadają się do pomiarów dynamicznych.

Znane jest rozwiązanie oparte na zasadzie detekcji synchronicznej. Badany dwójnik załączony jest na wejściu wzmmgnCaczg operacyj nego lub w pętli sprzężenia zwrotnego wzma^lacza operacyjnego w zależności od konfiguracji dwójnika. Nadęcie wyjściowe ze wzmmgnCacza operacyjnego podawane jest na detektor fazoczuły. Detektor fazoczuły sterowany jest przez impulsy prostokątne uformowane z sygnału zasilającego po przejściu przez przesuwnik fazowy przesuwający sygnał o 3 /2. detektora fazoczułego oraz sygnał z generatora zasilającego podłączone są do wootomierza stosunkowego. Wdą powyższego rozwiązania jest to, że zmiany wielkości mierzonej rejestoowane są na wyjściu układu pomiarowego dopiero po czasie równym kilku okresom sygnału zasilającego.

Istota wynnlazku polega na tym, że badany dwójnik załączony w obwodzie ^^ragnCacza operacyjnego pobudza się sygnałem harmonicznym, a odpowiedź dwójnika na pobudzenie harmoniczne całkuje się w ściśle określoory^m przedziale kąta fazowego, ktjry przy pomiarze tegktancji dwójnika szeregowego zawiera się w granicach od ΪΓ /2 do ST/2 + UL, przy pomia149 187

149 187 rze rezystancji dwójnika szeregowego w granicach od 5Ϊ /2 + <£, do Tt , przy pomiarze konduktancji dwójnika równoległego w granicach od 0 do 3T/2 - a przy pomiarze susceptancji dwójnika równoległego w granicach od3f/2 - ^ do 3Γ /2, gdzze ś oznacza kąt przesunięcia fazowego wnoszony przez dwójnik. Napięcie,scałkwwane proporcjonalne do wielkości mierzonej podaje się na wejście wskaźnika wyskalowanego w jednostkach wielkości mierzonej·

Ucład do pomiaru składowych impedancji i admitancji dwójnika według wynalazku składa się ze wzmipciacza operacyjnego zasilanego z generatora. W obwodzie wzmmcn.iaoza operacyjnego załączony jest badany dwójnik· Wyjście wzmicniacza operacyjnego dołączone jest do wejść układu tóżiinzkuśącego,ktÓΓθgo wyyście połączone jest z wejściem pierwszego układu detekcji przejścia przez zero. TWyjcie generatora zasilającego podłączone jest do drugiego układu detekcji przej‘ścia przez zero oraz równokθgle do drugie go układu różitczkującego, ktjrego wyyście podłączone jest do trzeciego układu -detekcji przejścia przez zero. Wyj^ś^^a· pierwszego i drugiego układu detekcji przejścia przez zero dołączone są do wejścia sterującego pierwszego klucza analogowego, a ^^yiscie pierwszego i trzeciego układu detekcji przejścia przez zero dołączone są do wejścia sterującego drugiego klucza analogowego. Wyj^ś^^e wzmicniacza operacyjnego połączone jest za pośredni^Hem kluczy analogowych równolegle z dwoma układami całkującymi, tj. układami całkującymi składową rzeczywistą i urojoną. Do wyyⁱ’cia układu całkującego składową rzeczywistą dołączony jest wskaźnik wyskalowany w Jednostkach składowej rzeczywistej mierzonej impedancj lub admiiancc±. Do wy£^.cia układu całkującego składową· urojoną dołączony jest wskaźnik wyskalowany w jednostkach skła dowej urojonej impedannci lub αZmitancji.

Zaletą rozwiązania według wynnlazku jest to, że wynik pomiaru może być aktualizowany po każdym okresie sygnału zasilającego, co jest szczególnie korzystne w przypadku pomiarów dynamiczjych. Ponadto wybrany przedział całkowania sygnału odpowiedzi umikżiwiα zastosowanie zammast mało dokładnych filtaćw waatkści średniej, układów całkujących, ktjre mogą współpracować z filtami wa^ości szczytowej, łatwiejszymi w realizacji.

Przedmiot wynalazku zostanie bliżej objaśniony w przykładzie na rysunku przedstawianym blokowy schemat połączeń układu do pomaru składowych impedancji i admitancji dwójnika. Układ składa się ze wzr^^nacza operacyjnego 2 zasil anego z generatora zasilającego 1. W obwodzie wzmacnnacza operacyj nego włączony jest badany dwc^nik legły 3 lub alternatywnie szeregowy 4. ^rojnik szeregowy 4 podłączony jest w pętli sprzężenia zwrotnego wzmicciacza operacyjnego. Dwjnik rownoległy 3 włączony jest między generator zasilający 1 a ^^eiście wzmicciacza operacyjnego 2. Wyyście tego wzmicniaczα dołączone jest do układu tóżniczkującegk 5, a óyyścij układu rożniczkującego do pierwszego układu detekcji przejścia przez zero 7. Wyjście generatora zasilającego 1 podłączone jest do drugiego układu rożniczkującego 6, kórego wyjście dołączone jest do trzeciego układu detekcji przejścia przez zero 9· Sygnały z detektorów przejścia przez zero 7, 8, 9 sterują układy kluczy analogowych, odpowiednio 10 i 11. Wyj^ś^^e ózmicciacza operacyjnego 2 podłączone jest poprzez kanały kluczy analogowych 10 i 11 równokegle do dwóch układów całkujących odpowiednio 12 i 13· .

Wzmicciacz operacyjny 2 z podłączonym dwójnikiem badanym rownoległym 3 lub szere gowym 4 pobudza się sygnałem harmonicznym ze stabitioówanego generatora zasilającego 1. Sygnał wychodzący ze wzmmcniaczc operacyjnego jest różii¢zkowany i formowany w impulsy prostokątne. Rówwikceenie sygnał harmoniczny pochodzący z generatora zasilającego 1 jest formowany w impulsy prostokątne oraz ^wno^g^ rożniczkowany i formowany w impulsy prostokątne po zróżniczkowaniu. Uzyskane trzy rodzaje impulsów prostokątnych sterują układami kluczy analogowych 10 , 11, k^re przepuszczają sygnał oZiowiedzi pochodzący ze wzma149 187 cniacza operacyjnego 2 z podłączonym dwójnikiem badanym 3, 4 do układów całkującym 12, w odpowiednich dla danego dwójnika i jego składowej przedziałach kąta fazowego.

Przy pomiarze reaktancji dwójnika szeregowego 4 klucz analogowy 11 otwierany jest impulsem z trzeciego detektora przejścia przez zero 9, a zatkany impulsem z pierwszego detektora przejścia przez zero 7. Przedział całkowania zawiera się w granicach od 'af /2 do y /2 + f .

Przy pomiarze rezystancji dwójnika szeregowego 4 klucz analogowy 10 otwierany jest impulsem z pierwszego detektora przejścia przez zero 7, a zamykany impulsem z drugiego detektora przejścia przez zero 8. Przedział całkowania zawiera się w granicach od /2 + do · Przy pomiarze susceptancji dwójnika równooegłego 3 klucz analogowy 11 otwierany jest impulsem z pierwszego detektora przejścia przez zero 7, a zamykany impulsem z trzeciego detektora przejścia przez zero 9· Przedział całkowania zawiera się w granicach od ty /2 do TT /2·

Przy pomiarze konduktancji dwójnika równoległego 3 klucz analogowy 10 otwierany jest impulsem z drugiego detektora przejścia przez zero 8, a zamykany impulsem z pierwszego detektora przejścia przez zero 7· Przedział całkowania zawera się w granicach od 0 do 3 /2 - · We wszystkich przypadkach oznacza kąt przesunięcia fazowego wnoszony przez dwójnik, a przedziały całkowania odnoszą się do każdego okresu sygnału zasilającego. Na wyjściu 14 układu całkującego 12 otrzymuje się napięcie proporcjonalne do składowej rzeczywistej mierzonego dwójnika rjw^^c^].egłego 3 lub szeregowego 4· Na wyyściu 15 układu całkującego 13 otrzymuje się napięcie proporcjonalne do składowego urojonego mierzonego dwójnika· Wyik pomiaru uzyskuje się po każdym okresie sygnału zasilającego z generatora 1, jako wynik całkowania przez układy całkujące 12 lub 13·

Rozwiązanie według wynalazku przeznaczone jest do szybkiego pomiaru składowych immitancji dowolnych dwójnikjw, a w szczególności przetworników pomiarowych.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentwwe

   1. Sposób pomiaru skłaOtwych mipedancji i admitancji d^jadka załącoonego w owwo dzie tzmiccOaccn operacyjnego, pobudzanego sygnałem harmonicznym, znamienny tym, że odpowiedź dwójnika /3 , 4/, na pobudzenie harmoniczne całkuje się w ściśle okreś^nym przedziale kąta fazowego, k^ry przy pomiarze reaktacji dwójnika szeregowego zawiera się w granicach od Gf /2 do 37 /2 + ^, przy pom^^ze rezystancji dwójnika szeregowego w granicach od Ύ /2 + do 17 , przy pomiarze kondukkancji dwójnika rjwnoległego w granicach od 0 do 37/2 - ^ , a przy pomiarze susceptancji dwójnika ^w^ległego w granicach od 3Γ /2 - do J7/2, gdzie oznacza kąt przesunięcia fazowego wnoszony przez dwójnik, a naplecie scałkowane proporcjonalne do mierzonej wielkości podaje się na wejście wskaźnika wyskalowanego w jednostkach mierzonej wielkości·
2. 2· Ucład do pomiaru składowych impedancji i admitancji dwójnika załączonego w obwodzie wzmicąOacza operacyjnego zasilanego z generatora zasilającego, znamienny tym, że wry^icie wzmicąOacca operacyjnego /2/ dołączone jest do wejścia układu różoiczkującego /5/, ktjrego w^yiscie połączone jest z wejściem pierwszego układu detekcji przejścia przez zero /7/ podczas gdy wyjście generatora zasilającego /1/ podłączone jest do drugiego układu detekcji przejścia przez zero /8/ oraz rótnoOegle do drugiego układu rjżnicz^jącego /6/, k^rego tyjście podłączone jest do trzeciego układu detekcji przejścia przez zero /9/, przy czym ^^yjścia pierwszego i drugiego układu detekcji przejścia przez zero /7/, /8/ dołączone są do ^^eiścia sterującego pierwszego klucza analogowego /10/,

   149 187 a wyjścia pierwszego i trzeciego układu detekcji przejścia przez zero /7, 9/ dołączone są do wejścia sterującego drugiego klucza analogowego /11/, natomiast wyyście wzmacniacza operacyjnego /2/ połączone jest równolegle z układea całkującym składową rzeczywistą /12/ i z układea całkującya składową urojoną /13/, z każdym układea całkującym za po średnittwea odpowiednio jednego klucza analogowego /10 , 11/, przy czya do wyjścia /14/ układu całkującego składową rzeczywistą /12/ dołączony jest wskaźnik wyskalowcny w jednostkach składowej rzeczywistej aierzonej iapedannji luk admiiancji, c do wyyśoia /15/ układu całkującego składową urojoną /13/ dołączony jest wskaźnik wyskalowany w jedno stkceh składowej urojonej iapedancc’i lub crnCiancci.

   Pracownia Poligraficzna UP RP. Nakład 100 egz. Ce’na 1500 zł