RU2495441C2

RU2495441C2 - Measuring device of parameters of bipoles

Info

Publication number: RU2495441C2
Application number: RU2012100528/28A
Authority: RU
Inventors: Геннадий Иванович Передельский
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2013-10-10
Also published as: RU2012100528A

Abstract

FIELD: measurement equipment.

SUBSTANCE: device includes a series connected pulse generator with change of voltage during duration of pulses as per the law of power functions, a metering circuit, an analogue adder and a null indicator. Also, a bridge measuring device of parameters of bipoles includes sets of elements from a communication line for an informative signal, a communication line for feed pulses from the pulse generator, two additional resistors, an operating amplifier and an analogue adder. At that, one of the outputs of a signal wire of the communication line for informative signal is connected to free output of resistor of the first branch of the measuring circuit; the other output of the same signal wire is connected to an inverting input of the operating amplifier; one of outputs of signal wire of the communication line for feed pulses is connected to a common output of the resistor and capacitor of the first branch of the measuring circuit; the other output of the same signal wire is connected to common output of the first output of pulse generator and resistor of the second branch of the measuring circuit; common output of inductance coil and capacitor of the same second branch is connected to inverting input of the operating amplifier; a non-signal wire of connection lines is connected to earth. The first additional resistor is connected between inverting input and output of the operating amplifier, the second additional resistor is connected between non-inverting input of the operating amplifier and earth. Operating amplifier output is connected to one of two inputs of analogue adder, and the first output of pulse generator is connected to its other input; output of analogue adder is connected to a signal input of the null indicator, and its common bus is earthed.

EFFECT: improving accuracy at remote measurements.

1 dwg

Description

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, автоматике и промышленной электронике и может быть использовано для контроля и определения параметров объектов измерения, а также физических величин посредством параметрических датчиков.The invention relates to information-measuring equipment, automation and industrial electronics and can be used to control and determine the parameters of the measurement objects, as well as physical quantities by means of parametric sensors.

Известен мостовой измеритель параметров многоэлементных пассивных двухполюсников (А.С. СССР №1157467, G01R 17/10, БИ 1985, №19), содержащий последовательно соединенные генератор импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону степенных функций, мостовую электрическую цепь и нуль-индикатор.A well-known bridge meter of the parameters of multi-element passive two-terminal devices (AS USSR No. 1157467, G01R 17/10, BI 1985, No. 19), containing a series-connected pulse generator with voltage change over their duration according to the law of power functions, a bridge electrical circuit and zero -indicator.

Недостатком его является понижение точности при дистанционных измерениях за счет сравнительно большой составляющей погрешности от паразитной емкости соединительной линии для информационного сигнала. В случае дистанционных измерений имеется соединительная линия (например, коаксиальный кабель) между мостом и объектом контроля, измерения или исследования. Объектами измерения также могут быть параметры параметрических датчиков. Эквивалентные параметры соединительной линии (в данном случае паразитные параметры) вносят соответствующие составляющие в погрешность измерения. Основная (наибольшая) из них - это составляющая погрешности от электрической емкости соединительной линии (от паразитной емкости). При измерениях на переменном токе в текущее время приведенное положение настолько обострилось, что стало представлять собой проблему дистанционных измерений, что обосновано в статье - Соловьев А.Л. Развитие компенсационно-мостовых методов построения измерительных преобразователей для емкостных и индуктивных датчиков. Приборы и системы управления, 1995, №6, стр.20, второй столбец, вторая половина предпоследнего абзаца. Это, в частности, объясняется тем, что распространение получили малогабаритные и миниатюрные датчики, которые соответственно имеют малые значения информативных параметров. Такие значения становятся косвенно сопоставимыми со значениями емкостей соединительных линий для информационных сигналов. В частности, емкостный датчик может иметь значения в районе единиц и десятка пФ, что приведено в вышеназванной статье на стр.23, последний абзац.Its disadvantage is a decrease in accuracy during remote measurements due to the relatively large error component from the stray capacitance of the connecting line for the information signal. In the case of remote measurements, there is a connecting line (for example, a coaxial cable) between the bridge and the object of control, measurement or research. Parameters of parametric sensors can also be objects of measurement. The equivalent parameters of the connecting line (in this case, spurious parameters) introduce the corresponding components into the measurement error. The main (largest) of them is the component of the error from the electrical capacitance of the connecting line (from the stray capacitance). When measuring with alternating current, the current situation has become so aggravated that it has become a problem of remote measurements, which is justified in the article - A. Soloviev Development of compensation-bridge methods for constructing measuring transducers for capacitive and inductive sensors. Instruments and control systems, 1995, No. 6, p. 20, second column, second half of the penultimate paragraph. This, in particular, is explained by the fact that small-sized and miniature sensors, which respectively have small values of informative parameters, have gained distribution. Such values become indirectly comparable with the values of the capacities of the connecting lines for information signals. In particular, a capacitive sensor can have values in the region of units and a dozen pF, which is given in the above article on page 23, the last paragraph.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа мостовой измеритель параметров трехэлементных пассивных двухполюсников (А.С. СССР №798606, G01R 17/10, БИ 1981, №3) содержащий последовательно соединенные генератор импульсов сложной формы, мостовую электрическую цепь и индикатор равновесия (прототип).The closest in technical essence and the achieved result is a bridge meter of the parameters of three-element passive two-terminal devices selected as a prototype (AS USSR No. 798606, G01R 17/10, BI 1981, No. 3) containing a series-connected pulse generator of complex shape, a bridge electrical circuit and an equilibrium indicator (prototype).

Недостатком его является понижение точности при дистанционных измерениях за счет сравнительно большой составляющей погрешности от паразитной емкости соединительной линии для информационного сигнала.Its disadvantage is a decrease in accuracy during remote measurements due to the relatively large error component from the stray capacitance of the connecting line for the information signal.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении точности при дистанционных измерениях за счет уменьшения составляющей погрешности от емкости (паразитной) соединительной линии для информационного сигнала.The problem to which the invention is directed, is to increase accuracy in remote measurements by reducing the error component of the capacitance (spurious) of the connecting line for the information signal.

Это достигается тем, что в измеритель параметров двухполюсников, содержащий генератор импульсов, который состоит из формирователей импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону K₀t⁰, K₁t¹, K₃t³, где K₀, K₁, K₃ - постоянные коэффициенты и t - время, из коммутатора, входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, а выход подключен ко входу усилителя мощности, выход которого образует первый выход относительно «земли» генератора импульсов, из блока синхронизации, выход которого соединен со входами синхронизации формирователей импульсов, а также образует второй выход (выход синхронизации) генератора импульсов, общая шина генераторов импульсов «заземлена»; измерительную цепь, которая включает в себя первую ветвь из последовательно соединенных двух резисторов, параллельно первому из них подключена цепь из последовательно соединенных конденсатора и индуктивной катушки, и вторую ветвь из последовательно соединенных двух резисторов и катушки индуктивности, параллельно которой подключен конденсатор, свободный вывод резистора второй ветви соединен с первым выходом генератора импульсов; нуль-индикатор, вход синхронизации которого соединен со вторым выходом (выходом синхронизации) генератора импульсов, общая шина нуль-индикатора «заземлена», введена совокупность элементов из линии связи для информационного сигнала, линии связи для питающих импульсов с генератора импульсов, двух дополнительных резисторов, операционного усилителя и аналогового сумматора, один из выводов сигнального провода линии связи для информационного сигнала соединен со свободным выводом резистора первой ветви измерительной цепи, другой вывод этого сигнального провода подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, один из выводов сигнального провода линии связи для питающих импульсов соединен с общим выводом резистора и конденсатора первой ветви измерительной цепи, другой вывод этого сигнального провода подключен к общему выводу первого выхода генератора импульсов и резистора второй ветви измерительной цепи, общий вывод индуктивной катушки и конденсатора этой второй ветви подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, несигнальный проводник соединительных линий подключен к «земле», первый дополнительный резистор включен между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, второй дополнительный резистор включен между неинвертирующим входом операционного усилителя и «землей», к одному из двух входов аналогового сумматора соединен выход операционного усилителя, к другому его входу подключен первый выход генератора импульсов, выход аналогового сумматора соединен с сигнальным входом нуль-индикатора, а его общая шина «заземлена».This is achieved by the fact that a two-terminal parameter meter containing a pulse generator, which consists of pulse shapers with voltage changes over their duration according to the law K ₀ t ⁰ , K ₁ t ¹ , K ₃ t ³ , where K ₀ , K ₁ , K ₃ are constant coefficients and t is the time from the switch, the inputs of which are connected to the outputs of the pulse shapers, and the output is connected to the input of the power amplifier, the output of which forms the first output relative to the ground of the pulse generator, from the synchronization block, the output of which is connected to the inputs synchronize pulse generator, and also forms the second output (synchronization output) of the pulse generator, the common bus of the pulse generators is “grounded”; a measuring circuit, which includes the first branch of two resistors connected in series, parallel to the first of them is connected a chain of capacitor and an inductance coil connected in series, and the second branch of two resistors and an inductor connected in series, a capacitor is connected in parallel, the second output of the resistor branches connected to the first output of the pulse generator; a null indicator, the synchronization input of which is connected to the second output (synchronization output) of the pulse generator, the common bus of the zero indicator is “grounded”, a set of elements from the communication line for the information signal, the communication line for the supply pulses from the pulse generator, two additional resistors, an operational amplifier and an analog adder, one of the terminals of the signal wire of the communication line for the information signal is connected to the free terminal of the resistor of the first branch of the measuring circuit, the other terminal is of the signal wire is connected to the inverting input of the operational amplifier, one of the conclusions of the signal wire of the communication line for the supply pulses is connected to the common terminal of the resistor and capacitor of the first branch of the measuring circuit, the other terminal of this signal wire is connected to the common terminal of the first output of the pulse generator and the resistor of the second branch of the measuring circuit, the common output of the inductive coil and capacitor of this second branch is connected to the inverting input of the operational amplifier, a non-signal conductor will connect of the main lines is connected to ground, the first additional resistor is connected between the inverting input and the output of the operational amplifier, the second additional resistor is connected between the non-inverting input of the operational amplifier and the ground, the output of the operational amplifier is connected to one of the two inputs of the analog adder, to its other input the first output of the pulse generator is connected, the output of the analog adder is connected to the signal input of the zero indicator, and its common bus is “grounded”.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1).The invention is illustrated in the drawing (figure 1).

Мостовой измеритель параметров двухполюсников содержит генератор 1 импульсов, включающий в себя формирователь 2 импульсов напряжения прямоугольной формы K₀t⁰, где здесь и в дальнейшем K_i - постоянные коэффициенты, t - время, формирователь 3 импульсов линейно изменяющегося напряжения K₁t¹ и формирователь 4 импульсов кубичной формы K₃1³. Выходы каждого формирователя соединены со входами коммутатора 5, выход которого подключен ко входу усилителя 6 мощности. Выход его образует первый выход генератора импульсов. Выход блока 7 синхронизации соединен со входами (входами синхронизации) каждого формирователя импульсов, а также образует второй выход генератора импульсов (выход синхронизации). Общая шина генератора 1 заземлена.The bridge measuring device of two-terminal parameters contains a pulse generator 1, which includes a rectangular voltage generator 2 pulses K ₀ t ⁰ , where hereinafter K _i are constant coefficients, t is time, a linear voltage generator 3 pulses K ₁ t ¹ and a shaper 4 pulses of cubic form K ₃ 1 ³ . The outputs of each shaper are connected to the inputs of the switch 5, the output of which is connected to the input of the power amplifier 6. Its output forms the first output of the pulse generator. The output of the synchronization unit 7 is connected to the inputs (synchronization inputs) of each pulse shaper, and also forms the second output of the pulse generator (synchronization output). The common bus of the generator 1 is grounded.

Измерительная цепь включает в себя две ветви. Первая из них содержит последовательно соединенные резисторы 8 (R8) и 9 (R9). Параллельно резистору 8 включены последовательно соединенные конденсатор 10 (С10) и индуктивная катушка 11 (L11). Вторая ветвь содержит последовательно соединенные резистор 12 (R12), 13 (R13) и индуктивную катушку 14 (L14). Параллельно последней включен конденсатор 15 (С15). Общий вывод резистора 8 и конденсатора 10 соединен со свободным выводом резистора 12 посредством сигнального провода линии связи 16 для питающих импульсов с генератора 1. Общий вывод сигнального провода и резистора 12 соединен с первым выходом генератора импульсов 1. Свободный вывод резистора 9 соединен со свободным общим выводом индуктивной катушки 14 и конденсатора 15 посредством сигнального провода линии связи 17 для информационного сигнала. Несигнальный проводник в линиях связи 16 и 17 «заземлен».The measuring circuit includes two branches. The first of them contains series-connected resistors 8 (R8) and 9 (R9). In parallel to the resistor 8, a capacitor 10 (C10) and an inductive coil 11 (L11) are connected in series. The second branch contains a series-connected resistor 12 (R12), 13 (R13) and an inductive coil 14 (L14). In parallel with the latter, a capacitor 15 (C15) is turned on. The common terminal of the resistor 8 and the capacitor 10 is connected to the free terminal of the resistor 12 through the signal wire of the communication line 16 for supplying pulses from the generator 1. The common terminal of the signal wire and the resistor 12 is connected to the first output of the pulse generator 1. The free terminal of the resistor 9 is connected to the free common terminal the inductive coil 14 and the capacitor 15 through the signal wire of the communication line 17 for the information signal. The non-signal conductor in communication lines 16 and 17 is “grounded”.

Общий вывод сигнального провода линии связи 17 индуктивной катушки 14 и конденсатора 15 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 18. Резистор обратной связи 19 (R19) включен между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя 18. Резистор 20 (R20) включен между неинвертирующим входом операционного усилителя 18 и «землей».The common output of the signal wire of the communication line 17 of the inductive coil 14 and the capacitor 15 is connected to the inverting input of the operational amplifier 18. A feedback resistor 19 (R19) is connected between the inverting input and the output of the operational amplifier 18. A resistor 20 (R20) is connected between the non-inverting input of the operational amplifier 18 and ground.

Выход операционного усилителя 18 соединен с одним из двух входов аналогового сумматора 21. Другой вход сумматора подключен к первому выходу генератора импульсов 1. Общая шина аналогового сумматора «заземлена».The output of the operational amplifier 18 is connected to one of the two inputs of the analog adder 21. The other input of the adder is connected to the first output of the pulse generator 1. The common bus of the analog adder is “grounded”.

Выход аналогового сумматора 21 соединен с первым входом (сигнальный вход) нуль-индикатора 22. Второй вход его (вход синхронизации) подключен ко второму выходу (выходу синхронизации) генератора импульсов 1. Общая шина нуль-индикатора «заземлена».The output of the analog adder 21 is connected to the first input (signal input) of the null indicator 22. Its second input (synchronization input) is connected to the second output (synchronization output) of the pulse generator 1. The common bus of the null indicator is “grounded”.

Резистор 8, конденсатор 10 и индуктивная катушка 11 образуют объект контроля, измерения или исследования. Они также могут образовывать схему замещения датчика. Кроме того, они могут представлять собой три параметрических датчика (резистивный датчик, емкостный и индуктивный). Резисторы 9 и 12 имеют равные, известные и постоянные значения сопротивленийThe resistor 8, the capacitor 10 and the inductive coil 11 form an object of control, measurement or research. They can also form a sensor equivalent circuit. In addition, they can be three parametric sensors (resistive sensor, capacitive and inductive). Resistors 9 and 12 have equal, known and constant resistance values

$R_{9} = R_{12} = R . (1)$

R_{9} = R_{12} = R . (one)

Резистор 13, индуктивная катушка 14 и конденсатор 15 имеют известные, регулируемые значения параметров. Они являются уравновешивающими элементами. Резисторы 19 и 20 тоже имеют постоянные значения сопротивлений. Эти сопротивления равныResistor 13, inductive coil 14 and capacitor 15 have known, adjustable parameter values. They are balancing elements. Resistors 19 and 20 also have constant resistance values. These resistances are equal

$R_{20} = R R_{19} / (R + R_{19}), (2)$

R_{twenty} = R R_{19} / (R + R_{19}), (2)

$R_{19} = R \frac{K + 1}{K - 1}, (3)$

R_{19} = R \frac{K + one}{K - one}, (3)

где K - коэффициент усиления операционного усилителя 18. Вход измерительной цепи относительно «земли» образует общий вывод резистора 12 и сигнального провода линии связи 16 для питающих импульсов. Выходное напряжение измерительной цепи образуется двумя напряжениями противоположной полярности. Это выходное напряжение операционного усилителя 18 и напряжение первого выхода генератора импульсов 1. Сумма значений этих напряжений может приводиться к нулю. В исходном состоянии до прихода питающего импульса с генератора импульсов 1 реактивные элементы измерительной цепи свободны от запасов энергии, входное напряжение измерительной цепи и ее выходные напряжения равны нулю.where K is the gain of the operational amplifier 18. The input of the measuring circuit relative to the "ground" forms the common output of the resistor 12 and the signal wire of the communication line 16 for the supply pulses. The output voltage of the measuring circuit is formed by two voltages of opposite polarity. This is the output voltage of the operational amplifier 18 and the voltage of the first output of the pulse generator 1. The sum of the values of these voltages can be reduced to zero. In the initial state, before the arrival of the supply pulse from the pulse generator 1, the reactive elements of the measuring circuit are free of energy reserves, the input voltage of the measuring circuit and its output voltages are zero.

Измеритель параметров двухполюсников работает следующим образом. Вначале посредством коммутатора 5 с первого выхода генератора импульсов 1 подадим на измерительную цепь последовательность импульсов прямоугольной формы (K₀t₀). При воздействии очередного импульса в установившемся режиме в импульсе выходного напряжения сумматора 21 имеется плоская вершина в интервале времени от окончания переходного процесса и до окончания импульса. Однократной регулировкой значения сопротивления уравновешивающего резистора 13 приводим значение напряжения этой плоской вершины к нулю и тем самым выполняется первое условие равновесия.The bipolar parameters meter works as follows. First, through the switch 5 from the first output of the pulse generator 1, we apply to the measuring circuit a sequence of rectangular pulses (K ₀ t ₀ ). When the next pulse in the steady state, the pulse of the output voltage of the adder 21 has a flat peak in the time interval from the end of the transition process to the end of the pulse. By a single adjustment of the resistance value of the balancing resistor 13, we bring the voltage value of this flat peak to zero and thereby the first equilibrium condition is fulfilled.

$R_{8} R_{13} - R^{2} = 0. (4)$

R_{8} R_{13} - R^{2} = 0. (four)

Здесь и в дальнейшем отмечаем равновесие измерительной цепи по нуль-индикатору 22 (например, осциллограф). Сигнал синхронизации со второго выхода генератора 1 на второй вход нуль-индикатора 22 обеспечивает устойчивость показаний последнего.Hereinafter, we note the equilibrium of the measuring circuit by the zero indicator 22 (for example, an oscilloscope). The synchronization signal from the second output of the generator 1 to the second input of the zero indicator 22 ensures the stability of the readings of the latter.

Далее посредством коммутатора 5 с первого выхода генератора 1 подадим на измерительную цепь последовательность импульсов линейно изменяющегося напряжения (K₁t¹) При воздействии очередного такого импульса на выходе сумматора после окончания переходного процесса устанавливается импульсный сигнал с плоской вершиной. Однократной регулировкой значения индуктивности уравновешивающей катушки индуктивности 14 приводим значение напряжения этой плоской вершины к нулю, т.е., выполняем второе условие равновесияNext, through the switch 5 from the first output of the generator 1, we feed a sequence of pulses of a linearly varying voltage (K ₁ t ¹ ) to the measuring circuit. When this next pulse is applied, an pulse signal with a flat top is established at the output of the adder after the end of the transition process. By a single adjustment of the inductance value of the balancing inductor 14 we bring the voltage value of this flat peak to zero, i.e., we fulfill the second equilibrium condition

$L_{14} - C_{10} R^{2} = 0. (5)$

L_{fourteen} - C_{10} R^{2} = 0. (5)

При этом первое условие (4) не нарушается, т.к. регулируемый здесь параметр L₁₄ в него не входит.Moreover, the first condition (4) is not violated, because the parameter L ₁₄ adjustable here is not included in it.

После этого посредством коммутатора 5 с первого выхода генератора 1 подаем на измерительную цепь последовательность импульсов кубичной формы K₃t³. При поступлении очередного импульса на выходе сумматора 21 после окончания переходного процесса имеется напряжение с плоской вершиной. Это напряжение однократной регулировкой емкости уравновешивающего конденсатора 15 приводим к нулю, тем самым выполняется третье условие равновесия.After that, through the switch 5 from the first output of the generator 1, we feed a measuring sequence of cubic pulses K ₃ t ³ to the measuring circuit. When the next pulse arrives at the output of the adder 21 after the end of the transition process, there is a voltage with a flat top. This voltage by a single adjustment of the capacitance of the balancing capacitor 15 is reduced to zero, thereby fulfilling the third equilibrium condition.

$L_{11} - C_{15} R^{2} = 0. (6)$

L_{eleven} - C_{fifteen} R^{2} = 0. (6)

Первые два условия равновесия (4) и (5) от этого не нарушаются, так как регулируемый параметр С₁₅ в них не входит.The first two equilibrium conditions (4) and (5) are not violated from this, since the adjustable parameter C ₁₅ is not included in them.

Отсчет искомых параметров R₈, С₁₀ и L₁₁ берется из трех условий равновесия. (4)-(6). По сути, из трех уравнений берется отсчет трех неизвестных параметров.The count of the desired parameters R ₈ , C ₁₀ and L ₁₁ is taken from three equilibrium conditions. (4) - (6). In fact, a count of three unknown parameters is taken from the three equations.

В приведенном (фиг.1) частном случае линия связи 16 для питающих импульсов и линия связи 17 для информационного сигнала выбраны в виде коаксиальных кабелей. Реализация их может быть и другой. В частности, в виде двух изолированных проводов. Один - сигнальный провод для питающих импульсов с первого выхода генератора 1. Другой - сигнальный провод для информационного сигнала.In the above (Fig. 1) special case, the communication line 16 for the supply pulses and the communication line 17 for the information signal are selected in the form of coaxial cables. Their implementation may be different. In particular, in the form of two insulated wires. One is the signal wire for the supply pulses from the first output of the generator 1. The other is the signal wire for the information signal.

Емкость линии связи С_п для информационного сигнала включается между инвертирующим входом операционного усилителя 18 и землей. В рассмотренном варианте она не вносит погрешность в определение первого параметра R8, т.к. первая производная от неизменяющейся величины равна нулю. При определении двух других параметров емкость линии связи С_п вносит весьма малую составляющую погрешности. Это объясняется тем, что при большом и очень большом коэффициенте усиления операционного усилителя 18 амплитуда напряжения на его инвертирующем входе и на емкости С_п весьма мала и, соответственно, весьма малой является скорость изменения напряжения $(\frac{d u_{C}}{d t})$

. Электрический ток и напряжение на емкости связаны между собой известной дифференциальной зависимостьюThe capacity of the communication line C _p for the information signal is turned on between the inverting input of the operational amplifier 18 and the ground. In the considered version, it does not introduce an error into the determination of the first parameter R8, because the first derivative of a constant value is zero. When determining two other parameters, the capacitance of the communication line C _p introduces a very small component of the error. This is because with a large and very large gain of the operational amplifier 18, the voltage amplitude at its inverting input and at the capacitance C _{n is} very small and, accordingly, the rate of change of voltage is very small

(\frac{d u_{C}}{d t})

. The electric current and voltage on the capacitance are interconnected by a known differential relationship

$i_{c} = C \frac{d u_{C}}{d t} (7)$

i_{c} = C \frac{d u_{C}}{d t} (7)

В рассмотренной схеме (фиг.1) скорость изменения напряжения является очень малой, емкость линии связи тоже стремятся выбирать малой, поэтому в правой части выражения (7) имеется произведение двух малых величин. Отсюда на емкость С_п ответвляется исчезающе малый электрический ток, что предопределяет очень малую составляющую погрешности от емкости линии связи для информационного сигнала.In the considered circuit (Fig. 1), the rate of change of voltage is very small, the capacity of the communication line is also sought to choose small, therefore, on the right side of expression (7) there is a product of two small quantities. From here a vanishingly small electric current branches out to the capacitance C _n , which determines a very small component of the error from the capacity of the communication line for the information signal.

Составляющая относительной погрешности от емкости линии связи для информационного сигнала при определении значения емкости С10 находится из выраженияThe component of the relative error from the capacity of the communication line for the information signal when determining the value of the capacitance C10 is found from the expression

$δ_{c} (C) = \frac{C_{п} R (R + R_{8}) (R + R_{13})}{L_{14} R_{8} (K - 1)}, (8)$

δ_{c} (C) = \frac{C_{P} R (R + R_{8}) (R + R_{13})}{L_{fourteen} R_{8} (K - one)}, (8)

составляющая относительной погрешности от емкости линии связи при определении значения индуктивности L11 -component of the relative error from the capacitance of the communication line when determining the inductance value L11 -

$δ_{c} (L) = \frac{C_{п} [(L_{11} C_{10} + L_{14} C_{15}) (R + R_{8}) (R + R_{13}) + L_{14} C_{10} R R_{8}]}{L_{14} C_{10} C_{15} R R_{8} (K - 1)} . (9)$

δ_{c} (L) = \frac{C_{P} [(L_{one one} C_{one 0} + L_{one four} C_{one 5}) (R + R_{8}) (R + R_{one 3}) + L_{one four} C_{one 0} R R_{8}]}{L_{fourteen} C_{10} C_{fifteen} R R_{8} (K - one)} . (9)

Если в формулах (8) и (9) в знаменателе не учитывать сомножитель (K-1), то в общем случае значение числителя может быть меньше значения знаменателя, в худшем случае эти значения сопоставимы между собой. Очевидным порядком видно, что обе относительные погрешности получаются весьма малыми при больших и очень больших коэффициентах усиления K операционного усилителя 18. Поэтому следует выбирать соответствующий операционный усилитель, например, 140УД25А с коэффициентом усиления K=10⁶.If in the formulas (8) and (9) the factor (K-1) is not taken into account in the denominator, then in the general case the value of the numerator may be less than the value of the denominator, in the worst case these values are comparable to each other. It is evident in the obvious order that both relative errors are very small for large and very large gain K of the operational amplifier 18. Therefore, you should choose the appropriate operational amplifier, for example, 140UD25A with a gain of K = 10 ⁶ .

Таким образом, измеритель параметров двухполюсников реализует повышение точности при дистанционных измерениях за счет уменьшения составляющей погрешности от емкости линии связи для информационного сигнала. Он имеет раздельное уравновешивание и сохранил другие достоинства устройств с импульсным питанием измерительной цепи.Thus, a two-terminal parameter meter realizes an increase in accuracy during remote measurements by reducing the error component of the communication line capacity for an information signal. It has separate balancing and retains other advantages of devices with pulse power supply to the measuring circuit.

Claims

Измеритель параметров двухполюсников, содержащий генератор импульсов, который состоит из формирователей импульсов с изменением напряжения в течение их длительности по закону K₀t⁰, K₁t¹, K₃t³, где K₀, K₁, K₃ - постоянные коэффициенты и t - время, из коммутатора, входы которого соединены с выходами формирователей импульсов, а выход подключен ко входу усилителя мощности, выход которого образует первый выход относительно «земли» генератора импульсов, из блока синхронизации, выход которого соединен со входами синхронизации формирователей импульсов, а также образует второй выход (выход синхронизации) генератора импульсов, общая шина генераторов импульсов «заземлена»; измерительную цепь, которая включает в себя первую ветвь из последовательно соединенных двух резисторов, параллельно первому из них подключена цепь из последовательно соединенных конденсатора и индуктивной катушки, и вторую ветвь из последовательно соединенных двух резисторов и катушки индуктивности, параллельно которой подключен конденсатор, свободный вывод резистора второй ветви соединен с первым выходом генератора импульсов; нуль-индикатор, вход синхронизации которого соединен со вторым выходом (выходом синхронизации) генератора импульсов, общая шина нуль-индикатора «заземлена», отличающийся тем, что в него введена совокупность элементов из линии связи для информационного сигнала, линии связи для питающих импульсов с генератора импульсов, двух дополнительных резисторов, операционного усилителя и аналогового сумматора, один из выводов сигнального провода линии связи для информационного сигнала соединен со свободным выводом резистора первой ветви измерительной цепи, другой вывод этого сигнального провода подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, один из выводов сигнального провода линии связи для питающих импульсов соединен с общим выводом резистора и конденсатора первой ветви измерительной цепи, другой вывод этого сигнального провода подключен к общему выводу первого выхода генератора импульсов и резистора второй ветви измерительной цепи, общий вывод индуктивной катушки и конденсатора этой второй ветви подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, несигнальный проводник соединительных линий подключен к «земле», первый дополнительный резистор включен между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя, второй дополнительный резистор включен между неинвертирующим входом операционного усилителя и «землей», с одним из двух входов аналогового сумматора соединен выход операционного усилителя, к другому его входу подключен первый выход генератора импульсов, выход аналогового сумматора соединен с сигнальным входом нуль-индикатора, а его общая шина «заземлена». A two-terminal parameter meter containing a pulse generator, which consists of pulse shapers with voltage changes over their duration according to the law K ₀ t ⁰ , K ₁ t ¹ , K ₃ t ³ , where K ₀ , K ₁ , K ₃ are constant coefficients and t is the time from the switch, the inputs of which are connected to the outputs of the pulse shapers, and the output is connected to the input of the power amplifier, the output of which forms the first output relative to the "ground" of the pulse generator, from the synchronization block, the output of which is connected to the synchronization inputs of the pulse shapers lts, and also forms the second output (synchronization output) of the pulse generator, the common bus of the pulse generators is “grounded”; a measuring circuit, which includes the first branch of two resistors connected in series, parallel to the first of them is connected a chain of capacitor and an inductance coil connected in series, and the second branch of two resistors and an inductor connected in series, a capacitor is connected in parallel, the second output of the resistor branches connected to the first output of the pulse generator; a null indicator, the synchronization input of which is connected to the second output (synchronization output) of the pulse generator, the common bus of the null indicator is “grounded”, characterized in that it contains a set of elements from the communication line for the information signal, the communication line for the supply pulses from the generator pulses, two additional resistors, an operational amplifier and an analog adder, one of the outputs of the signal wire of the communication line for the information signal is connected to the free output of the resistor of the first branch ln circuit, the other terminal of this signal wire is connected to the inverting input of the operational amplifier, one of the terminals of the signal wire of the communication line for the supply pulses is connected to the common terminal of the resistor and capacitor of the first branch of the measuring circuit, the other terminal of this signal wire is connected to the common terminal of the first output of the pulse generator and a resistor of the second branch of the measuring circuit, the common output of the inductive coil and capacitor of this second branch is connected to the inverting input of the operational amplifier, carry the main conductor of the connecting lines is connected to ground, the first additional resistor is connected between the inverting input and the output of the operational amplifier, the second additional resistor is connected between the non-inverting input of the operational amplifier and the ground, the output of the operational amplifier is connected to one of the two inputs of the analog adder, to the other its input is connected to the first output of the pulse generator, the output of the analog adder is connected to the signal input of a null indicator, and its common bus is “grounded”.