SU659993A1 - Цифровой измеритель емкости и индуктивности - Google Patents

Description

псппс гюследсгекториого (| 1Л1,тра п тем самым повышение быстродействи  возможно только при условии сиихронизации генератора напр жени  переменного тока с иитающей сетью при номощи устройства автоподстройки частоты, что противоречит условию стабильности частоты генератора.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей.

Это достигаетс  тем, что в цифровой измеритель емкости и индуктивиости, содержащий дифференциальный усилитель с образцовым резистором в цепи обратиой св зи , выход которого соединен с одним из входов первого фазового детектора, последовательно соединенные генератор нанр жени  переменного тока, нервый фазовран атель , первый фазовый детектор, фильтр, первый управл емый ключ, интегратор, блок сравнени , а также источник опорного напр жени , управл емый генератор счетных импульсов, управл юн;ий триггер, причем выходы последних двух соединены с входами блока совпадени , к выходу которого подключен счетчик-индикатор, а также последовательно соединенные формирователь и пусковой триггер, при этом вход блока автоиодстройки частоты иодключен к выходу формировател , а выход - к генераторам напр жени  переменного тока и счетных импульсов, введены последовательно соединенные второй фазовый детектор, фильтр нижних частот и второй управл емый ключ, выход которого подключеи к входу интегратора, переключатель режима, выходы которого подсоединеиы к управл емым ключам, а входы - к выходам пускового триггера, и последовательно соединенные второй фазовращатель и третий фазовый детектор. При этом к другому входу дифференциального фильтра нижних частот подключеи выход третьего фазового детектора , одни из входов второго и третьего фазовых детекторов и вход второго фазовращател  подсоединены к выходу генератора напр жени  переменного тока, а другой вход второго фазового детектора подключен к выходу дифференциального усилител .

Источник опорного напр жени  выполнен в виде преобразовател  образцовой емкости в иапр жение посто ииого тока, содержаш;его подключенный к выходу генератора нанр жени  неременного тока дифференциальный усилитель с образцовой емкостью и резистором в цепи обратной св зи , выход которого соединен последовательно с фазовым детектором, фильтром и фазовращателем, вход которого подключен к выходу генератора напр жени  переменного тока, а выход - к входу фазового детектора.

Структурна  электрическа  схема устройства приведена на чертеже.

Она содержит управл емый генератор 1

)1лк переменно ) тока, преобразователь 2 емкости (индуктивности) в напр жение посто нного тока, содержащий измер емую емкость 3 (при измерении индуктивности - образцовое сопротивление), образцовое сопротивление 4 (измер ема  индуктивность ), дифференциальиый усилитель 5, фазовый детектор 6, фильтр 7 нижннх частот, фазовращатель 8, источннк 9 онорного напр жени , представл ющий собой преобразователь образцовой емкости в напр жение носто нного тока, содержащий образцовую емкость Ю, образцовое сопротивление 11, дифференциальный усилитель

12, фазовый детектор 13, фильтр 14 нижних частот, фазовращатель 15, устройство 16 выделени  наир жеии , ироиорциональБого активной составл ющей комплексного соиротивлеии , состо щее из фазового детектора 17, дифференциального фильтра 18 иижних частот, фазового детектора 19, фазовращател  20, управл емые ключи 21, 22, 23, интегратор 24, устройство 25 сравнени , управл емый генератор 26 счетных импульсов , блок 27 совпадени , счетчик-индикатор 28, управл ющий триггер 29, переключатель 30 режима, пусковой триггер 31, формирователь 32, устройство 33 автоподстройки частоты.

Устройство работает следующим образом .

При измерении емкости в первом такте преобразовани  пусковой триггер 31 через переключатель 30 режима открывает ключ

21 и напр жение t/i с выхода преобразовател  2 поступает на вход интегратора 24. При этом ключи 22 и 23 разомкнуты. Интегрироваиие напр жени  производитс  в течение периода питающей сети, выделенного формирователем 32. По окончании иериода и ноступ„тени  соответствующего импульса с выхода формировател  32 на счетный вход триггера 31 последний перебрасываетс  и через переключатель 30 режима закрывает ключ 21 и открывает ключ 22. Одновременно сигнал с выхода триггера 31 поступает на вход «Старт триггера 29, который через блок 27 совпадени  разрешает прохождение счетиых импульсов с

выхода генератора 26 на счетчик-индикатор 28. При этом на вход интегратора 24 поступает опорное иапр жение U2, пол риость которого противоположна напр жению Ui, что обеспечиваетс  противофазностью сигналов на выходах фазовращателей 8, 15. Интегратор разр жаетс  напр жением 1/2 до нул , момент достижени  которого фиксируетс  устройством 25 сравнени . В момеит еравнени  с выхода устройства 25

на вход «Стоп триггера 29 подаетс  импульс , возвращающий его в исходное состо ние и одновременно прекращающий счет импульсов в счетчике-индикаторе 28. В этот момент в счетчике-индикаторе 28

записан результат измереии  емкости,

5

В результате интегрировани  посто нной составл ющей напр жени  в течение периода напр жени  сети на выходе интегратора 24 выдел етс  напр жение, переменна  составл юща  которого, обусловленна  вли нием помех частоты сети и ее гармоник , а также пульсаций выпр мленного напр жени , равна нулю.

Во втором такте преобразовани  на вход интегратора 24 поступает напр жение U-, посто нна  составл юща  которого интегрируетс  в течение интервала времени Т Поскольку генератор 26 счетных импульсов синхронизирован с сетью, то унитарный код, записанный в счетчике,  вл етс  цифровым эквивалентом измер емой емкости.

При измерении тангенса угла потерь емкости в параллельной схеме замещени  устройство работает следующим образом. В первом такте преобразовани  на вход интегратора 24 через ключ 23 поступает напр жение f/i с выхода устройства 16.

Напр жение С/а на выходе детектора 17 содержит посто нную составл ющую, пропорциональную сумме выходного напр жени  генератора 1 и активной составл ющей комплексного сопротивлени , а посто нна  составл юща  напр жени  (Уб на выходе детектора 19 пропорциональна напр жению генератора и имеет противоположный знак в св зи с наличием фазовращател  20. Дифференциальный фильтр 18 производит вычитание напр жени  Va из f/e и устран ет переменную составл ющую.

Во втором такте преобразовани  к входу интегратора 24 подключаетс  выходное напр жение (/1 преобразовател  2, которое интегрируетс  в течение интервала времени Тх, а код, записанный в счетчике, есть цифровой эквивалент tg6.v.

Переход от режима измерени  емкости к режиму измерени  tgS.x осуществл етс  переключателем 30.

Индуктивность и добротность измер ют аналогично описанному.

Claims (2)

1. Цифровой измеритель емкости и индуктивности , содержащий дифференциальный усилитель с образцовым резистором в цепи обратной св зи, выход которого соединен с одним из входов первого фазового детектора, последовательно соединенные генератор напр жени  переменного тока, первый фазовращатель, первый фазовый де6

тектор. 4и1Л.тр, первь1Й управл емый ключ, интегратор, блок сравнени , а также источник опорного напр жени , управл емый генератор счетных импульсов, управл ющий

триггер, причем выходы последних двух соединены с входами блока совпадени , к выходу которого подключен счетчик-индикатор , а также последовательно соединенные формирователь п пусковой триггер,

при этом вход блока автонодстройки частоты подключен к выходу формировател , а выход - к генераторам напр жени  переменного тока и счетных импульсов, отличающийс  тем, что, с целью расширени 

функциональных возможностей, в него введены последовательно соединенные второй фазовый детектор, фильтр нижних частот и второй управл емый ключ, выход которого подключен к входу интегратора, переключатель режима, выходы которого подключены к управл емым ключам, а входы - к выходам пускового триггера, и последовательно соединенные второй фазовращатель и третий фазовый детектор, причем к другому входу дифференциального фильтра нижних частот подключен выход третьего фазового детектора, один из входов второго и третьего фазовых детекторов и вход второго фазовращател  подключены к выходу

генератора напр жени  переменного тока, а другой вход второго фазового детектора подключен к выходу дифференциального усилител .

2. Измеритель емкости и индуктивности

поп. 1, отличаюп1ийс  тем, что источник опорного напр жени  выполнен в виде преобразовател  образцовой емкости в напр жение посто нного тока, содержащего подключенный к выходу генератора напр жени  переменного тока дифференциальный усилитель с образцовой емкостью и резистором в цепи обратной св зи, выход которого соединен последовательно с фазовым детектором, фильтром и фазовращателем , вход которого подключен к выходу генератора напр жени  переменного тока, а выход - к входу фазового детектора.

Источники информации, прин тые во внимание прп экспертизе

1. Sigdell J.-E. «Aprinciple for copasitance

meosurernent guitable for linear evoluation

of copositance transdusurs, IEEE Trons.

Instrum and Meos, 1972 г., 1, p. 60-64.

2. Малиновский В. Н. Цифровые вольтметры интегрирующего типа. «Приборы и системы управлени , № 2, 1973.