RU2422838C1 - Method and device to measure parameters of multiple dipoles - Google Patents
Method and device to measure parameters of multiple dipoles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2422838C1 RU2422838C1 RU2010107720/28A RU2010107720A RU2422838C1 RU 2422838 C1 RU2422838 C1 RU 2422838C1 RU 2010107720/28 A RU2010107720/28 A RU 2010107720/28A RU 2010107720 A RU2010107720 A RU 2010107720A RU 2422838 C1 RU2422838 C1 RU 2422838C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- output
- input
- terminal
- parameters
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к технике измерения параметров объектов в виде пассивных двухполюсников с сосредоточенными параметрами, имеющих многоэлементную схему замещения.The invention relates to measuring technique and, in particular, to a technique for measuring the parameters of objects in the form of passive two-terminal devices with lumped parameters having a multi-element equivalent circuit.
Известно устройство измерения параметров многоэлементных пассивных двухполюсников (патент РФ №2144195), выполненное в виде четырехплечего электрического моста, для питания которого используется формирователь импульсов напряжения кубичной формы [1]. В измерительную диагональ моста включены входы дифференциального усилителя, а к выходу дифференциального усилителя подключены последовательно соединенные три дифференциатора. Выходы дифференциаторов, а также выход дифференциального усилителя подключены к входам нуль-индикатора. Уравновешивание моста осуществляют после окончания переходных процессов в его цепях, последовательно приводя к нулевому значению напряжения на выходах сначала третьего, затем второго и первого дифференциаторов и, наконец, дифференциального усилителя.A device is known for measuring the parameters of multi-element passive two-terminal devices (RF patent No. 2144195), made in the form of a four-armed electric bridge, for the supply of which a voltage pulse shaper of a cubic shape is used [1]. The inputs of the differential amplifier are included in the measuring diagonal of the bridge, and three differentiators are connected in series to the output of the differential amplifier. The outputs of the differentiators, as well as the output of the differential amplifier are connected to the inputs of the zero indicator. The bridge is balanced after the end of transient processes in its circuits, sequentially leading to a zero voltage value at the outputs of the first third, then second and first differentiators and, finally, a differential amplifier.
Недостатками этого мостового измерителя являются:The disadvantages of this bridge meter are:
1) сложная схема ветви моста с многоэлементным двухполюсником отношения и многоэлементным уравновешивающим двухполюсником, в состав которого входят регулируемые резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности;1) a complex circuit of a bridge branch with a multi-element bipolar relationship and a multi-element balancing bipolar, which includes adjustable resistors, capacitors and inductors;
2) громоздкие аналитические выражения для вычисления параметров элементов измеряемого двухполюсника;2) bulky analytical expressions for calculating the parameters of the elements of the measured bipolar;
3) ограниченный набор вариантов многоэлементных двухполюсников, для которых обеспечиваются условия уравновешивания при конкретной конфигурации мостовой схемы.3) a limited set of options for multi-element two-terminal devices, for which balancing conditions are provided for a specific configuration of the bridge circuit.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ (патент РФ №2180966) измерения параметров четырехэлементного двухполюсника R-C типа, основанный на анализе переходного процесса в измерительном преобразователе, выполненном на базе операционного усилителя (ОУ), в цепи отрицательной обратной связи которого включен измеряемый двухполюсник, а в цепи инвертирующего входа ОУ - образцовый резистор [2]. При подаче на вход измерительного преобразователя скачка постоянного напряжения в измерительной цепи возникает переходный процесс, состоящий из суммы постоянной, линейно изменяющейся и экспоненциальной составляющих. Параметры двухполюсника вычисляют по четырем дискретным отсчетам выходного напряжения измерительного преобразователя в моменты времени t1, 2t1, 3t1 и 4t1 после начала переходного процесса путем решения системы из четырех уравнений с четырьмя неизвестными. По результатам измерений микропроцессорный контроллер вычисляет постоянную составляющую, крутизну линейно изменяющейся составляющей, значения постоянной времени и амплитуды экспоненциальной составляющей переходного процесса, и по этим величинам - параметры исследуемого двухполюсника.Closest to the technical nature of the present invention is a method (RF patent No. 2180966) for measuring the parameters of a four-element two-terminal RC type, based on the analysis of a transient in a measuring transducer based on an operational amplifier (OA), in the negative feedback circuit of which the measured two-terminal is connected , and in the circuit of the inverting input of the op-amp - an exemplary resistor [2]. When a DC voltage jump is applied to the input of the measuring transducer, a transient process occurs in the measuring circuit, which consists of the sum of the constant, linearly varying and exponential components. The two-terminal parameters are calculated from four discrete samples of the output voltage of the measuring transducer at time instants t 1 , 2t 1 , 3t 1 and 4t 1 after the beginning of the transition process by solving a system of four equations with four unknowns. Based on the measurement results, the microprocessor controller calculates the constant component, the steepness of the linearly changing component, the time constant and the amplitude of the exponential component of the transient, and from these values - the parameters of the studied two-terminal device.
Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:
1) узкие функциональные возможности, позволяющие измерять параметры ограниченного количества вариантов двухполюсников;1) narrow functionality that allows you to measure the parameters of a limited number of options for bipolar;
2) необходимость менять точки подключения измеряемого двухполюсника либо в цепь обратной связи, либо во входную цепь ОУ в зависимости от конфигурации схемы объекта измерения;2) the need to change the connection points of the measured two-terminal network either in the feedback circuit or in the input circuit of the op-amp, depending on the configuration of the circuit of the measurement object;
3) погрешности измерения, обусловленные нестабильностью амплитуды скачка напряжения на входе измерительного преобразователя и влиянием паразитных цепей и частотно зависимых свойств ОУ на характеристики переходного процесса.3) measurement errors due to the instability of the amplitude of the voltage jump at the input of the measuring transducer and the influence of spurious circuits and frequency-dependent properties of the op-amp on the characteristics of the transient process.
Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в расширении функциональных возможностей, позволяющих измерять параметры различных видов многоэлементных пассивных двухполюсников R-C, R-L и R-L-C типа, повышении точности измерений, упрощении и унификации процедуры вычисления параметров объектов измерения.The problem to which the invention is directed, is to expand the functionality that allows you to measure the parameters of various types of multi-element passive two-terminal R-C, R-L and R-L-C type, increase the accuracy of measurements, simplify and unify the procedure for calculating the parameters of measurement objects.
Поставленная задача решается тем, что измерение параметров пассивных многоэлементных двухполюсников осуществляется при питании измерительной цепи, содержащей образцовый одноэлементный двухполюсник и включенный последовательно с ним объект измерения, от генератора импульсов напряжения, изменяющегося в течение длительности импульса по закону функции N-й степени времени, путем N-кратного дифференцирования напряжения питающих импульсов и напряжения на многоэлементном двухполюснике, измерения в момент окончания импульса значений напряжения питающего импульса и напряжения на измеряемом двухполюснике, а также напряжений на выходах дифференцирующих каскадов в обоих каналах, вычисления частных от деления величин, измеренных в соответствующих точках обоих дифференциаторов, определения обобщенных параметров измеряемого многоэлементного двухполюсника и вычисления электрических параметров его элементов.The problem is solved in that the parameters of the passive multi-element two-terminal are measured by feeding a measuring circuit containing an exemplary single-element two-terminal and connected in series with it the measurement object from the voltage pulse generator, changing over the duration of the pulse according to the law of the function of the Nth time degree, by N -fold differentiation of the voltage of the supply pulses and the voltage at the multi-element bipolar, measurements at the moment of the end of the pulse, for example the voltage supply voltage and the voltage across the measured two-terminal network, as well as the voltage at the outputs of the differentiating stages in both channels, the calculation of the quotient of the values measured at the corresponding points of both differentiators, the determination of the generalized parameters of the measured multi-element two-terminal network, and the calculation of the electrical parameters of its elements.
Сущность способа измерения параметров многоэлементных двухполюсников поясняется схемой, фиг.1. Генератор 1 вырабатывает импульсы напряжения, изменяющегося по закону N-и степени времениThe essence of the method of measuring the parameters of multi-element bipolar is illustrated by the diagram, figure 1.
где tи - длительность импульса, Um - амплитуда импульса, N - целочисленный показатель степени, - для возбуждения измерительной цепи, состоящей из образцового одноэлементного двухполюсника 2 и многоэлементного двухполюсника 3 (МДП). Принужденная составляющая напряжения uмдп(t) на многоэлементном двухполюснике состоит из импульсов вида степенной функции с показателями степени от N до 0:where t and is the pulse duration, U m is the pulse amplitude, N is an integer exponent, - to excite a measuring circuit consisting of a model single-element two-
Реакцию (2) измерительной цепи uмдп(t) найдем с помощью операторного метода. В общем случае операторный коэффициент передачи измерительной цепи n-го порядка имеет видWe find the reaction (2) of the measuring circuit u mdp (t) using the operator method. In the general case, the operator transmission coefficient of the nth-order measuring chain has the form
где Z0(p) - операторное сопротивление образцового двухполюсника, Z(p) - операторное сопротивление многоэлементного двухполюсника объекта измерения. Коэффициенты a0, а1, а2, …, an; b0, b1, b2, …, bn определяются схемами замещения образцового и многоэлементного двухполюсников и значениями параметров элементов объекта измерения. Операторное изображение импульса (1) имеет видwhere Z 0 (p) is the operator resistance of an exemplary two-terminal device, Z (p) is the operator resistance of a multi-element two-terminal device of the measurement object. Coefficients a 0 , and 1 , and 2 , ..., a n ; b 0 , b 1 , b 2 , ..., b n are determined by the equivalent circuits of the model and multi-element bipolar and the values of the parameters of the elements of the measurement object. The operator image of the pulse (1) has the form
Операторное изображение напряжения uмдп(t) на измеряемом двухполюсникеOperator image of voltage u mdp (t) on the measured two-terminal
представим в виде суммыimagine as a sum
Последнее слагаемое в правой части выражения (6) определяет свободную составляющую реакции измерительной цепи, а остальные - принужденную составляющую напряжения uмдп(t). Величины Н0, H1, Н2, Н3, … являются обобщенными параметрами многоэлементного двухполюсника и могут быть найдены с помощью рекуррентной формулы:The last term in the right-hand side of expression (6) determines the free component of the reaction of the measuring circuit, and the rest determines the forced component of the voltage u mdp (t). The values of H 0 , H 1 , H 2 , H 3 , ... are generalized parameters of a multi-element two-terminal network and can be found using the recurrence formula:
После окончания переходного процесса в измерительной цепи на многоэлементном двухполюснике устанавливается принужденная составляющая напряжения, которая согласно (6) содержит сумму импульсов вида степенной функции с показателями степени от N до 0:After the end of the transient process, a forced voltage component is established on the multi-element bipolar circuit, which according to (6) contains the sum of pulses of the form of a power function with exponents from N to 0:
Сущность способа поясним на примере четырехэлементных МДП, схемы которых содержат по два реактивных и два резистивных элемента. Передаточная функция измерительной цепи с четырехэлементным МДП имеет второй порядок:The essence of the method is illustrated by the example of four-element MIS, the schemes of which contain two reactive and two resistive elements. The transfer function of the measuring circuit with a four-element MIS has a second order:
Для измерения четырех параметров требуется импульс напряжения кубичной формы, изменяющегося по закону функции третьей степени времени:To measure four parameters, a cubic voltage pulse is required, which varies according to the law of the function of the third degree of time:
Операторное изображение (6) напряжения на измеряемом двухполюснике приводим к видуThe operator image (6) of the voltage across the measured two-terminal network is reduced to
Обобщенные параметры многоэлементного двухполюсника H0, H1, H2, H3 равныThe generalized parameters of the multi-element bipolar H 0 , H 1 , H 2 , H 3 equal
Принужденная составляющая напряжения, которая устанавливается на многоэлементном двухполюснике после окончания переходного процесса в измерительной цепи, содержит сумму импульсов кубичной, квадратичной, линейно изменяющейся и прямоугольной форм:The forced component of the voltage, which is installed on the multi-element two-terminal network after the end of the transition process in the measuring circuit, contains the sum of the pulses of cubic, quadratic, linearly changing and rectangular shapes:
Амплитуды импульсов каждой формы можно выразить через обобщенные параметры H0, Н1, Н2, Н3.The amplitudes of the pulses of each form can be expressed in terms of the generalized parameters H 0 , H 1 , H 2 , H 3 .
Таким образом, если определить амплитуды импульсов, входящих в состав сигнала реакции измерительной цепи, любым из известных методов измерения (компенсации, мостовым, по совокупности отсчетов), то, используя их значения, можно вычислить электрические параметры элементов двухполюсника. Предлагаемый способ основан на N-кратном дифференцировании выходного напряжения генератора и напряжения на измеряемом двухполюснике, измерении в момент окончания входного импульса мгновенных значений выходного напряжения генератора и напряжения на измеряемом двухполюснике, а также на выходах дифференцирующих каскадов обоих каналов, вычислении частных от деления измеренных величин, определении обобщенных параметров многоэлементного двухполюсника и вычислении значений электрических параметров элементов многоэлементного двухполюсника. В рассматриваемом примере N=3.Thus, if we determine the amplitudes of the pulses that make up the reaction signal of the measuring circuit using any of the known measurement methods (compensation, bridge, based on the totality of samples), then using their values, we can calculate the electrical parameters of the two-terminal devices. The proposed method is based on N-fold differentiation of the output voltage of the generator and the voltage at the measured two-terminal network, measurement at the moment of the end of the input pulse of the instantaneous values of the output voltage of the generator and the voltage at the measured two-terminal network, as well as the outputs of the differentiating stages of both channels, calculation of the quotient from the division of the measured values, determining the generalized parameters of a multi-element bipolar and calculating the values of the electrical parameters of the elements of a multi-element bipolar snika. In this example, N = 3.
Для реализации способа коэффициенты а0 и b0 в формуле передаточной функции Н(р) должны быть отличными от нуля. Это условие обеспечивается, если для многоэлементных двухполюсников с конечным (не нулевым и не бесконечным) сопротивлением на постоянном токе в качестве образцового двухполюсника применить резистор R0 (см. фиг.2), для многоэлементных двухполюсников с нулевым сопротивлением на постоянном токе - катушку индуктивности L0 (см. фиг.3), для многоэлементных двухполюсников с бесконечным сопротивлением на постоянном токе - конденсатор С0 (см. фиг.4).To implement the method, the coefficients a 0 and b 0 in the formula for the transfer function H (p) must be non-zero. This condition is provided if for multi-element two-terminal with finite (not zero and not infinite) DC resistance as a model two-terminal, use the resistor R 0 (see figure 2), for multi-element two-terminal with zero resistance in direct current - an inductor L 0 (see figure 3), for multi-element two-terminal devices with infinite resistance to direct current - capacitor C 0 (see figure 4).
На фиг.2 представлен пример схемы четырехэлементного двухполюсника R-C-R-L типа, для которого в измерительную цепь следует включить образцовый резистор R0. В этом случае передаточная функция измерительной цепи имеет видFigure 2 presents an example circuit of a four-element two-terminal RCRL type, for which an exemplary resistor R 0 should be included in the measuring circuit. In this case, the transfer function of the measuring circuit has the form
а обобщенные параметры многоэлементного двухполюсника в соответствии сand the generalized parameters of a multi-element bipolar in accordance with
На фиг.3 приведен пример схемы четырехэлементного двухполюсника L-R-C-R типа, для которого в измерительную цепь необходимо включить образцовую индуктивность L0. В этом случае передаточная функция измерительной цепи имеет видFigure 3 shows an example of a circuit of a four-element bipolar LRCR type, for which a model inductance L 0 must be included in the measuring circuit. In this case, the transfer function of the measuring circuit has the form
и обобщенные параметры данного многоэлементного двухполюсникаand generalized parameters of this multi-element bipolar
На фиг.4 показан пример схемы четырехэлементного двухполюсника C-R-C-R типа, для которого в измерительную цепь требуется включить образцовую емкость С0. В этом случае передаточная функция измерительной цепи имеет видFigure 4 shows an example diagram of a four-element CRCR type two-terminal device, for which a sample capacitance C 0 is required to be included in the measuring circuit. In this case, the transfer function of the measuring circuit has the form
Обобщенные параметры этого многоэлементного двухполюсникаThe generalized parameters of this multi-element two-terminal device
Для измерения обобщенных параметров всех упомянутых выше четырехэлементных двухполюсников применим единый алгоритм. Напряжение питающего импульса кубической формы подается на вход первого канала дифференцирования, состоящего из трех последовательно включенных идентичных дифференцирующих каскадов 4, 5 и 6, имеющих одинаковые значения постоянной времени τ. Напряжение на выходах каждого каскада имеет форму квадратичного, линейного и прямоугольного импульсов соответственно:To measure the generalized parameters of all the four-element two-terminal circuits mentioned above, we use a single algorithm. The voltage of the supply pulse of a cubic shape is fed to the input of the first differentiation channel, which consists of three sequentially connected identical
Напряжение (13) на измеряемом двухполюснике uмдп(t) подается на вход второго канала дифференцирования, состоящего из трех последовательно включенных идентичных дифференцирующих каскадов 7, 8 и 9, имеющих такие же значения постоянной времени т, как и в первом канале. Напряжение на выходах этих дифференцирующих каскадов соответственно равныThe voltage (13) at the measured two-terminal terminal u mdp (t) is supplied to the input of the second differentiation channel, which consists of three identical differentiating
Видно, что отношение напряжений (26) и (23) на выходах третьих дифференцирующих каскадов равно параметру Н0:It is seen that the ratio of stresses (26) and (23) at the outputs of the third differentiating stages is equal to the parameter H 0 :
Отношение амплитудных значений напряжений (25) и (22) на выходах вторых дифференцирующих каскадов в момент окончания импульса (t=tи) равноThe ratio of the amplitude values of voltages (25) and (22) at the outputs of the second differentiating stages at the end of the pulse (t = t and ) is
и позволяет определить параметр Н1:and allows you to determine the parameter H 1 :
Отношение амплитудных значений напряжений (24) и (21) на выходах первых дифференцирующих каскадов в момент окончания импульса (t=tи) равноThe ratio of the amplitude values of the voltages (24) and (21) at the outputs of the first differentiating stages at the end of the pulse (t = t and ) is
что позволяет определить параметр Н2:which allows to determine the parameter H 2 :
И, наконец, отношение амплитудных значений напряжений (13) и (10) на входах первых дифференцирующих каскадов в момент окончания импульса (t=tи) равноAnd finally, the ratio of the amplitude values of the voltages (13) and (10) at the inputs of the first differentiating stages at the end of the pulse (t = t and ) is
Из выражения (32) можно определить параметр Н3:From the expression (32), you can determine the parameter H 3 :
Как видно, процедура определения обобщенных параметров H0, H1, Н2, Н3 имеет универсальный характер и не привязана к конкретной модели пассивного многоэлементного двухполюсника. Кроме того, в выражения (27), (29), (31), (33) для обобщенных параметров не входит значение амплитуды питающих импульсов и, следовательно, устраняются погрешности измерений, обусловленные ее нестабильностью.As you can see, the procedure for determining the generalized parameters H 0 , H 1 , H 2 , H 3 is universal in nature and is not tied to a specific model of a passive multi-element bipolar. In addition, expressions (27), (29), (31), (33) for the generalized parameters do not include the value of the amplitude of the supply pulses and, therefore, the measurement errors due to its instability are eliminated.
На заключительном этапе вычисляют электрические параметры элементов измеряемого объекта, используя конкретные формулы, связывающие значения обобщенных параметров данного многоэлементного двухполюсника с электрическими параметрами его элементов. Для рассмотренных выше примеров двухполюсников это формулы (16), (18) и (20).At the final stage, the electrical parameters of the elements of the measured object are calculated using specific formulas that relate the values of the generalized parameters of this multi-element bipolar to the electrical parameters of its elements. For the two-terminal examples considered above, these are formulas (16), (18) and (20).
Проиллюстрируем применение предложенного способа на примере измерительной цепи, представленной на фиг.2. Пусть электрические параметры образцового резистора и объекта измерений имеют значения:We illustrate the application of the proposed method on the example of the measuring circuit shown in figure 2. Let the electrical parameters of the reference resistor and the measurement object have the following values:
R0=2 кОм; R1=2 кОм; R2=1 кОм; C1=10 нФ; L1=20 мГн.R 0 = 2 kΩ; R 1 = 2 kΩ; R 2 = 1 kΩ; C 1 = 10 nF; L 1 = 20 mH.
Длительность импульсов tи=100 мкс; амплитуда Um=10 В. Постоянная времени дифференцирующего каскада τ=20 мкс.Pulse duration t i = 100 μs; amplitude U m = 10 V. The time constant of the differentiating cascade is τ = 20 μs.
После подстановки этих данных в (16) получим значения обобщенных параметровAfter substituting these data in (16), we obtain the values of the generalized parameters
Н0=0,5; H1=-5 мкс; H2=100 мкс2; Н3=-100 мкс3 H 0 = 0.5; H 1 = -5 μs; H 2 = 100 μs 2 ; H 3 = -100 μs 3
и соответствующие им амплитуды напряжений в момент окончания импульсаand their corresponding voltage amplitudes at the end of the pulse
Проверяем работу алгоритма вычисления обобщенных параметров по результатам измерения указанных выше амплитуд:We check the operation of the algorithm for calculating the generalized parameters by measuring the above amplitudes:
отсюда H1=-5 мкс;hence H 1 = -5 μs;
отсюда H2=100 мкс2;hence H 2 = 100 μs 2 ;
отсюда H3=-100 мкс3.hence H 3 = -100 μs 3 .
Как видно, результаты вычисления обобщенных параметров совпадают с исходными данными. Теперь остается вычислить значения электрических параметров двухполюсника. Из формул (16) находим:As you can see, the results of calculating the generalized parameters coincide with the original data. Now it remains to calculate the electrical parameters of the two-terminal network. From formulas (16) we find:
Значения электрических параметров измеряемого многоэлементного двухполюсника совпадают с исходными данными, что подтверждает справедливость аналитических выражений, на основе которых построен предложенный способ.The electrical parameters of the measured multi-element bipolar coincide with the initial data, which confirms the validity of the analytical expressions on the basis of which the proposed method is built.
Следует отметить, что при реализации данного способа источником погрешности измерений может стать неидентичность первого и второго дифференциаторов. Указанную погрешность можно устранить, применив одноканальный дифференциатор с коммутацией входа первого дифференцирующего каскада либо к выходу генератора питающих импульсов, либо к выходу измерительной цепи.It should be noted that when implementing this method, the source of measurement error may be the non-identity of the first and second differentiators. The indicated error can be eliminated by applying a single-channel differentiator with switching the input of the first differentiating stage either to the output of the supply pulse generator or to the output of the measuring circuit.
Схема и работа устройства измерения параметров четырехэлементного двухполюсника, реализующего предложенный способ с одноканальным дифференциатором, поясняются на фиг.5.The scheme and operation of the device for measuring the parameters of the four-element bipolar, which implements the proposed method with a single-channel differentiator, are illustrated in Fig.5.
Устройство содержит генератор 1 импульсов, формирующий последовательность импульсов напряжения кубичной формы. Генератор импульсов имеет вход синхронизации, его общая шина заземлена. Выход генератора 1 соединен с свободным полюсом образцового одноэлементного двухполюсника 2, последовательно с которым включен многоэлементный двухполюсник 3 объекта измерения (МДП). Второй полюс двухполюсника 3 заземлен. В качестве примера выбран четырехэлементный МДП с конечным сопротивлением на постоянном токе, поэтому двухполюсник 2 представлен образцовым резистором. Устройство измерения содержит один канал дифференцирования, состоящий из трех последовательно соединенных дифференцирующих каскадов 4, 5 и 6, микропроцессорный контроллер 10 (МПК), а также аналоговый коммутатор 11, четыре устройства выборки и хранения (УВХ) 12, 13, 14 и 15, четыре аналого-цифровых преобразователя (АЦП) 16, 17, 18 и 19.The device contains a
Вход синхронизации генератора 1 соединен с выходом синхронизации МПК 10. Первый аналоговый вход коммутатора 11 подключен к точке соединения выхода генератора 1 со свободным полюсом образцового двухполюсника 2, второй аналоговый вход коммутатора 11 объединен с общей точкой соединения образцового двухполюсника 2 и многоэлементного двухполюсника 3. Выход коммутатора 11 подключен к входу первого дифференцирующего каскада 4 и к входу первого УВХ 12; цифровой вход аналогового коммутатора 11 соединен с выходом сигнала управления коммутацией МПК 10. Выход первого дифференцирующего каскада 4 соединен с входом второго дифференцирующего каскада 5 и входом второго УВХ 13. Выход второго дифференцирующего каскада 5 соединен с входом третьего дифференцирующего каскада 6 и входом третьего УВХ 14. Выход третьего дифференцирующего каскада 6 соединен с входом четвертого УВХ 15. Выход первого УВХ 12 подключен к аналоговому входу первого АЦП 16. выход второго УВХ 13 - к аналоговому входу второго АЦП 17, выход третьего УВХ 14 - к аналоговому входу третьего АЦП 18, выход четвертого УВХ 15 - к аналоговому входу четвертого АЦП 19. Цифровые выходы АЦП 16, 17, 18 и 19 соединены с шиной данных МПК 10. Сигналы управления от МПК 10 подаются на генератор 1 импульсов напряжения (сигнал синхронизации), на устройства выборки-хранения 12, 13, 14 и 15 (сигналы синхронизации выборки) и на АЦП 16, 17, 18 и 19 (считывание цифрового кода соответствующего напряжения).The synchronization input of the
Устройство работает следующим образом. По сигналу управления коммутацией, поступающему с выхода МПК 10 на цифровой вход аналогового коммутатора 11, вход первого дифференцирующего каскада 4 подключается к выходу генератора 1, затем по сигналу синхронизации из МПК 10 генератор 1 вырабатывает импульс напряжения кубической формы (10). По истечении длительности импульса по сигналу синхронизации выборки, поступающему из МПК 10 на цифровые входы УВХ 12, 13, 14 и 15, первое УВХ 12 запоминает амплитуду напряжения Uимп.m на выходе генератора импульсов 1, второе УВХ 13 - амплитуду напряжения U11.m на выходе первого дифференцирующего каскада 4, третье УВХ 14 - амплитуду напряжения U12.m на выходе второго дифференцирующего каскада 5, четвертое УВХ 15 - амплитуду напряжения U13.m на выходе третьего дифференцирующего каскада 6. Затем по сигналу считывания, поступающему из МПК 10 на цифровые входы АЦП 16, 17, 18 и 19, происходит считывание кодированных значений напряжений Uимп.m, U11.m, U12.m и U13.m соответственно, и указанные значения запоминаются в оперативной памяти МПК.The device operates as follows. According to the switching control signal coming from the output of the
Затем по сигналу управления коммутацией на цифровом входе аналогового коммутатора 11 последний подключает вход первого дифференцирующего каскада 4 к общей точке соединения образцового двухполюсника 2 и многоэлементного двухполюсника 3, и по сигналу синхронизации из МПК 10 генератор 1 вырабатывает очередной импульс напряжения кубической формы. Устройства выборки-хранения 12, 13, 14, 15 и аналого-цифровые преобразователи 16, 17, 18, 19 осуществляют считывание и кодирование значений напряжений Uмдп.m, U21.m, U22.m и U23.m соответственно.Then, according to the switching control signal at the digital input of the analog switch 11, the latter connects the input of the first differentiating
После этого микропроцессорный контроллер 10 с помощью формул (27), (29), (31) и (33) вычисляет обобщенные параметры многоэлементного двухполюсника Н0, Н1, Н2, Н3, после чего вычисляет электрические параметры каждого элемента измеряемого двухполюсника, используя аналитические выражения, которые связывают обобщенные параметры конкретного объекта измерения с электрическими параметрами его элементов.After that, the
Применение одноканального дифференциатора с коммутируемым входом позволяет устранить погрешности измерений, обусловленные неточностью постоянной времени у разных дифференцирующих каскадов.The use of a single-channel differentiator with a switched input allows eliminating measurement errors due to inaccuracy of the time constant of different differentiating stages.
Таким образом, предлагаемые способ и устройство существенно увеличивают количество вариантов измеряемых многоэлементных пассивных двухполюсников. Применение дифференцирования напряжения питающих импульсов и напряжения на измеряемом двухполюснике позволяет устранить погрешности, обусловленные нестабильностью амплитуды сигнала возбуждения измерительной цепи, а использование одноканального дифференциатора устраняет влияние постоянной времени дифференцирующих каскадов на результаты измерения. Использование обобщенных параметров многоэлементного двухполюсника позволяет упростить и унифицировать процедуру вычисления электрических параметров элементов двухполюсников разнообразной конфигурации схемы замещения.Thus, the proposed method and device significantly increase the number of variants of the measured multi-element passive two-terminal devices. The use of differentiation of the voltage of the supply pulses and the voltage at the measured two-terminal network allows to eliminate errors caused by the instability of the amplitude of the excitation signal of the measuring circuit, and the use of a single-channel differentiator eliminates the influence of the time constant of the differentiating cascades on the measurement results. Using the generalized parameters of a multi-element two-terminal network allows us to simplify and unify the procedure for calculating the electrical parameters of elements of two-terminal networks of various configurations of the equivalent circuit.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2144195, G01R 17/10. Мостовой измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников. / В.И.Иванов, Г.И.Передельский, опубл. 2000, Бюл. №1.1. RF patent No. 2144195, G01R 17/10. Bridge meter of parameters of multi-element passive two-terminal devices. / V.I. Ivanov, G.I. Peredelsky, publ. 2000, Bull. No. 1.
2. Патент РФ №2180966, G01R 27/26. Способ определения параметров двухполюсников. / М.Р.Сафаров, Л.В.Сарваров, Ю.Д.Коловертнов, Г.Ю.Коловертнов, опубл. 27.03.2002 (прототип).2. RF patent No. 2180966, G01R 27/26. A method for determining the parameters of bipolar. / M.R.Safarov, L.V. Sarvarov, Yu.D. Kolovertnov, G.Yu. Kolovertnov, publ. 03/27/2002 (prototype).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010107720/28A RU2422838C1 (en) | 2010-03-02 | 2010-03-02 | Method and device to measure parameters of multiple dipoles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010107720/28A RU2422838C1 (en) | 2010-03-02 | 2010-03-02 | Method and device to measure parameters of multiple dipoles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2422838C1 true RU2422838C1 (en) | 2011-06-27 |
Family
ID=44739366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010107720/28A RU2422838C1 (en) | 2010-03-02 | 2010-03-02 | Method and device to measure parameters of multiple dipoles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2422838C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2509311C1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-03-10 | Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Bridge metre of parameters of passive multielement rlc dipoles |
| RU2556301C2 (en) * | 2013-07-23 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) | Meter of parameters of multi-element rlc-dipoles |
| RU2714954C1 (en) * | 2019-06-11 | 2020-02-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Method of determining parameters of multielement two-terminal networks |
-
2010
- 2010-03-02 RU RU2010107720/28A patent/RU2422838C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2509311C1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-03-10 | Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) | Bridge metre of parameters of passive multielement rlc dipoles |
| RU2556301C2 (en) * | 2013-07-23 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗ ГУ) | Meter of parameters of multi-element rlc-dipoles |
| RU2714954C1 (en) * | 2019-06-11 | 2020-02-21 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" | Method of determining parameters of multielement two-terminal networks |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100523832C (en) | Methods and apparatus for phase compensation in electronic energy meters | |
| JPH0260986B2 (en) | ||
| RU2422838C1 (en) | Method and device to measure parameters of multiple dipoles | |
| RU2390787C1 (en) | Tester of multiple-element passive bipoles | |
| RU2434234C1 (en) | Method of determining parameters of multielement two-terminal networks and device for implementing said method | |
| RU2390785C1 (en) | Method of measuring parametres of multielement passive two-terminal networks and device for implementing said method | |
| US11057047B2 (en) | Ratiometric gain error calibration schemes for delta-sigma ADCs with capacitive gain input stages | |
| RU2466412C2 (en) | Device for measuring parameters of multielement passive two-terminal networks | |
| CN106289043A (en) | A kind of capacitive distance measuring method, device and calibrating method thereof | |
| CN116148728A (en) | Device and method for measuring impulse magnetic field distortion of impact magnet | |
| WO1985004005A1 (en) | Measurement using electrical transducers | |
| RU2556301C2 (en) | Meter of parameters of multi-element rlc-dipoles | |
| CN113433502A (en) | Capacitance and inductance tester calibration method and device based on waveform simulation | |
| RU2639622C2 (en) | Weber-ampere characteristics measuring device for electrical devices | |
| RU2463614C1 (en) | BRIDGE GAUGE OF n-ELEMENT BIPOLES PARAMETERS | |
| RU2631540C1 (en) | Bridge meter of n-element two-pole parameters | |
| RU2499263C1 (en) | Bridge meter of parameters of multi-element rlc dipoles | |
| JP2587970B2 (en) | Impedance measuring device | |
| RU2615014C1 (en) | Apparatus for measuring parameters of multi-element rlc two-terminal networks | |
| RU2579868C1 (en) | Method of measuring weber-ampere characteristics of electrotechnical article and device therefor | |
| RU2499269C1 (en) | Metre of parameters of dipole rlc circuits | |
| CN220650862U (en) | Current calibration circuit for current sense amplifier | |
| CN219349111U (en) | Ultra-low error high-precision measurement system for dual-channel voltage signal source | |
| RU2156982C1 (en) | Device for measuring parameters of dipoles | |
| SU746332A1 (en) | Apparatus for time-pulse converting |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120303 |