SU1118922A1 - Устройство дл измерени составл ющих комплексного сопротивлени (проводимости) двухполюсника - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕР НИ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ (ПРОВОДИМОСТИ) ДВУХПОЛЮСНИКА, содержащее генератор синусоидального напр жени , один из зажимов которого подключен к первому зажиму измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных образцового двухполюсника, однородного одной из срставл к цих измер емого комплексного двухполюсника , зажимов дл  подключени  измер емого двухполюсника и образцового двухполюсника, однородного другой из составл ющих измер емого комплексного двухполюсника, и к входу первого согласующего блока, первый выход которого соединен с общей пшной, а второй выход соединен с входом первого вычислительного блока и с одним из входов первого блока делени , выход которого соединен с входом первого блока уравновешивани , информационный и : управл ющий выходы кЬторого соеди4 нены,соответственно с входом первого блока индикации и с управл емым входом первого вычислительногб блока , второй зажим генератора синусоидального напр жени  соединен с вторым зажимом измерительной цепи и через второй согласующий блок - с входом второго вычислительного блока, управл емый вход которого соединен с управл ющим выходом второго блока уравновешивани , а выход второго блока делени  подключен через второй блок уравновешивани  к входу второго блока индикации, один из зажимов дл  подключени  измер емого двухполюсника соединен с общей шиной, а другой зажим дл  подключени  измер емого двухполюсника соединен с вторым входом второго согласующего блока, второй вы (Л ход которого соединен с общей ши- ной, и через третий согласующий блок, лдин выход которого соединен с общей шиной, - с одним из входов блока разности, отличающеес  тем, что, с целью расширени  : функциональных возможностей и повышени  быстродействи , в него введены два дополнит ел ьньпс однородных образ00 цовых двухполюсника, четвертый согласующий блок, второй блок разности, ю ю блок формировани  имйульсов, блок суммировани , причем вершина соединени  последовательно соединенных дополнительных однородных образцовых двухполюсникову свободные выводы которых подклк ены к зажимам генератора синусоидального напр жени , соединена с вторым входом третьего согласующего блока и через четвертый согласующий блок, один выход .которого соединен с общей шиной, - с одним из входов второго блока разности, выход которого йоединен с вторым

Description

входом первого блока делени , выход первого блока разности соединен с одним из входов второго блока делени , второй вход которого соединен с выходом первого согласующего бложа, вьгкоды вычислительных блоков соединены с соответствующими входами блока суммировани  и с соответствующими входами блока формировани  импульсов , выходы которого соединены с соответствующими управл емыми входами блоков делени , выходы которых подключены соответственно к шинам управлени  образцовыми двухполюсниками, однородными одной и другой составл ющим измер емого комплексного двухполюсника , выходы блока суммировани  подключены к вторым входам блоков разности, вторые управл ющие выходы первого и второго блоков уравновещивани  подключены соответственно к вторым управл емым входам второго и первого вычислительных блок ов.

Изобретение относитс  к электро- измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  и контрол  составл ющих комплексного сопротивлени  (проводимости) двухполюс ника. Известно устройство дл  измерени  составл ющих комплексного сопротивлени  (проводимости) двухполюсника, содержащее генератор синусоидального напр жод1и , включенный в диагональ питани  измерительной цепи, составленной из последовательно соединенны образцового двухполюсника и исследуе мого комплексного двухполюсника,причем вершина измерительной диагонали заземлена, а вершина диагонали питани , примыкающа  к образцовому двухполюснику при последовательной схеме замещени  измер емого комплексного сопротивлени  двухполюсника или исследуемому комплексному сопротивле нию двухполюсника при его параллельной схеме замещени , через первьй согласующий блок подключена параллельно к опорному входу первого фазочувствительного выпр мител , к входу первого блока умножени , к первым входам первого и второго бло ков делени  и через фазовращатель параллельно к входу второго фазочувствительного выпр мител , верщина диагокали питани , примыкающа  к исследуемому комплексному двухполюснику , к образцовому двухполюснику при параллельной схеме, замещени , через второй согласующий блок подсоединена к одному из входов блока разности, второй и третий входы котброго соединены с выходами первого и второго блоков умножени  соответственно, выход блока разности подключен параллельно к опорным входам первого и второго блоков делени , к информационным входам блоков умножени  и первым входам обработки сигналов соответственно, выход которого подключен к образцовому двухполюснику, выход первого блока делени  через первьй блок уравновешивани  соединен с блоком индикации, а выход второго блока делени  через второй блок уравновешивани  соединен с вторым блоком индикации, управл ющие выходы первого и второго блоков уравновешивани  подключены к управл емым входам первого и второго блоков умножени  соответственно D Недостатком данного устройства  вл етс  ограничение функхщональных возможностей, обусловленное наличием такого частотно-зависимого блока как фазовращатель,который не позвол ет обеспечить необходимую точность измерени  в широком диапазоне частот. Известно устройство дл  измерени  составл ющих комплексного сопротивлени  (проводимости) двухполюсника , содержащее генератор синусоидального напр жени , один из зажимов которого подключен параллельно к зажиму измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных образцового двухполюсника , однородного одной из измер емых составл ющих комплексного со3 .. противлени  (проводимости) двухпо- люсника,исследуемого двухполюсника, вьтодненного в виде последовательной схемы замещени  и примыкающего к образцовому двухполюснику,причем вершина соединени  образцового и исследуемого двухполюсников заземлена , и к входу первого .согласующего блока, который соединен параллельно с оцорным входом первого фазочувствительного выпр мител  и с одним из входов первого блока делени  и через первый блок умножени  подключен к одному из входов блока разности, сво бодный зажим исследуемого комплексно го двухполюсника через второй согласующий блок подключен к второму вход блока разности, третий вход которого соединен с выходом второго блока умножени , вход которого соединен параллельно с опорным входом второго фазочувствительного.вьшр мител  и с одним из входов второго блока деле ни , выход блока разности подключен параллельно к информационным входам первого и второго фазочувствительных выпр мителей, выходы которых подсоед нены к входам первого и второго блоков делени  и управл емым входам пер вого и второго блоков умножени  соответственно , выход первого блока де лени  через блок уравновешивани  сое динен с блоком индикации, а выход второго блока делени  через второй блок уравновешивани  соединен с вторым блоком индикации, управл ющие вы ходы первого и второго блоков уравновещивани  подключены к управл емьм входам первого и второго блоков умножени  соответственно, второй зажим генератора питани  соединен параллельно с одним из зажимов второго образцового двухполюсника и одним из входов третьего согласующего блока, второй вход которого подключен к верщнне соединени  второго зажима об разцового двухполюсника и измер емого двухполюсника, выходы первого и второго фазочувствительнйх выпр ми телей соединены с первым и вторым образцовыми двухполюсниками соответственно C2l.i, Недостатком данного устройства  вл ютс  ограниченные функциональ- ные возможности, заключающиес  в измерении только абсолютных значений составл ющих комплексного сопротивлени  (проводимости) двухполюсника. 22 4 Кроме того, известное устройство характеризуетс  низким быстродействием, обусловленным наличием инерционных аналоговых фазочувствительных выпр мит елей. Цель изобретени  - расщирёние функциональных возможностей устройства , заключающеес  в измерении нар ду с абсолютными значени ми комплексного сопротивлени  (проводимости ) двухполюсника их абсолютных (относительных) приращений, и повьппение быстродействи . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство содержащее генератор синусоидального напр жени , один из зажимов которого подключен к первому зажиму измерительной цепи, составленной ив последовательно соединенных образцового двухполюсника , однородного одной из составл ющих измер емого комплексного двухполюсника, зажимов дл  подключени  измер емого двухполюсника и образцового двухполюсника, однородного другой из составл ющих измер емого комплексного двухполюсника, и к входу первого согласующего блока, первый выход которого соединен с общей щиной, а второй вьпсод соедииен с входом первого вычислительного блока и с одним из входов первого блока делени , выход которого соединен с входом первого блока уравновепивани , информационный и управл ющий выходы которого соединены соответственно с входом первого блока индикации и с управл емым входом, первого вычислительного блока,второй зажим генератора синусоидального напр жени  соединен с -вторым зажимом измерительной цепи и через второй согласующий блок - с входомвторого вычислительного блока, управл емый вход которого соединен с управл ющим выходом второго блока уравновешивани , а выход второго блока делени  подключен через второй блок уравновешивани  к входу второго блока индикации , один из зажимов дл  подключени  измер емого двухполюсника соединен с общей шиной, а другой зажим дл  подключени  измер емого двухполюсника соединён с вторым входом второго согласзпощего блока, второй выход которого соеда1нен с общей шинойj и через третий согласующий блок,.один 1 выход которого соединен с общей шиной, - с одним из входов блока раз ности, введены два дополнительных однородных образцовых двухполюсника, четвертый согласующий блок, второй блок разности, блок формировани  импульсов , блок суммировани , причем вершина соединени  последовательно соединенных дополнительных однородны образцовых двухполюсников, свободные выводы которых подключены к зажимам генератора синусоидального напр жени , соединена с вторым входом треть его согласующего блока и через четвертый согласующий блок, один выход которого соединен с общей шиной , - с одним из входов второго блока разности, выход которого соединен с вторым входом первого блока .делени , вьпсод первого блока разности соединен с одним из входов второго блока делени , второй вход которого соединен с выходом первого согласующего блока, выходы вычислительных блоков соединены с соответствующими входами блока суммировани  и с соответствующими входами блока форми ровани  импульсов, выходы которого соединены с соответствующими управл  емыми входами блоков делени , выходы которых подключены соответственно к шинам управлени  образцовыми двухполюсниками , однородными одной и друго составл ющим измер емого комплексног двухполюсника, выходы блока суммиров ни  подключены к вторым входам блоко разности, вторые управл ющие выходы первого и второго блоков уравновешивани  подключены соответственно к вторым управл емым входам второго и первого вычислительных блоков. На фиг.1 представлена схема измерительной цепи; на фиг. 2 - вектор на  и кругова  диаграммы дл  измерительной цепи, когда исследуе№)1й двух полюсник имеет последовательную схему замещени  с емкостным характером и когда в качестве образцовых двухполюсников выбраны емкостный и резис тивный двухполюсники соответственно, на фиг. 3 - векторна  диаграмма процесса уравновешивани  в декартовой системе координату на фиг. 4 - структурна  схема устройства4 Устройстве (фиг.1) Ьодержит ге- , нератор 1 синусоидального напр жени  измерительную цепь 2, содержащую образцовый двухполюсник 3, однородны одной из составл ющих измер емого двухполюсника, измер емой двухполюсзцовый двухполюсник 5, другой составл ющей извухполюсника . Однородвые двухполюсники 6.1 и 2 и 3 даны следующие : TC траектории перемещени  потенциальных точек , т, о1, с , yj.j- вектор напр жени  . питани  измерительной цепи; Q, - вектор падени  напр жени , снимаемого с образцового двухполюсника 5J -вектор падени  нанапр жени , снимаемого с образцо вого двухполюсника 3; -вектор напр жени  на измер емом двухполюснике 4; векторы напр жений, cicразбалансов |j - вектор компенсирующего напр жени ; р - вектор разностного напр жени  между векторами Lf и Uj p-- вектор разностного напр жени  между векторами (J и - вектор суммарного напр жени  между векторами 0 , - вектор разностного напр жени  между векторами О ,, и Jdc ; ч - фазовый сдвиг и j3rn относительно OJX/TI, 4 - фазовьй сдвиг Одс относительно 0 / Рс параметры измерительной цепи в , обобщенных значени х .   круговую векторную, зображенную на фиг.2, ть, что ительное приращение знаой составл ющей комплексного сопротивлени  двухполюсника составл ет cAR 2cfnflcos . RO где RO - активна  составл юща  комплексного сопротивл ни  образцового двухпо люсника; Rj, активна  составл юща  комплексного сопротивл ни  измер емого двухпо люсника . Zclmsin -cb cb , 2t3rr 5iri4-cta у где реактивна  составл юща  комплексного сопротивле ни  образцового двухполюсника; Хс реактивна  составл юща  комплексного сопротивлени  измер емого двухполюсника . Аналогичные расчеты можно провести , использу  вектор разбаланса ZdccosV 2 Зссо5У сЬ 2olcs n4 -oim Р Мигт ZtJcsinV-am Дл  параллельной схемы замещени исследуемого двухполюсника выражени  аналогичны с той лишь разницей что вместо сопротивлений будут про водимости (при измерении приращени например, по активной составл ющей необходимо измер емый двухполюсник 4 помен ть местами с двухполюсником 5, а по реактивной составл юще измер емый двухполюсник 4 помен ть местами с двухполюсником 3). Анализиру  векторную диаграмму (фиг.З), можно отметить, что . где UQ, - проекци  вектора U- Ha . с т

В момент когда Up cos ( Q -180)0

iU можно записать в виде .. lOoml Jo,. |U«J где K. - коэффициент передачи по напр жению. Подставив выражение (1) и (10), получим : в то же врем  П. .1 . J 0(3 проекци  вектора От-на tJcb В момент квазиравновеси  (Up sin а . можно утвер  ать,что |1 оа1 2|ОсъЬ 2) где К2 - коэффициент передачи по напр жению,, Тогда подставив выражение 12) и (3,), получим. .(V)Аналогично можно вывести сЛ|Э. и р повекторной диаграмме,изображенной на фиг.35 -. 1 Рт ° т№--) . где Kj и К - коэффициенты пе-. редачи по напр жению . Устройство дл  измерени  состав ющих комплексного двухполюсника (фиг.4) содержит генератор 1 синусоидального напр жени , измерительную цепь 2, согласующие блоки 7.t, 7.2, 7.3 и 7.4, вычислительные блоки 8.1 и 8.2, блок 9 суммировани , блоки 10.1, 10.2 разности, блоки 11.1, 11.2 делени , блок 12 формировани  и шyльcoв, блоки 13.1., 13.2 уравновешивани , блоки 1А. 1, 14.2 индикации. Устройство работает следующим образом. Напр жени  0 и 0 согласующие блоки 7.1 и 7.4 поступают на входы -вычислительных блоков 8.1 и 8.2, напр жение с согласую .9 ; щего блока 7.1 подаетс  на первые входы блоков 11.1, 11.2 делени . Сигналы с выходов вычислительных блоков 8.1 и 8.2, пропорциональные .K,,Ucfo и k UrnojB один момен-Г времении гой момент времени, который определ етс  выходными импульсами блока. 12 формировани  импульсов, формирующего импульсы при переходе входных сигналов через нулевой уровень, поступают на блок 9 суммировани . На выходе блока 9 суммировани  формируетс  сигнал . + Ujf , который одновременно подаетс  на пе вые входы блоков 10.1 и 10,.2 разности , на свободные входы котор ь1х подаютс  напр жени  небаланса и с выходов согласующих- блоко 7.2 и 7.3. На выходе блоков 10.1 и 10.2 разности формиру1отс  сигналы, пропорциональные Ор и Up , которые подаютс  на свободные входы блоков 11,1 и 11.2 делени . В качестве последних можно использовать амплитудные анализатор благодар  чему на выходе блоков 11. и 11.2 делени  формируютс  сигналы в виде кодов чисел, пропорциональны JP созЧ Up 0054 Uo cos V UD c.osV г .4 , V Ъс . . i Поскольку каждьй из блоков 11.1 и. 11.2 делени  управл етс , д вум  импульсами, поступающими с блока 12 формировани  импульсов и разнесенны ми во времени на ± -г, то становит с  возможным использовать каждьй из блоков 11.1 и 11.2 делени  дл  определени  составл ющих измер емого комплексного сопротивлени  (проводимости ) двухполюсника. Процесс выбора предела измерени  осуществл етс  по двум составл ющим комплексного двухполюсника и аналогичен процессу выбора «редела измерени  в прототипе. Процесс уравновешивани|1 начинает с  сразу же после выбора предела измерени . В первый момент времени обработку входного сигнала начинает например, блок 13.1 уравновешивани  92210 который управл ет изменением коэффициентов передачи вычислительных блоков 8.1 и 8.2,причем управление изменением коэффициентов передач каждого из вычислительных блоков 8.J и 8.2 разнесено во .времени на 1-уи св зано с соответствующими импульсами , поступающими на блок 11.1 делени  с формировател  12. На выходе блока 13.1 уравновёшивани  формируютс  поразр дно разнесенные во времени на ± - коды чисел, соответствующие /Ь fp и cf|3 которые поступают на блок 14.1 индикации. Процесс изменени  коэффициентов передач вычислительных блоков 8.1 и 8.2 происходит до момента, когда сигнал на выходе блока 11.1 делени  по составл ющим будет равен нулю. По истечении некоторого промежутка времени,определ емого, на|пример , линией задержки, наход щей:с  в блоке 13.2 уравновешивани , он ;начинает отработку входных сигналов. По первым уравновешивающим сигналам этого блока происходит предварительное восстановление коэффициентов передач вычислительных блоков 8.1, 8.2, а затем их изменение. В дальнейшем работа блока 13.2 уравновешивани  аналогична работе -блока 13.1 уравновешивани . На информационном вых-оде блока 13.2 уравновешивани  формируютс  коды чисел, пропорциональные Рп1 PC Информационные сигналы с блоков 13.1 и 13.2 уравновешивани  поступают на входы блоков. 14.1 и 14.2 индикации , каждьй из которых содержит по два индикаторных табло и обладает возможностью поразр дной индикации обеих составл ющих комплексного сопротивлени  (проводимости) двухполюсника . Таким образом, использование предлагаемого устройства обеспечивает более ппрокие функциональные возможности , заключающиес  в измерении нар ду с абсолютными значени ми составл крдх комплексного сопротивлени  (проводимости) двухполюсника Их абсолют ых (относительных) приращений, а высокое быстродействие.

а ис8

/

I

,.4

UoB

Ь

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЗНИ)/ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ (ПРОВОДИМОСТИ) ДВУХПОЛЮСНИКА, содержащее генератор синусоидального напряжения, один из зажимов которого подключен к первому зажиму измерительной цепи, составленной из последовательно соединенных образцового двухполюсника, однородного одной из составляющих измеряемого комплексного двухполюс- _; ника, зажимов для подключения измеряемого двухполюсника и образцового двухполюсника, однородного другой из составляющих измеряемого комплексного двухполюсника, и к ' входу первого согласующего блока, первый выход которого соединен с общей шиной, а второй выход соединен с входом первого вычислительного блока и с одним из входов первого блока деления, выход которого соединен с входом первого блока уравновешивания, информационный и управляющий выходы которого соедийены, соответственно с входом первого блока индикации, и с управляемым входом первого вычислительногб бло ка, второй зажим генератора синусоидального напряжения соединен с вторым зажимом измерительной цепи й через второй согласующий блок - с входом второго вычислительного блока, управляемый вход которого соединен с управляющим выходом вто рого блока уравновешивания, а выход второго блока деления подключен через второй блок уравновешивания к входу второго блока индикации, один из зажимов для подключения измеряемого двухполюсника соединен с общей шиной, а другой зажим для подключения измеряемого двухполюсника соединен с вторым входом второго согласующего блока, второй выход которого соединен с общей ши- ной, и через третий согласующий блок, .один выход которого соединен с общей шиной, - с одним из входов

   22681 И” блока разности, отличающееся тем, что, с целью расширения ; функциональных возможностей и повышения быстродействия, в него введены два дополнительных однородных образцовых двухполюсника, четвертый согласующий блок, второй блок разности, блок формирования имйульсов, блок суммирования, причем вершина соединения последовательно соединенных дополнительных однородных образцовых двухполюсников, свободные выводы которых подключены к зажимам генератора синусоидального напряжения, соединена с вторым входом третьего согласующего блока и через четвертый согласующий блок, один выход которого соединен с общей шиной, - с одним из входов второго блока разности, выход которого 'Соединен с вторым входом первого блока деления, выход первого блока разности соединен с одним из входов второго блока деления, второй вход которого соединен с выходом первого согласующего блока, выходы вычислительных блоков соединены с соответствующими входами блока суммирования и с соответствующими входами блока формирования импульсов, выходы которого соединены с' соответствующими управляемыми входами блоков деления, выходы которых под ключены соответственно к шинам управления образцовыми двухполюсниками, однородными одной и другой составляющим измеряемого комплексного двухполюсника, выходы блока суммирования подключены к вторым входам блоков разности, вторые управляющие выходы первого и второго блоков уравновешивания подключены соответственно к вторым управляемым входам второго и первого вычислительных бло'к ов.