SU1244598A1 - Устройство дл измерени параметров пассивного комплексного двухполюсника - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей и повьшение точности измерени . Устройство содержит источник 1 гармонического сигнала, блоки 2, б и 7 образцовых двухполюсников, ключи 4, 9 и 10, согласующий блок 8, функциональный преобразователь 13, блок 14 индикации и блок 15 управлени  образцовыми двухполюсниками. Введение фильтров 11 и 12, настроенных на первую и вторую гармоническую состазл ющую сигнала питани , и конкретное выполнение функционального преобразовател  13 позвол ет устройству измер ть параметры пассивного комплексного трех- и четырехэлемент- ного двухполюсника. Кроме .того, исключаютс  погрешности, обусловленные конечным значением входных комплексных сопротивлений согласующих блоков, нестабильностью их коэффициентов передачи, а также фазовыми сдвигами опорных векторов и информационных сигналов в тракте преобразовани . 1 з.п. ф-лы, 2 табл. 13 ил. i ь гз ел ;о 00 ф(г.1

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может бъп 1 нспользовано дл  пэмерени  параметров комплексных дпухполгосинков.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет измерени  параметров пассивного комплексного трех- и четырехэлементного двухполюсника и повьшение точности за счет исключени  погрешности, обу , сло1зленной конечным значением вход- ных комплексных сопротивлений согла- ,сующих блоков, нестабильностью их козф(1)ициен.то1а передачи, а также фа- зовьми сдвигами опорных векторов и информационных сигналов в тракте преобразовани .

На фиг.1 изображена структурна  схема предлагаемого устройстваi на фиг.2 - возможный вариант реализации функционального преобразовател ; на фиг.З - структурна  схема блока управлени ; на фиг. 4 и 5 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства; ла фиг.б - эквивалентные схемы замещени  состо ншЧ измерительной цепи; на фиг.7 - принципиальна  схема источника гармонического сигнала , на фиг. 8 - вр енные диaгpaм ьI, по сн ющие процесс формировани  напр жени , питающего измеритель гуш цепь} на фиг,9 - CTpyic 1 урна  схема формировател  и1-1пульсов на фиг, 10 - npiD-iep построени  микропроцессорного блока; на фиг, 11 - блок-схема алгоритма процесса измерени , на фиг, 12 - векторна  диаграмма, по сн юща , работу устройстваJ на фиг, 13 - структур-. па  схема задающего генер атора; на фиг, 14 и 15 - уравнени  отсчета, по которым организуют алгоритмы вычислени  составл ющих измер емого ком- плексного многоэлементного двухполюсника в зависимости от схемы замещени ,,

Устройство содержит источник 1 гармонггческого сигнала, блок 2 образцовых двухполюсников дл  выбора предела измерени , исследуемый комплекс- ньй дпухпогаосник 3, кзиоч 4, вершина 5 измерительной диагонали мостовой измерительной цгпи, блоки образцовых двухполюсников 6 и 7, дополн ющих измерительную цепь до 11улевого моста и моделирующих ветвь измерительной цепи, составленную из исследуемого комгшексного друхполюсника 3 и блока 2 образцовых двухпогаосников, согласующий блок 8, ключи 9 и 10, фильтры 11 и 12, настроенные соответственно на первую и вторую гармоническую составл ющую сигнала питани , функциональньй преобразователь 13, блок 14 индикации и блок 15 управлени  образцовыми двухполюсниками, Функцио- нальньш преобразователь 13 содержит фазочувствительный выпр митель 16,

задающий генератор 17 и фазочувст вительный выпр митель 18, блок 19 управлени , аналого-цифровой преобразователь (А1ДП) 20 и микропроцессор 21 ,, аналого-цифровой преобразова5 тель 22, Блок управлени  содержит пульт 23 управлени , счетчгас 24 адреса , запоминающий блок 25, формирователь 26 импульсов, дешифратор 27 команд управлени . Источник 1 гармони0 чЁского сигнала содержит делители 28 и 29, фильтры 30 и 31, суммирующий блок 32, усилитехпз 33 мощности, . Формирователь 26 иь пульсов содержит делители 34-37, дешифратор 38, эле5 менты 21 -IjJIli 39-44. Микропроцессор 21 содерж.ит арифметико-логическш блок (ЛЛБ) 45, блок 46-микропрограм- мнох о управлени , блок 47 обмена информацией . Задающий генератор 17 со- 0 держит мультивибратор 48, делитель

.49 частоты.

На фиг,1-первый и второй выходы источника 1 гармонического сигнала подключены соответственно к зажимам двухполюсников 2,6 и 3,7 измерительной цепи и через ключи 9 и 10 - к общей шине, котора  соединена с вто-. рым входным зажимом согласующего блока 8. Первый входной зажим согласующего блока 8 подсоединен к выходу . ключа 4, Первый и второй входь ключа 4 соединены соответственно с точками соединени  двухполосников 2,6 и 3,7 измерительной цепи. Выход согласующего блока 8 подключаетс  через фильтры 11 и 12 к первому и второму входам фушсционального преобразовател  13, первый и седьмой выходы которого подключены к первому и второму входам источника 1 гармонического сигнала, а второй, третий и четвертый выходы функционального преобразовател  13 подсоединены соответственно к управл ющим входам ключей 9, 10 и 4. П тый и шестой выходы фупк- ционального преобразовател  соединены соответствепно с входами блоков 14 п 15.

5

0

5

0

55

Первый и второй входы функционального преобразовател  13 соединены соответственно с первыми входами фазочувствительных выпр мителей 16 и 18, вторые входы которых подкл:очены соответственно к четвертому и седьмому выходам блока 19 управлени , первый , третий, четвертый, п тый и шестой входы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему , четвертому и п тому выходам задающего генератора 17. Первый и третий выходы задающего генератора 17 подсоединены к первому и седьмому выходам функционального преобразовател  13, причем его второй, третий и четвертый выходы соединены соответственно с вторым, первым и третьим выходами блока 19 управлени , п тый и восьмой .выходы которого подключены соответственно к первым входам аналого-цифровых преобразователей 20 и 22, Вторые входы аналого-цифровых преобразователей 20 и 22 подсоединены соответственно к выходам фазочувствительных выпр мителей 16 и 18. Выходы аналого-цифровых преобразователей 20 и 22 соединены соответственно с первым и третьим микропроцессора 21, Микропроцессор 21 св зан с блоком 19 управлени  адресной шиной и шшюй данных. Кроме того, второй и третий выходы микропроцессора 21 соединены соответственно с п тым и шестым выходами функционального преобразовател  13. Первый, третий , четвертый и п тый входы блока 19 управлени  соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым входами формировател  26 импульсов , первьй и второй выходы которого подключены к четвертому и седьмому выходам блока 19 управлени . Первый, второй, третий, п тый, шестой и восьмой выходы блока 19 подсоединены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому, п тому и шестому выходам дешифратора 27.

команд управлени , седьмой выход кото рого подключен к первому входу счетчика 24 адреса, а восьмой - к первому входу формировател  26 импульсов,

Первый, второй и третий выходы пульта управлени  подключены соответственно к второму, третьему и четвер-. тому входам счетчика 24 адреса, п тый вход которого соединен с шестым входом блока 19 управлени , второй вход

44598

которого - шина данных подключена . к первому входу запомин ающего блока 25, выход которого подключен к первому входу, дешифратора 27, второй вход

5 которого подсоединен к четвертому выходу пульта 23 управлени . Второй, третий и четвертьш входы формировател  26 подключены соответственно к первому, третьему, четвертому и п то10 му входам блока 19 управлени , четвертый и седьмой выходы которого соединены с первым и вторым выходами формировател  26 импульсов.

Первый и второй выкодь источника

15 1 гармонического сигнала соединены соответственно с входами делителей 28 и 29, выходы которых через фильтры 30 и 31 подключены соответственно к первым и вторым входам суммиру20 ющего блока 32, ныход которого подсоединен к выходу усилител - 33 мощ-

5

ности, первый и второй выходные зажимы которого соединены с первым и вторым выходными зажимами источ5 ника 1 гармонического сигнала.

Второй, третий, четвертый и п тый входы формировател  26 импульсов соединены соответственно с входами делителей 34-37, пр мые и i-гаверсные

0 выходы которых подключены к первым входам частей И соответственно элементов 2И-ИЛИ 39-42, вторые входы которых подключены к первому выходу дешифратора 38, второй выход которого подсоединен к первым входам частей И элементов 2И-1ШИ 43 и 4/, вторые входы которых соединены с выходами соответственно элементов 2И-ИЛИ 39- 42. Выходы элементов 2И-РШИ 43 и 44

Q подключены соответственно к первому

и второму выходам формировател  26 импульсов, первый вход которого соединен с входом дешифратора 38,

Второй вход - адресна  шина микропроцессора 21 соединен с первым входом арифметико-логического блока 45, адресна  шина которого подключена к первому входу блока 46 микропрограммного управлени , второй и третий входы которого соответственно по командной магистрали и шине сигналов прерывани  подключены к выходам блока 47 обмена информацией. Выход бло- ;ка 46 микропрограммного управ- 5 лени  по шине служебных сигна- лов св зан с входами управлени  блоков 45 и 47, Блок 47 обмена информацией соедин етс  по шине данных с

5

0

информационным входом арпфметнко-ло- гическог о блока 45. Кроне того блок .47 соединен шиной данных через нер- вьш выход микронроцессора 21 с запо- минающим блоком 25. Первьш и третий входы микропроцессора 21 соединены с информационными входами блока 47 обмена-информацией, первый и второй Информационные выходы которого под- ключены соответственно lepes второй и третий выходы мшсропроцессора 21 соответственно к п тому и шестому выходам функционального иреобрйзовате- л  13..

Выход мультивибратора 48 соединен с п тым выходом задающего генератора 17 ПС входом делител  49 частоты, первый, второй, третий и четвертьШ выходы которого подклночены соответ- ственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам зад,а ощего генератора 17,

Устройство работает следующим образом .

Б соответствии с алгоритмом измерени  па ключи 4, 9 и 10 поступают управл. ющие сигналы (фиг. 4) с четвертого , второго и третьего выходов функционального преобразовател  13, 30. с четвертого выхода (фиг. 4 стро- . ка CU ) на ключ 4, а с второго и третьего входов (фиг. А строки 6 .и Ь) - на ключ1г 10 и 9.

Во врем  действи  высокого уров- 35 н  (первый и второй такты, фиг.4 строка (X) согласующий блок 8 подключаетс  двухпозиционным ключом 4 к вершине ветви, содержащей иссл едуе- мьй двухполюсник 3, а во врем  дей- 40 стви  низкого уровн  - к вершипе ветви,.. содержащей образцовый одно- элементньй 6 и образцовый комплексный 7 двухполюсники.

Длительность временных интервалов 45 соответствующих первому, второму, третьему и четвертому тактам (фиг,4), определ етс  временем преобразова- пи  аналоговых сигналов н выпр мител х 16, 18 и преобразовател х 20, 50 22 функционального преобразовател .

Последовательность работы ключей 9 и 10 определ етс  схемой замещени  исследуемого комплексного сопротивлени  и может задаватьс  с пульта 23 управлени  программой.

Например, дл  измерени  при последовательно-параллельной схеме заме5 0 5

0

5

0.

5 0

5 0

щени  исследуемого двухполюсника 3, ключи 9. 11 10 поочередно, в первом и третьем тактах - 10, а во втором и четвертом - 9 подключают двухполюсники 3,7 и 2,6 к общей шине. Дл  измерени  при параллельно-последовательной схеме замещени  очередность работы ключей обратна : в первом и третьем тактах ключ 9, а во втором i четвертом тактах ключ 10 подключают двухполюсники 3,7 и 2,6 к общей шине Па фиг, 4 строки б и Ь иллюстрируют ра,боту ключей дл  измерени  при .последовательно-параллельной схеме замещени  исследуемого двухпо1посника 3. При этом измерительна  цепь в процессе измерени  измен ет свою структуру. Фиг. 6 иллюстрирует эквивалентные схемы состо ний измерительной цепи дл  измерени  при последовательно-параллельной схеме замещени  исследуемого двухполюсника 3, причем фиг. 6 CL соот&етствует первому , фиг. 6б - второму фиг. 6 Ь - третьему, фиг. 6i - четвертому тактам измерени . Во всех четырех тактах измерительна  цепь питаетс  напр жением с выхода источника 1, которое пропорционально сумме напр жений двух разных частот.

Выходное напр жение источника 1 формируетс  следующим образом. С выхода мультивибратора 48 заедающего генератора 17 последовательность импуль сов (фиг. 5 строка Си), тактирующих, работу всего устройства, поступает на .п тьш выход задающего генератора 17 и вход делител  49 частоты, с вы-, ходов которого две парафазные последовательности импульсов (фиг. 5 строки О , Ь , е и Ж), соответствующие, например, первой и второй гармоникам напр жени , питани  измерительной цепи поступают соответственно на первый, второй, третий и четвертый выходы задающего генератора 17, С первого н третьего выходов генератора 17 через первый и седьмой выходы функционального преобразовател  13 сигналы (фиг. 5 строки 0и е) поступают через входы источника 1 гармонического сигнала на входы делителей 28.и 29 частоты, Коэ Щиент делени  делителей 28 и 29 равен двум, что аналогич но 5Т еньшению частоты их выходных , сигналов вдвое. Фильтры 30 и 31, на входы которых поступают пр мо71

угольные импульсы со. скважностью два с выходов делителей 28 н 29 (фиг. 5 строки г , 3 и фиг.8 строки Д, б ), выдел ют первые гармоники входных, сигналов (фиг.8 строки Ьи г.), которые поступают на вход суммирующего блока 32, с выхода которого сигнал сложной формы поступает на вход усилител  33 мощности. На выходе усилител  33 получают сигнал дл  питани  измерительной цепи (фиг.8 строка В). На фиг.8 строка е иллюстрирует нал, получаемьш на выходе согласующего блока 8, например, в первом такте измерени . На выходе ф шьтров 11 и 12 получают сигналы (фиг. 8 строки Ж и ), которые через первый и второй входы функционального преобразовател  13 поступают на Ш1формацион- ные входы фазочувствительных выпр мителей 16 и 18.

На управл ющие входы фазочувстительных выпр мителей 16 и 18 поступают сигналы через четвертый и седьой выходы блока 19 управлени  с вы- одов формировател  26 импульсов, принцип работы которого по сн етс  с помощью временной диаграммы на фиг.5. На входы делителей 34-37, коэ зфици- ент делени  которых равен двум, поступают сигналы (фиг.5 строки Q , 6 ,е и ж) первого, второго, третьего и четвертого выходов задгиощего генератора 17, На выходе делителей 34- 37 получают сигналы, частота которых вдвое меньше частоты сигналов, поступающих на входы этих блоков (фиг.5 строк и If 3 J и и). Кроме того, сигналы (фиг.5, строки t. и J) сдвинуты относительно сигналов строки соответственно 9 и U па 90 . На фиг.5 строки Я, 6, § и М показаны только пр мые выходные сигналы де- лителей 34-37. Временные зависимое- ти инверсных сигналов аналогичны.

Погрешности в формировани  фа- oBorcj сдвига, равного , способом определ ютс   нё шёнтичностью ремен задержек логических элементов , н а которых построены делители 34-37. С помощью существующей эле- . ентпой базы можно получить погрет- ность в формировании указанного фазового сдвига до 2Т. , что большинстве случаев приеьшемо дл  рецизионных измерений с точностью о W,.

20

44598В .

По команде с дешифратора 27 де- 1Ш1фратор 38 вырабатывает управл ющие сигналы дл  элементов 2И-ИЛИ 39-44, выполн кщих функцию дискриминатора сигналов, поступающих с выхода формировател  26 через четвер- тьш и седьмой выходы блока 19 управлени  на управл ющие входы фазочув- ствительных выпр мителей 16 и 18. JQ Таким образом, на управл ющие входы выпр мителей 16 и 18 в соответствии с алгоритмом измерени  поступают сигналы Nj, Nj, Mj и Mj, причем сигналы Nj и Mj сдвинуты соот ветст вен- |с но относительно сигналов Nj и М; на

IJ . J,

У , а сигналы N и NJ соответственно относительно Mj и MJ сдвинуты на jr/2, где j - пор дковый номер частоты.

Фазочувствительные выпр мители 16 и 18 в процессе измерени  последовательно детектируют сигналы, поступающие с выходов фильтров 11 и 12 синхронно с сигналами Nj, Nj, М ; и

25 j .

Процесс управлени  работой устройства осуществл етс  программным путем. Это происходит следующим образом .

30

Па счетчик 24 адреса с пульта 23

управлени  поступает информаци  о начале измерени , о конце измерени  и о начальном адресе программы , по которой выполн етс  измерение и котора  определ ет режим измерени , т..е. с пульта управлени  за- даетс  вид и характер схемы замещени  исследуемого комплексного двух- . полюсника. С п того выхода задающего генератора 17 через щестой вход блока 19 управлени  на счетный вход счетчика 14 адреса поступают импульсы (фиг. 5 строка с ).

Запуск и остановка счетчика 24 адреса осуществдх етс  автоматически или вручную с пульта 23 управлени . С выхода счетчшса 24 адреса на первую магистраль запоминающего блока 25 поступают адреса считываемых  чеек пам ти, содержание которых с помощью дешифратора 27 команд управле , НИН преобразуетс  в управл ющие команды . Команды поступают через первый , второй и третий выходы блока

55 19 управлени  к ключам соответственно 4, 9 и 10 через шестой выход 6Jio- ка 19 управлени  по адресной магистрали , через второй вход микропро35

40

45 л

50

1244598

цессора на адресный вход арифметико- логического блока (АЛБ) 45. Кроме того, команды с дешифратора 27 поступают через п тый и восьмой выходы блока угфавлеии  (первые входы) аналого-цифровых преобразователей (АЦП)

20и 22. С выходов АЦП 20 и 22 информаци  об измер емы величинах в ввде цифрового кода постухгает через пар- Bbrii и третий входы микропроцессора

21на первую и вторую магистраль блока 47 обмена информацией.

Блок 46 микропрограммного управлени  в соответствии с информацией, поступающей от АЛБ по адресной шине и от устройства обмена информацией по командной магистрали и шине сигналов прерывани , поступающих от МЩ

20и 22, управл ет операци ми, выпол- н емымп АЛБ 45 и блоком 47 по шине служебных сигналов. Микропроцессор

1Iосуществл ет обмен данными с запоминающим блоком 25 через блок 47 обмена информацией по магистрали данных.

Блок обмена информацией по выход- иъш шинам выдает информации на блок 14 индикации и блок 15 управлени  образцовыми двухполюсниками, прпн- .цип работы которого аналогичен принципу работы блока уравновешивани  Б MdcTax переменного тока.

Условные и безусловные переходы по програм.$е и переходы к подпрограммам осуществл ютс  по команде, подаваемой с одного из выходов дешифратора 27 команд управлени  на один из входов счетчика 24 адреса. Дл  управлени  всем устройством в целом от внешней ЭВМ, подключаемой к пульту 23 управлени , предусмотрена св зь пульта 23 управлени  с дешифратором 27 команд управлени .

Алгоритм измерени  (фиг. 11) осуществл етс  следующзтм образом.

Па выходе фильтров в первом и втором тактах формируютс  сигналы

(J Ej, Ез, 2,, , (1)

где i и j - пор дковьй номер такта

и пор дковьш, номер час- . , „ , тоты;

V, - частота питани  измери - тельной цепи.

bj - частотные составл ющие сигнала пита}1й  измерительной цепи;

LL

8

10

Zj и Zj - величины сопротивлений исследуемого 3 и образцового 2 двухполюсниковJ Е(,х - входное сопротивление согласующего блока 8J

F 1, - соответствующие функциональные зависимости на- пр жен1 г и j;j от параметров измерительной цепи.

В каждом из тагстов полученные сигналы (1) детектируютс  в фазочувстви- тельных выпр мител х 16 и.18 синхронно с опорньми пр мыми и инверсными и ортогональными пр мыми и инверсны- ми сигналами Nj, Nj и Mj,- Mj, На выходе АЦП 20 и 22 формируютс  цифровые коды Ту и , поступающие через блок 47 обмена информацией микропроцессора 21 в запоминающий блок 25. Сигналы Т), и первом и втором тактах измерени  имеют следующий втзд: .

i t-l)

T-i -K-iAi os (fit i ti)- -Uc;

W-° i if2. (fti t)---

( | .J )-«-Uo; ,cos(fi,± -|.() VK,:os()-i-U,; ,cos(f2i±f )-Юо;

,sin(f,tt)+Uo; ,sin(fdi t)+Uo; W .

;г-адг г tfi )

Q K2Xisin()- -Uo;

,U,sin(f,,i,,) (fji ± |i)+Uo;

f г ± fi

где d u i. - фазовые сдвиги опорньпс сигналов iT и NJ относительно частотных составл ющиЗс сигнала питани  измерительной цепи Е и EJ, flj - фазовые сдвиги напр жений Uy , относительно напр жений соответственно Ej ,

K tj - коэффициенты передач аналогового тракта преобразовател  соответственно на i-OM такте измерени  на j-ой частоте питани  измерительной цепи, причем можно записать, что дл  л)н:

.T,,,cos(f,tf,),IVos4 cosf,± Yn,g iK U sinf sinfi +Uo , илиЛН) Ж

где , a.jpUo, a дл  4: .os(f,)+Uo

,со5 ,jsinf +b 5,

5 И так мы видим, что в выражени х (3)-(6) отсутствует погрешность, обусловленна  фазовыми сдвигами в аналоговом тракте преобразовани .

На фиг.12 приведена векторна  диа- где ,cosfi, ,sinf : b,.V., ° грамма измерительной цепи, при фаз о-

вом сдвиге системы опорных ортого-

С целью исключени  аддитотной состав- «альных сигналов на угол i л ющей погрешности, учитыва , что дл  относительно частотной составл ющей кодов Т, и Т , вычисл ютс  напр жени  Е источника 1 гармони- .

15 ческого сигнала..

. Из диаграммы на фиг.12 видно, что отношение, например, действительной части двухэлементной схемы замещени  комплексного двухполюсника 3 к велк- 20 чине образцового двухполюсника 2 определ етс  из выражени 

следующие соотношени :

T,,2(x,

W.2(,t ( a. ;

РгГРггМгг2(Уг.Л.5. ..(,,b,y,);

.VQtr% 2(b,,y,,t b,,V;.

.,,2 (b. ,) ; I Q2rQz 2 % 2(,,x,p. Цифровые КОД. (2) фиксируютс  в запо (2)

RgZ3 () l iCOsOV fj y

Za (А)

и

25

Преобразуем это уравнение к виду

) U icosfi.iU cojfг tU smf UaiSin p U + fii) )

-

2гАГ

) U icosfi.iU cojfг tU smf UaiSin p U + fii) )

минающем блоке 25. Они представл ют собой проекции напр жений U,, U зо Подставл   в (7) вместо фазовых углов и Ui на опорные сигналы N, N, , М - %i и fz соответственно фазовые уг- и М, причем, например, x. f, . Tif+fi Н Tzi + М Jzf получаем a y U sinf«. Взаимосв зь, синфазной

и квадратурной составл ющих детекти- з UjCos f -t руемых сигналов (1) в кодах (2), Z (Ц;

обу.славливающа с  нелинейностью ана- +U jsin | 4i Ц sinfj,(8)

логового тракта преобразовани , отра- -

.жена в (2) наличием в каждом уравне- Очевидно, что уравнение (8)  вл етс  НИИ компонента XLJ и .отношением действительной хшстн двух С целью исклю ени  погрешности от о элементной схемы замещени  комплекс- ,шуитировани  согласуюпдам блоком 8 пз- двухполюсника 3 к величине образцового двухполюсника 2 в системе координат MyON, т.е. фазовый сдвиг напр жени  Е относительно опорных элементной схемы замещени  исследуе- 45 ортогональных векторов N и мого комплексного двухполюсника 3 к подобном алгоритме обработки не вли- BenH4mie с образцового двухполюсни- „ет на результат преобразовани . Да- ка 2 на частотах Ч и иЗ вычисл ютс  лее, подставл   в уравнение (8) Обозначени , пр1ш тые в уравнении (2) 50 получаем

R6Z, (Ц) (Мг1 , Z, (tO) т. +М, t

мерительной цепи и сдвига фаз сигналов Е., и Ег относительно сигналов Nj, Mj отношени  составл ющих двух-

согласно выражени м Rei,() NfiNjitMwMif

N|,M|,

Р

лн

R&Z (ц)р) J ЫцКг1+М г.Мгг р Zj СсОг,) N + М|г 2

(3) (4)

N|.,

Полученное уравнение аналогично урав- 55 нению (3). Такие же рассуждени  можно привести и дл  Sji. Очевидно, что вышесказанное справедливо и дл  cJj, т.е. дл  Р/ и S .

) VVW. Za(4) NI, + HI

ч

М

(6)

RgZ3 () l iCOsOV fj y

Za (А)

и

25

Преобразуем это уравнение к виду

) U icosfi.iU cojfг tU smf UaiSin p U + fii) )

-

2гАГ

зо Подставл   в (7) вместо фазовых углов - %i и fz соответственно фазовые уг- Tif+fi Н Tzi + М Jzf получаем

R6Z, (Ц) (Мг1 , Z, (tO) т. +М, t

N|.,

Полученное уравнение аналогично урав- 55 нению (3). Такие же рассуждени  можно привести и дл  Sji. Очевидно, что вышесказанное справедливо и дл  cJj, т.е. дл  Р/ и S .

13

Принима  во внимание, что дл  математической модели устройства (2)

(a,ia,-a,)«:0 и ()0. уравнени  (3)-(6) можно переписать

P J i t-t+y ytl, p. , ff. .

. Г4

гг

pt . „ -, ,

2 х H-v E7TR2 2 i ,

21 г i 4;-) г г

а1 . iifn; ;% г Сл гт:

ь, ,

S , S б;

)Z 2

Угг. % °гг

где Р, PJ и S, Sj - численные зна- че}1и , пропорциональные отношени м составл ющих двухэлементной схемы за мещени  исследуемого.комплексного двухполюсника 3 соответственно однородных и неоднородных по характеру образцовому двухполюснику 2 к величи не этого двухполюсника, не содержащие мультипликативной погрешности; Р , PJ и S , z численные значени  пропорциональные отношени м составл ющих двухэлементной схемь замещени  исследуемого комплексного двухполюсника 3 соответственпо одз-;ород- ных и неоднородных по характеру образцовому двухполюснику 2 к величине этого двухполюсника, содержал(ие мультипликативную погрешность ()- мультипликативна  погрешность измерени .

По уравнени м на фиг. 14 и 15 микропроцессором -21 вычисл ютс  величины отношений составл ющих четы- рехэлементной схемы замещени  исследуемого двухпол осника 3 к величине образцового двухполюсника 2. Например , дл  последовательно-параллельной схемы замещени  исследуемого двухполюсника 3, имеющего емкостной характер (фиг. 14 строка 1) имеем:

р K2(,)(AJ + 1)

2 -

Sj (,)(AJ-f1)

-tr- л-;

-r TCT A4i-K)

( ) (A TTTlA K2+T)

(9) (10) (11)

244598 ;

A

oC ()(л2+ТИА К2ТТТ

(12)

где величина образцового двухпо- гаосника 2. .

На фиг. 14 и 15 прин ты следующие значени : - составл юща  последовательной цепи исследуемого jQ двухполюсника 3, однородна  по ха- рактеру образцовому двухполюснику 2J

jf - составл юща  последовательной цепи исследуемого, двухполюсника 3, не9днородна  по характеру образцово- 15 му двухполюснику 2j составл юща  параллельной цепи исследуемого двухполюсника 3, однородна  по характеру , образцовому двухполюснику 2J jU- составл юпш  параплельпой цепи иссле- 2Q дуемого,двухполюсника 3, неоднородна  по характеру образцовому двухполюснику 2, К - отношение гармо- нических-составл ющих сигнала питани  измерительной цепи, А и С - коэф- 25 Фициепты, вычисл емые по следующим формулами

A S2-Kl§. ;

кСррРз)

кСРТ,)

В соответствии с полученными соотношени ми (9), (10), (11) и (12) блок 15 управлени  образцовыми двухполюсниками задает определенные зна-. чени  образцовых двухполюсников 6 и 7, моделирующих ветвь, содержащую ис- следузм1;ш двухполюсник 3. .

В третьем и четвертом тактах изерени  на выходе фильтров формируютс  сигналы

. .

Uij F(u)j, Ej, ZT, ЕБ, Zbi) (13)

где ZT и Z(5 - величины сопротивлений

образцовых двухполюс- НИКОВ 7 и 6..

Сигналы (13) детектируютс  син- хронно с опорными сигналами Nj, Nj и Mj, Mj. Формируютс  Цифровые коды, фиксирующиес  в запоминающем блоке 25:

Tj,(f,,,±f,)+U,

т;,-%и cos(f jfp+Uo,

VK..tt)- T l- -KizV°s (fjj-.:..p-.-Uo, ,Xcos(.|.,)+Uo,

о

15

T(.cos(f,i±v|)-«-Uo

VK,cos(f jt lO+Uo, ,cos(n,±v|,)+U

,Ui,sin(f3,tti)

VW6 i fittfl) (Vtz.)

,U,,sin(,± f,U.; QJr-K isin (V-fi uQ fK jU jsinC jfJ+Uo; Q;r- 24t«i(f-i± fi)Uo

..+г

где YH фазовые сдвиги напр жений и;; относительно напр жений El,

Я. 3 ЬЯ- Э

Ktj - коэффициенты передач ана- 20 где р -- мультипликативна 

f2- погрешность. Аналогичные уравнени  можно записать и дл  кодов //, Sj и 8ц , Далее вычисл ютс  отношени  составл ющих

логового. тракта преобразовани  соответственно на i-oM такте измерени  и на j-ой частоте питани  измерительной цепи.

Дл  исктаочепи  аддитивной, состав- - двухэлементной схемы замещени  исслел шщих погрешности, дующие выражени :

вычисл ютс  сле .Далее вычисл ютс  отношени  составл ющих двухэлементной схемы замещени  образцового комплексного двухполюсника 7 к величине образцового двухполюсника 6 по формулам

р,. .b. F,,. .

p. ,.A.

(14,15)

N,H-M

MaiSt K,

: il

Ss.

.T.t

(16,17)

S/ MiilM - 9 It

где РЗ , ( и Б з , S n - численные значени , пропорциональные отношени м составл ющих двухэлементной схемы заРО -| (..,а,,) (х|,+у,,) ( () - +УгУ Ц НУ

При условии

и

.г

(, ) с (aL+a2,,,)

г-1 гг

И

(1244598 . 16

мещени  образцового комплексного двухполюсника 7 соответственно однородных н неоднородных по характеру образцовому двухполюснику 6, к вели- 5 чине этого двухполюсника, содержащие мультипликативную погрешность AJ РЗ , Р и БЗ , Sfj - численные значени , пропорциональные отношени м составл ющих двухэлементной схемы замещени  10 образцового комплексного двухполюсника 7 соответственно однородных и не-- однородных по характеру образцовому двухполюснику 6, к величине этого двухполю сника, не содержащие мульти 15 пликативной погрешности. Можно запи- сат-ь, что, например.

..+г

Я. 3 ЬЯ- Э

где р -- мультипликативна

дуемого комплексного двухполюсника 3 к соответствующим составл ющим двухэлементной схемы зг1мещени  образцового комплексного двухполюсника 7. на 30 каждой из частот

35

(18,19и20,21)

Так как услови  преобразовани  сигна лов и и Uj, (. и ът. также U и ,, и и, одинаковые, то можно заключить , что , а (Г2.Л. Следовательно при вычислении соотношений (18)-(21) равные коэффициенты сокра45

50

т тс , а это означает, что полученные соотношени  (18)-(21) свободны от погрешности обусловленной нелинейностью коэффициента передачи в аналоговом тракте измерени . Это можно показать следующим образом .

(22)

55 выражение (18) можно записать в виде

Р . ..yzf)(li+y4i) ReZ, (uJJzf . ,) ReZ,(cJ,)Z,

Использу  соотношени  (18)-(21) и формулы на фиг. 14 и 15, формируют численные значени  составл ющих исследуемого комплексного двухполюсника 3. Например, при последовательно- параллельной схеме замещени  двухполюсника 3 емкостного характера можно записать

B, 5|i(Po,);. (23)

(24)

(25)

(26)

где (Jj , jj , . и jjj - составл ющие исследуемого двухполюсника 3,

17 7 составл ющие образцового двухполюсника 7.

Полученные величины составл ющих исследуемого комплексного двухполюсника 3 (23)-(26) не завис т от частот сигнала питани  измерительной цепи .

Прини1 1а  во внимание нестрогое равенство (22), можно итеративно приблизить точность измерени  составл ющих измер емого двухполюсника 3 к точности образцовь с мер. Дл  этого повтор ют .такты измерени  образцовой ветви, при этом измен ют каж,дый раз величины составл ющих образцового комплексного двухполюсника 7, использу  дл  этого информащш, полученную в предьщущих тактах измерени .

Таким образом, прш енение Предлагаемого устройства позвол ет значительно расширить функциональные возможности измерител  и повысить точность измерени  параметров пассивных комплексных трех- и четырехэлемент- ных двухползосников.

Claims (2)

1. Устройство дл  измерени  параметров пассивного комплексного двух- полюсн1жа, содержащее источник питани , первьш и второй выходы которого подсоединены соответственно.к входам первого и второго ключей и к диагонали питани  мостовой измерительной

5

цепи, перва  и втора  вершины измерительной диагонали которой соединены соответственно с первым и вторым входами третьего ключа, выход которого подсоединен к первому входу согласующего блока, второй вход которого соединен с общей шиной и с выходами первого и второго ключей, функциональный преобразователь, первьш выход которого подключен к первому входу источника питани , второй, третшЧ и четвертый выходы функционального преобразовател  соединены с управл ющими -входами первого, второго и третьего ключей соответственно, п тый выход соединен с входом блока индикации , шестой выход подсоединен к входу блока управлени  образцовыми двухполюсниками , первый, второй и третий

выходы которого подсоединены к управ-.  ющим входам первого, второго и третьего образцовых двухполюсников соответственно, отличающее- с   тем, что, с целью расширени 

ункциональных возможностей и повьшге- ни  точности измерени  параметров пассивного комплексного трех- и четы- ехэлементного двухполюсника, в него ведены два фильтра, входы которых

одсоединены к выходу согласующего блока, а выходы подключены соответственно к первому и второму входам ункционального преобразовател , седьмой выход которого подсоединен

к второму входу источника питани .

2. Устройство по П.1, отличающеес  тем, что функциональ ный преобразователь содержит дискретный генератор импульсов, первый выход . которого соединен с первым выходом функционального преобразовател  и с. первым входом блока управлени , первый , второй и третий выходы которого подключены к второму, третьеьгу и четвертому выходам функционального преобразовател  соответственно, четвертый выход блока управлени  подсоединен Kg первому входу фазочувствитель- ного выпр мител , а п тьй - к первому входу первого аналого-цифрового преобразовател , выход которого соединен с первым входом микропроцессора,

первьм выход которого подсоединен к второму входу блока управлени , шестой выход которого подсоединен к

BTOpoi-iy входу микропроцессора, второй и третий выходы которого соединены соответственно с п тым и шестым

выходами функционального преобразовател , первый вход которого подключен к второму входу фазочувствительного выпр мител , выход которого подсоединен к второму входу первого аналого- цифрового преобразовател , второй выход дискретного генератора нмпуль- сов .соединен с третьим входом блока управлени , седьмой и восьмой выходы блока управлени  соединены соответственно с первым входом второго фазочувствительного выпр мител  и с первым входом второго аналого-цифрового преобразовател , третий вход

дискретного генератора импульсов подключен к четвертому входу блока управлени  и к седьмому выходу функционального преобразовател , второй вход которого подсоединен к второму входу фазочувствител1 ного выпр мител , выход которого соединен с вторьм входом второго аналого-цифрового пре- образо.вател , выход последнего подключен к третьему входу микропроцессора , четвертый и п тый выходы дискретного генератора импульсов соединены с п тым и шестым входами блока управлени .

J Г

§

I Л I L

фиг. 4

1 I 1IL

фив.5

8

к т 1

8

LL

28

I

1

8

O T

I

1

8

f т

фиг. 6

JO

J2

JJ

Jf

фиг.7

фиг.9

/{АЦ

Шина odflGca

/fffj J

/fff.rs

г

Ть

Wf/f/ff cifs/ a/foS npepb/ Ojvt/A

/foi/o/io yjfieps/ t/e

(pop,wfioSM L e mJcS. /r/y t/ MI/

VopHUpoSdff /e KoSaS f/ij и Нг.1

Фор 1//}оёа//ие /todoS Pfj uSiJ

Синтез off/yojuffSoi} ee/7jSi/

Форм1/1ос у /ие юдсб }} и

EvapMi/jOoSffme doS /fV V/ /

(f OflMVfloSfff/i/e KodoS PtJ i/SiJ

POOM

xodoi J}jf, ) f, tff, Xr

ffff

физ.Ю

r

fffft/e

;

фиг. 12

/fff

4g

4ff

фиг. 13

Составитель В.Семенчук Редактор Ю.Середа Техред Л.Олейник корректор С.Шекмар Заказ 3910/48- Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул Проектна , 4