Цифровий вимірювач clr-параметрів

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИН Э(51) G 01 R 27/26 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 3565335/18-21 (22) 21.03.83 *' (46) 23.10.84. Бюл. № 39 (72) Е.В.Походыло и В.В.Хома (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 621.317.33(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 702317, кп. G 01 R 27/26, 1979. 2. Авторское снидетельст во СССР № 748286, кл. G 01 R 27/26, 1978 (прототип), (54) (57) ЦИФРОВОЙ H3MFPIITEIIb CLPПАРАМЕТРОВ, содержащий источник г а р монического сигнала,фазовращатель 1 на базе операционного усилителя в режиме интегратора, линейный преобразователь комплексного сопротивления в напряжение на базе операционного усилителя с измеряемым объектом и образцовым активным элементом с о противления, переключатель, нормально замкнутый и нормально разомкнутый контакты которого соответственно соединены с выходом и входом фазовращателя, фазочувствительный и амплитудный детекторы, выходы которых соответственно соединены с входами первого и второго фильтров нижних частот, формирователь опорного с и г нала рабочей частоты, выход которого соединен с управляющим входом фазо чувствительного детектора, и интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, выполненный в виде последовательного соединения управляемого ключа, интегратора, блока совпадения f первого формирователя интервала времени, ключевого блока, счетчика, а также генератора счетных импульсов, выход которого соединен с вторым входом ключевого блока и входом второго формирователя интервала времени > выход последнего соединен с вторым входом первого формирователя и уь^ав плющим входом ключа, сигнальные входы которого подключены к выходам первого и второго ^фильтров нижних частот, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, выход источника переменного сигнала соединен с входом фазовраоїателя, вход преобразователя - с входом амплитудного детектора и общим контактом переключателя, а в1.іход - с измерительным входом фазочуйствительного д* гектора, управляющий вход которого соединен с входом источника гармонического сигнала, а вход формирователя опорного сигнала рабочей частоты - с выходом генератора счетных импульсов. Ifr to СП 1 2 1120254 Изобретение относится к япектропоступает напряжение с выхода канала измерительной технике и может быть преобразования, а на второй вход АЦП использовано для измерения параметров (опорный) с выхода канала опорного комплексных сопротивлений (ПКС) емнапряжения [21. костного и индуктивного характера . 5 Недостаток известного устройства Известен цифровой измеритель CLRзависимость выходного сигнала при параметров, содержащий переключатель, измерении реактивной составляющей интегратор, блок сравнения, генератор от параметров (RC) фазовращателя, синусоидального напряжения, измеряенестабильность которых приводит к мый элемент, источник опорного напря- 10 погрешности измерения. жения, генератор импульсов, селектор, Цепь изобретения - повышение точцифровой делитепь, цифровой отсчетности измерения. ный блок, ключ, блок образцовых элеЦель достигается тем, что в цифроментов, блок управления, интегратор, вом измерителе CLR-параметров, соблок сравнения, формирователь времен 15 держащем источник гармонического ного интервяла [1J . сигнала, фазовращатель на базе операНедостатком указанного устройства ционного усилителя в режиме интеячляется наличие образцовых реактивгратора, линейный преобразователь ных -»течентов как емкостного, так комплексного сопротивления в напряиндуктивного характера, нестабиль20 жение на базе операционного усилитеность которых увеличивает погрешля с измеряемым объектом и образцоность измерения. Наиболее близким техническим решением к изобретению является изме25 ритель емкости проводимости конденсаторов, индуктивности и сопротивления катушек индуктивности, содержаоций источник синусоидального сигна'а, преобразователь параметров комісксиого сопротивления Е напряжение 30 а ба.' операционного усилителя с измеряемым объектом и образцовым активным элементом сопротивления, фазовращатель в виде операционного усиіителя в режиме интегратора, пере35 лючатель, фазочувствительный детектор, управляющий вход которого через формирователь соединен с выходом источника синусоидального сигнала и фильтр нижних частот, а также канал 40 формирования опорного напряжения» выполненный в виде последовательного соединения амплитудного детектора и фильтра нижних частої, логометр, выполненный в виде последовательного 45 соединения управляемого ключа, интегратора, блока совпадения, формирователя измеря* ого интервала времени, ключевого блока счетчика, а тлкже генератора счетных импульсов, выход которого соединен с вторым входом ключевой схемы, а через формирователь опорного интервала времени с. вторым входом формирователя измеряемого интервала времени и управ55 ляемым входом ключа, входы которого являются входами АЦП. Таким образом, на первый вход АЦП (измерительный) вым активным элементом сопротивления, переключатель, нормально замкнутый и нормально разомкнутый,контакты которого соответственно соединены с выходом и входом Фазовращателя, фазочувствительный и амплитудный детекторы, выходы которых соответственно соединены с входами первого и второго фипьтров нижних частот, формирователь опорного сигнала рабочей чагтоты, выход которого соединен с управляющим входом фазочувствительного детектора, и интегрирующий аналого-цифровой преобразователь, выполненный в виде последовательного соединения управляемого ключа, интегратора, бпока совпадения, первого формирователя интервала времени, ключевого блока, счетчика, а также генератора счетных импульсов, выход которого соединен с вторым входом ключевого бпока и входом второго формирователя интервала времени, выход последнего соединен с вторым входом первого формирователя и управляющим входом ключа, сигнальные входы которого подключены к выходам первого и второго фильтров нижних частот, выход источника переменного сигнала соединен с входом фазовращателя, вход преобразователя - с входом амплитудного детектора и общим контактом переключателя, а выход с измерительным входом фазочувствительного детектора, управляющий вход которого соединен с входом источника гармонического сигнала, а 11202 54 вход формирователя опорного сигнала ^ рабочей частоты - с выходом генератора счетных импульсов. На чертеже приведена структурная схема устройства. Цифровой измеритель CLR-параметров содержит источник 1 гармонического сигнала, фазовращатель 2 на базе операционного усилителя 3 в режиме интегратора с элементами 4 и 5, ю переключатель 6, линейный преобразователь 7 комплексного сопротивления в напряжение на базе операционного усилителя с измеряемым объектом 8 и образцовым активным элементом 9, 15 амплитудный и фазочувствительныи детекторы 10 и 11, фильтры 12 и 13 нижних частот, формирователь 14 опорного сигнала рабочей частоты и интегрирующий АЦП 15, в который входят 20 управляемый ключ 16, интегратор 17, блок 18 совпадения, формирователи 19 и 20 интервала времени, ключевой блок 21, счетчик 22 и генератор 23 счетных импульсов. 25 Входы преобразователя 7 и амплитудного детектора 10 переключаются через переключатель 6 к генератору синусоидального сигнала либо прямо (измерение активных параметров), ли- зо бо через фазовращатель 2 (измерение реактивных параметров), а выход соединен с измерительным входом фазочувствительного детектора 11. Выходы амплитудного и фазочувствительного детекторов 10 и 11 через фильтры 12 35 и 13 соединены соответственно с измерительным и опорным входами АЦП 15. Управляющий вход фазочувствительного детектора 11 связан с выходом форми- 4_ рователя 14 опорного сигнала рабочей частоты и с входом источника \ гармонического сигнала, вход формирователя 14 соединен с выходом генератора 23 счетных импульсов А1ЦЛ 15. . _ Фазовращатель 2 осуществляет сДвиг полученного синусоидального сигнала на уголj , которое в режиме измерения реактивных параметров через переключатель 6 прикладывается к входу преобразователя 7 и входу амплитудного детектора 10. В режиме измерения активных параметров на входы прикладывается напряжение источника 1 . Преобразователь 7 преобразует параметры емкостных объектов по параллельной схеме замещения с составляющими U)CX и G x или индуктивных, объектов по последовательной схеме замещения с составляющими. СоЦ и R x в синфазные и квадратурные составляющие комплексного напряжения. В первом случае измеряемый объект 8 включается во входную цепь, а в цепи обратной связи включается элемент 9,_во втором - объект 8 и элемент 9 меняются местами. Фазочувствительным детектором 11 осуществляется выделение составляющих комплексного напряжения, несущих информацию об измеряемом параметре присутствующих на его измерительном входе путем управления его по управляющему входу напряжением, синфазным с напряжением источника 1. Амплитудный детектор детектирует напряжение на входе преобразователя, Фильтры 12 и 13 выделяют постоянные составляюи U j выходных напряжений. (. щие Напряжение U^ прикладывается к измерительному входу, а напряжение U« * к опорному входу АЦП 15. Последний осуществляет преобразование напряжения на измерительном входе в цифровой код путем двухтактного интегрирования . В первом канале интегрирования, время Т о которого задается формирователем 19 в виде импульса, управляющего ключом 16 и формирователем 20, на вход интегратора 17 поступает напряжение Uo (открыт канал ас ключа 16). Устройство работает следующим образом. Во втором такте интегрирования Формирователь 14 опорного сигнала по истечении времени Т =->- на вход рабочей частоты формирует из сигнала интегратора поступает напряжение 1ь и генератора 23 напряжение вида м е 50 протийоположной первому полярности андр" частотой f,у1 на которой прово(открыт канал Ьс ключа 16). дится измерение CLR-параметров. ИсНачало второго интегрирования точник 1 гармонического сигнала префиксируется формирователем 20 по вхообразует выходное напряжение формирователя 14 в синфазный синусоидаль55 ду R сигналом Т о , а конец - по входу S сигналом блока 18 совпадения, ный сигнал частотой =2Tf П определяющего нулевое значение инте2 грированного напряжения и амплитудой U 1120254 (О в виде импульса T R , который разрешает прохождение счетньк импульсов частотой f 0 от генератора 23 через ключевой блок 21 на вход счетчика 22. В режиме измерения емкости напряжеравно напряжению ние (5) ° "* e (2) а в режиме измерения индуктивности напряжению 1 U • При этом напряжение U« равно Если эти значения напряжений подставить в выражение VD, то получится Редактор Р.Цицика (3) (7) Измерение активных составляющих (G^ и R x ) производится аналогично (переключатель 6 в положении А ) , а количество импульсов в режимах измерения проводимости (Ng) и сопротив20 ления (N R ) равно т.е. в данном случае результат измерения не зависит от параметров (RC) фазовращателя. Составитель В.Стукан Техред М.Тепер Корректор О.Луговая Заказ 7733/32 Тираж 710 Подписное ВНИИПИ Государственкого комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская н а б . , д . А/5 Филиал П П "Патент", П (6) Количество импульсов в счетчике 22 при измерении емкости (N.) н индуктивности (N,,) равно г.Ужгород, ул.Проектная, 4