RU2488130C2 - Сканирующий измеритель параметров cg-двухполюсников - Google Patents
Сканирующий измеритель параметров cg-двухполюсников Download PDFInfo
- Publication number
- RU2488130C2 RU2488130C2 RU2011126574/28A RU2011126574A RU2488130C2 RU 2488130 C2 RU2488130 C2 RU 2488130C2 RU 2011126574/28 A RU2011126574/28 A RU 2011126574/28A RU 2011126574 A RU2011126574 A RU 2011126574A RU 2488130 C2 RU2488130 C2 RU 2488130C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- comparator
- measuring circuit
- conductivity
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения эквивалентных параметров CG-двухполюсников. Сканирующий измеритель параметров CG-двухполюсников содержит амплитудный детектор, индикаторы проводимости и емкости, интегратор, компаратор, генератор высокой частоты, соединенный через преобразователь напряжение-ток с измерительной цепью, к сигнальному входу которой и к общему проводу подключен измеряемый двухполюсник. Дополнительно введены пиковый детектор, дифференциатор, таймер, генератор прямоугольных импульсов, решающее устройство, модулирующий конденсатор. К выходу измерительной цепи подключен индикатор проводимости через пиковый детектор, первый вход компаратора - через амплитудный детектор и дифференциатор, второй вход компаратора соединен с общим проводом, выход - с первым входом таймера, второй вход которого соединен с первым выходом генератора прямоугольных импульсов, выход - со входом решающего устройства, первый выход решающего устройства соединен с управляющим входом измерительной цепи, второй - с индикатором емкости, а второй выход генератора прямоугольных импульсов соединен через интегратор с управляющим входом модулирующего конденсатора. Технический результат изобретения - повышение разрешающей способности по реактивной составляющей адмитанса CG-двухполюсников, а также уменьшение погрешности измерений. 2 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения эквивалентных параметров CG-двухполюсников с повышенными диэлектрическими потерями и может быть использовано в системах производственного контроля электрорадиоэлементов и технологического контроля диссипативных веществ и сред.
Известен автоматический измеритель составляющих проводимости CG-двухполюсников, содержащий генератор высокочастотных колебаний, измерительный контур, включающий катушку индуктивности, управляемый конденсатор, модулирующий конденсатор, ключ, регулируемый аттенюатор, контролируемый двухполюсник, синхронный детектор, измерительный усилитель, блок динамического слежения, блоки контроля активной проводимости и емкости, фазовращатель [А.с. №924616 СССР, заявл. 02.10.80, опубл. 30.04.82].
Недостатком данного устройства является низкая помехоустойчивость, вызванная переходными процессами в измерительном контуре при работе ключа.
Наиболее близким решением к предлагаемому устройству является измеритель параметров диссипативных CG-двухполюсников, содержащий компаратор, амплитудные детекторы, индикатор проводимости, генератор высокой частоты, соединенный через преобразователь напряжение-ток с измерительной цепью, к информационному и общему входам которой подключен измеряемый CG-двухполюсник, а к управляющему входу - интегратор и индикатор емкости [Патент РФ №2314544, заявл. 14.04.2006, опубл. 10.01.2008].
Недостатком этого устройства является снижение разрешающей способности по реактивной составляющей адмитанса CG-двухполюсника, при возрастании погрешности измерения фазы.
Задачей изобретения является повышение разрешающей способности по реактивной составляющей адмитанса CG-двухполюсника.
Поставленная задача достигается тем, что в сканирующий измеритель параметров CG-двухполюсников, содержащий амплитудный детектор, индикаторы проводимости и емкости, интегратор, компаратор, генератор высокой частоты, соединенный через преобразователь напряжение-ток с измерительной цепью, к сигнальному входу которой и к общему проводу подключен измеряемый двухполюсник, дополнительно введены пиковый детектор, дифференциатор, таймер, генератор прямоугольных импульсов, решающее устройство, модулирующий конденсатор, причем к выходу измерительной цепи индикатор проводимости подключен через пиковый детектор, первый вход компаратора - через амплитудный детектор и дифференциатор, второй вход компаратора соединен с общим проводом, выход - с первым входом таймера, второй вход которого соединен с первым выходом генератора прямоугольных импульсов, выход - со входом решающего устройства, первый выход решающего устройства соединен с управляющим входом измерительной цепи, второй - с индикатором емкости, а второй выход генератора прямоугольных импульсов соединен через интегратор с управляющим входом модулирующего конденсатора.
На фигуре 1 изображена схема сканирующего измерителя параметров CG-двухполюсников; на фиг.2 - сканированная резонансная характеристика.
Сканирующий измеритель параметров CG - двухполюсников содержит генератор высокой частоты 1, соединенный через преобразователь напряжение-ток 2 с измерительной цепью 3. Измеряемый двухполюсник 4 подключен к сигнальному входу и общему проводу измерительной цепи 3. Первый выход измерительной цепи 3 соединен через пиковый детектор 5 с индикатором проводимости 6, второй - через амплитудный детектор 7 и дифференциатор 8 - с первым входом компаратора 9, второй вход которого соединен с общим проводом. Выход компаратора 9 соединен с первым входом таймера 10, выход которого соединен с входом решающего устройства 11. Первый выход решающего устройства 11 соединен с управляющим входом измерительной цепи 3, второй - с индикатором емкости 12. Первый выход генератора прямоугольных импульсов 13 соединен с вторым входом таймера 10, второй - через интегратор 14 с управляющим входом модулирующего конденсатора 15.
Устройство работает следующим образом.
Функция преобразования ток I - напряжение U измерительной цепи 3 имеет вид
где комплексная проводимость равна
где
- эквивалентная активная проводимость индуктивной ветви,
- эквивалентная индуктивная проводимость, r - активное сопротивление катушки индуктивности, G - измеряемая проводимость,
- эквивалентная емкость, определяемая суммой начальной емкости C0, емкости варикапа СB и измеряемой емкости С.
Модуль комплекса (2)
фаза
При ωCЭ=bL в измерительной цепи наступает резонанс, при котором фаза
а модуль комплекса
В результате выходное напряжение по (1) достигает максимума, в котором не зависит от реактивной проводимости измерительной цепи:
При фиксированной амплитуде питающего тока и активной проводимости индуктивной ветви gL это напряжение определяется только измеряемой проводимостью G, т.е. инвариантно к емкости CG-двухполюсника.
Для поиска резонанса к измерительной цепи подключен модулирующий конденсатор 15. На управляющий вход этого конденсатора подается экспоненциально изменяющееся пилообразное напряжение, которое формируется интегрированием в блоке 14 импульсов, снимаемых со второго выхода генератора прямоугольных импульсов 13.
На этапе экспоненциального спада управляющего импульса временная зависимость емкости Cв2(t) модулирующего конденсатора близка к линейной, поэтому периодическое изменение этой емкости приводит к формированию на выходе измерительной цепи 3 переменного напряжения, огибающая которого отражает резонансную характеристику в виде периодической функции времени (фиг.2). Амплитудным детектором 7 огибающая восстанавливается, в результате формируется переменное напряжение в виде периодически повторяющейся с частотой модуляции сканированной резонансной характеристики (фиг.2).
На фигуре 2 сканированная характеристика K1(t) получена на частоте f=10 МГц при r=1 Ом, R=1 кОм, L=1,7 мкГн, С=80 пФ, G=0 и Gx=1 мСм. Кривая K2(t) получена также при емкости С=80 пФ, но при проводимости Gx=2 мСм. Видно, что изменение проводимости Gx, шунтирующей контур, отражается изменением амплитуды сканированной характеристики, но не приводит к временному сдвигу резонанса, что обеспечивает инвариантность Gx=inv(Cx). Положение максимума функций K(t) определяется только величиной Сх, что обеспечивает определение Сх=inv(Gx). Наиболее отчетливо изменение емкости контура проявляется во временном сдвиге склонов резонансных характеристик.
Для повышения точности контроля положения ветвей сканированной характеристики следует перейти от временной функции резонансной характеристики к ее производной, для чего напряжение с выхода амплитудного детектора 7 дифференцируется в блоке 8. На фиг.2 приведен один период продифференцированной сканированной характеристики D(t) на выходе дифференциатора 8. В момент прохождения резонанса функция D(t) обращается в ноль. Следовательно, достаточно зафиксировать компаратором 9 моменты перехода характеристик D(t) через ноль (для чего второй вход компаратора соединен с общим проводом), чтобы принять решение о вхождении в этот момент времени измерительной цепи 3 в резонанс. С этой целью прямоугольные импульсы с выхода компаратора 9 вводятся на первый вход таймера 10, на второй вход которого поступают импульсы с генератора прямоугольных импульсов 13. Выходное напряжение таймера поступает на вход решающего устройства 11. Решающее устройство 11 при отключенном измеряемом двухполюснике 4 (режим холостого хода) устанавливает на управляющем входе измерительной цепи 3 напряжение U0, при котором емкость Св1ХХ+C0=C1 вводит измерительную цепь 3 в резонанс в момент времени
где t0 - момент перехода управляющего импульса с фронта на срез, принимаемый за начала отсчета, τ0 - сдвиг во времени момента наступления резонанса, соответствующий холостому ходу измерительной цепи 3. На индикаторе емкости 12 решающее устройство формирует отсчет 0.
При подключении измеряемого двухполюсника 4 его емкость Сх увеличивает емкость измерительной цепи 3 до С1+Сх, что сопровождается уменьшением временного сдвига, фиксируемого таймером 10 до τ1<τ0. Для восстановления исходного значения С1 эквивалентной емкости нагруженной измерительной цепи 3 решающее устройство 11 увеличивает напряжение на ее управляющем входе до тех пор, пока не будет восстановлено равенство τ1=τ0. При этом емкость конденсатора Св1 уменьшается до значения Св1н, при котором компенсируется дополнительная емкость Сх. Разность
следовательно, компенсирующее напряжение, сформированное решающим устройством 11, может использоваться для индикации измеряемой емкости Сх. Для этого решающее устройство 11 должно ввести на проградуированный в единицах емкости индикатор 12 напряжение, пропорциональное Сx.
Информация о проводимости Gx содержится в амплитуде сигнала, снимаемого с контура, поэтому в канал измерения проводимости Gх включен пиковый детектор 5. На выходе блока в соответствии с (10) постоянное напряжение в режиме холостого хода равно
где G0 - начальная эквивалентная активная проводимость ненагруженной измерительной цепи 3. При подключении измеряемого двухполюсника 4 после восстановления резонанса напряжение на выходе пикового детектора 5
Отношение
Из (16) следует функция измерительного преобразования индикатора проводимости 6:
где g=G0+gL - параметр, определяемый при градуировке измерителя.
Таким образом, предложенное устройство позволяет инвариантно измерять Cx и Gx в режиме сканирования передаточной характеристики измерительной цепи, что, в отличие от известных технических решений, повышает точность измерений на 10…15% и обеспечивает цифровую обработку сигналов во всех звеньях измерительных цепей.
Claims (1)
- Сканирующий измеритель параметров CG-двухполюсников, содержащий амплитудный детектор, индикаторы проводимости и емкости, интегратор, компаратор, генератор высокой частоты, соединенный через преобразователь напряжение-ток с измерительной цепью, к сигнальному входу которой и к общему проводу подключен измеряемый двухполюсник, отличающийся тем, что дополнительно введены пиковый детектор, дифференциатор, таймер, генератор прямоугольных импульсов, решающее устройство, модулирующий конденсатор, к выходу измерительной цепи подключен индикатор проводимости через пиковый детектор, первый вход компаратора - через амплитудный детектор и дифференциатор, второй вход компаратора соединен с общим проводом, выход - с первым входом таймера, второй вход которого соединен с первым выходом генератора прямоугольных импульсов, выход - со входом решающего устройства, первый выход решающего устройства соединен с управляющим входом измерительной цепи, второй - с индикатором емкости, а второй выход генератора прямоугольных импульсов соединен через интегратор с управляющим входом модулирующего конденсатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011126574/28A RU2488130C2 (ru) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | Сканирующий измеритель параметров cg-двухполюсников |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011126574/28A RU2488130C2 (ru) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | Сканирующий измеритель параметров cg-двухполюсников |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011126574A RU2011126574A (ru) | 2013-01-10 |
RU2488130C2 true RU2488130C2 (ru) | 2013-07-20 |
Family
ID=48791358
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011126574/28A RU2488130C2 (ru) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | Сканирующий измеритель параметров cg-двухполюсников |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2488130C2 (ru) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3746975A (en) * | 1971-08-20 | 1973-07-17 | Drexelbrook Controls | Measuring characteristics of materials by using susceptive and conductive components of admittance |
US4090408A (en) * | 1976-10-12 | 1978-05-23 | Hedrick Geoffrey S | Fluid quantity indicator |
US4146834A (en) * | 1974-09-19 | 1979-03-27 | Drexelbrook Controls, Inc. | Admittance measuring system for monitoring the condition of materials |
SU924616A1 (ru) * | 1980-10-02 | 1982-04-30 | За витель | Автоматический измеритель составл ющих проводимости с G-двухполюсников |
SU978075A1 (ru) * | 1981-06-23 | 1982-11-30 | Предприятие П/Я Г-4605 | Автоматический диэлькометр |
US4499766A (en) * | 1982-08-25 | 1985-02-19 | Berwind Corporation | Capacitance-type material level indicator |
RU2260190C1 (ru) * | 2004-02-06 | 2005-09-10 | Ижевский государственный технический университет | Релаксационный измеритель параметров cg-двухполюсников |
RU2270455C2 (ru) * | 2003-01-24 | 2006-02-20 | Ижевский государственный технический университет | Измеритель составляющих cg-двухполюсников |
RU2314544C1 (ru) * | 2006-04-14 | 2008-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет" | Измеритель параметров диссипативных cg-двухполюсников |
-
2011
- 2011-06-28 RU RU2011126574/28A patent/RU2488130C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3746975A (en) * | 1971-08-20 | 1973-07-17 | Drexelbrook Controls | Measuring characteristics of materials by using susceptive and conductive components of admittance |
US4146834A (en) * | 1974-09-19 | 1979-03-27 | Drexelbrook Controls, Inc. | Admittance measuring system for monitoring the condition of materials |
US4146834B1 (ru) * | 1974-09-19 | 1992-09-22 | Drexelbrook Controls | |
US4090408A (en) * | 1976-10-12 | 1978-05-23 | Hedrick Geoffrey S | Fluid quantity indicator |
SU924616A1 (ru) * | 1980-10-02 | 1982-04-30 | За витель | Автоматический измеритель составл ющих проводимости с G-двухполюсников |
SU978075A1 (ru) * | 1981-06-23 | 1982-11-30 | Предприятие П/Я Г-4605 | Автоматический диэлькометр |
US4499766A (en) * | 1982-08-25 | 1985-02-19 | Berwind Corporation | Capacitance-type material level indicator |
RU2270455C2 (ru) * | 2003-01-24 | 2006-02-20 | Ижевский государственный технический университет | Измеритель составляющих cg-двухполюсников |
RU2260190C1 (ru) * | 2004-02-06 | 2005-09-10 | Ижевский государственный технический университет | Релаксационный измеритель параметров cg-двухполюсников |
RU2314544C1 (ru) * | 2006-04-14 | 2008-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет" | Измеритель параметров диссипативных cg-двухполюсников |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Мишков М.Ю. Разработка диэлькометрических измерительных преобразователей для систем экологического мониторинга пресноводных сред. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ижевск, 2009. с.13. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011126574A (ru) | 2013-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11125784B2 (en) | Correcting for a gain error resulting from the position of a pole of zero in a transfer function of a system | |
WO2007044191A2 (en) | High resolution and wide dynamic range integrator | |
RU2391677C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости и сопротивления в двоичный код | |
CN101419182A (zh) | 土壤水分测量传感器及其测量方法 | |
CN100425995C (zh) | 电能计量中的防潜动电路和防潜动方法 | |
CN102680803A (zh) | 基于参考负载温度实时监测的微波狄克辐射计 | |
RU2488130C2 (ru) | Сканирующий измеритель параметров cg-двухполюсников | |
RU2314544C1 (ru) | Измеритель параметров диссипативных cg-двухполюсников | |
US10866133B2 (en) | Capacitive limit level switch | |
CN109743022A (zh) | 一种改善晶体振荡器老化漂移率的方法 | |
CN103163526A (zh) | 一种超声多普勒测速仪 | |
CN101968514A (zh) | 一种电容变化检测方法 | |
CN1184939A (zh) | 实时定标微波辐射计 | |
CN110927504A (zh) | 一种基于lcr的组合网络的分析方法、装置及设备 | |
CN115902372B (zh) | 一种直流电压的测量方法、装置、电子设备及存储介质 | |
RU2546713C1 (ru) | Микроконтроллерный измерительный преобразователь емкости и сопротивления в двоичный код | |
CN103048364A (zh) | 一种基于rc网络频率特性的土壤含水量测量装置和方法 | |
RU2260190C1 (ru) | Релаксационный измеритель параметров cg-двухполюсников | |
RU2753830C1 (ru) | Способ измерения положения границы раздела двух жидкостей в емкости | |
US11841386B2 (en) | Apparatus for and method of correcting for a gain error resulting from the position of a pole or zero in a transfer function and to a current measurement device including such an apparatus | |
Simonson et al. | A comparison of power measuring systems | |
Babu et al. | An FFT based readout scheme for passive LC sensors | |
RU2391675C1 (ru) | Способ и устройство измерения параметров многоэлементных двухполюсников | |
RU2354980C2 (ru) | Способ определения диэлектрической постоянной диэлектрического продукта | |
US3417328A (en) | In-circuit inductance measuring circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170629 |