SU1456909A1 - Устройство дл измерени составл ющих комплексных сопротивлений - Google Patents

Abstract

Изобретение служит дл  повышени  точности измерени  составл ющих комплексных сопротивлений. Операционный усилитель 3 формирует напр жение, синфазна  и квадратурна  составл ю щие которого соответствуют активной и реактивной составл кхцим измер емого комплексного сопротивлени . Фазе- чувствительные детекторы 6 и 7 вьще- S л ют эти составл ющие напр жени , которые подаютс  на аналоговые вычислительные блоки (умножители 8... 12 и сумматоры 13...16). На последние подаетс  также напр жение, соответствующее частоте сигнала генератора 1 переменного напр жени . На выходах сумматоров 15, 16 формируютс  напр жени , соответствук цие активной и реактивной составл ющим измер емого комплексного сопротивлени . Введение фазочувствительного детектора 7, аналоговых умножителей 8... 12 и сумматоров 13... 16, а также преобразовател  частота - напр жение позвол ет расширить частотньй диапазон измерени , т.к. арифметические операции над измерительными сигналами позвол ют исключить погрешность, имеющуюс  за счет нелинейности преобразовани . На чертеже также показаны формирователь 2 тестового сигнала, образцовый (токозадающий) резистор 4 и измер емый объект с зажимами 5. 4 ил. с (/: с 4д СП Од СО Ф

Description

Изобретение относитс  к области змерени  параметров электрических епей, в частности к измерению акивной и реактивной составл ющих омплексного сопротивлени  двухполюсиков .

Цель изобретени  - расширение астотного диапазона измерений.

На фиг. 1 показана структурна  схема устройства; на фиг. 2-4 - ваианты построени  сумматоров.

Устройство дл  измерени  состав ющих комплексных сопротивлений соержит двухфазный генератор 1 импульсов , формирователь 2 тестового сигнала , операционный усилитель 3, образцовый резистор 4, зажимы 5 дл  подключени  измер емого объекта, первый 6 и второй 7 фазовые детекторы, первый 8, второй 9, третий 10, четвертый .11 и п тый 12 умножители, первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16 сумматоры и преобразователь 17 частоты в напр жение.

Первый выход генератора 1 соединен с входом формировател  2 и с управл ющим входом фазового детектора 6, второй выход - с входом преобразовател  17 и с управл юищм входом фазового детектора 7, инвертирующий вход усилител  3 соединен с вторым выводом образцового резистора 4 и первым зажимом 5 дл  подключени  измер емого объекта, неинвертирующий вход - с общей шиной, а выход - с вторым зажимом 5 дл  подключени  измер емого объекта и информационным входом фазовых детекторов 6 и 7.

Выход формировател  2 соединен с первым выводом образцового резистора 4, выход фазового детектора 6 - с первыми входами сумматоров 13 и 15, первым входом умножител  9 и первым и вторым входами умножител  8, выход детектора 1 - с вторыми входами сумматоров 14 и 16, вторым входом умножител  9 и первым и вторым входами умножител  10, выходы умножителей 8 и 10 подключены соответственно к второму и третьему входам сумматора 13, вьпсод умножител  9 - к первому входу сумматора 14.

Выходы сумматоров 13 и 14 соединены с первыми входами умножителей 11 и 12 соответственно, вторые входы умножителей 11 и 12 - с выходом преобразовател  17, выходы умножителей 11 и 12 подключены соответственно к

первому входу сумматора 16 и второму входу сумматора 15, выходы сумматоров 15 и 16  вл ютс  соответственно

синфазным и квадратурным выходами устройства.

Генератор 1 выполнен полностью на логических схемах без применени  точньпс аналоговых элементов, что

позвол ет получить фазовый сдвиг на 90 между импульсными последовательност ми на первом и втором выходах генератора 1. Формирователь 2 тесто-- вого сигнала с частотой, представл ющий собой, например, фильтр с двойным Т-образным звеном, преобразует импульсную последовательность в синусоидальное тестовое напр жение йд Uo sinZirft,

Выходное напр жение операционного усилител  (ОУ) при измерении комплексного сопротивлени  Z RgZ jIn,Zx составл ет

- J

ImZ Кл

(1 +Sp)U,,

I

где R - сопротивление образцового

резистора 4; Sp и Sp

- относительные погрешности преобразовани  соответственно активной (RgZx) и реактивной (..) составл п «

ющих комплексного сопротивлени  Zj измер емого двухполюсника .

Фазочувствительньш детектор 6 выдел ет синфазную напр жению и„ составл ющую Uft напр жени  U, соответствующую с точностью до величины 8( активной составл ющей ReZx комплексного сопротивлени  Z, т.е.

(1 ..ff)u

На управл ющий вход фазочувстви- тельного детектора 7 подаетс  напр жение с второго выхода генератора 1 , поэтому выходным напр жением де тектора 7 будет квадратурна .составл юща  UQ напр жени  U , соответствующа  с точностью до величины

8р реактивной составл ющей

комплексного сопротивлени  Z, т.е.

Up -1(1 + Sp)U,. «-о

Преобразователь 17 частоты в напр жение преобразует частоту тестового сигнала в пропорциональное тестовое напр жение U с маштабным коэффициентом, равным a/f, т.е.

i

af/f, 1/fr где а l/tr коэффициент преобразовани , устанавливаемый равным не-- личине, обратной значению частоты единичного усилени  ОУ. Выходные напр жени  первого третьего умножителей 8-10 соответст-2

и,

и:, и.

.

венно равны:

Ug Uj.

Первый сумматор 1.3 после операций сложени -вычитани  согласно фиг. 2

вьщает напр жение U - Up + Uft.

Второй сумматор 14 согласно фиг.З вьтолн ет операции, в результате которых его выходное напр жение составл ет и - Up - 2 Up Uft.

Выходные напр жени  чет вертого 11 и п того 1 2 умножителей соответст- венно равны U Uj(Uj -ь U, - U.),

и

и, (Up + 2-и

Р

(ид ui u«).

Эти напр жени   вл ютс  сигналами поправки. Поэтому, складьгоа сь согласно фиг. 4 в сумматорах 15 и 16. с напр жени ми Uj и Up, на их выходах получаютс  скорректированные

результаты преобразовани : U, UA - - + 2ир ид), и Up + +

.uj-Up).

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  составл ющих комплексных сопротивлений, содержащее двухфазный генератор импульсов , формирователь тестового сигнала, операционный усилитель, образцовый резистор, зажимы дл  подключени  измер емого объекта, фазовый детектор, причем первый выход генератора импульсов через формирователь тестового сигнала соединен с

   первым выводом образцового резистора , инвертирующий вход операционного усилител  соединен с вторым выводом образцового резистора и первым зажимом дл  подключени  измер емого объекта, неинвертирующий-- с общей шиной, а выход - с вторым зажимом дл  подключени  измер емого объекта

   0 и с информационным входом фазового детектора, отличающеес  тем, что, с целью расширени  частотного диапазона измерени , в него введены второй фазовый детектор,

   5 преобразователь частоты в напр жение, п ть аналоговых умножителей и четыре аналоговых сумматора, причем управл ющие входы первого и второго фазовых детекторов соединены соответ0 ственно с первым и вторым выходом генератора импульсов, информационный вход второго фазового детектора соединен с выходом операционного усилител , выход первого фазового

   5 детектора соединен с первыми входами первого и третьего сумматоров, второго умножител  и с обоими входами первого умножител , выход второго фазового детектора соединен с вто0 рыми входами второго и четвертого сумматоров, второго умножител  и с обоими входами третьего умножител , выходы первого и третьего умножителей соединены соответственно с вто5 рым и третьим входами первого сумматора , выход которого соединен с первым входом четвертого умножител , выход второго умножител  соединен с первым входом второго сумматора, вы0 ход которого соединен с первым входом п того умножител , вход преобразовател  частоты в напр жение соединен с вторым выходом генератора , а выход - с вторыми входами

   5 четвертого и п того умножителей,

   выход четвертого умножител  соединен с первым входом четвертого сумматора , выход п того умножител  соединен с вторым входом третьего сумматора,

   0 выходы третьего и четвертого сумматоров соединены с первым и. вторым выходными зажимами устройства.

   и..

   и.г

   Фа9.