SU1228021A1

SU1228021A1 - Meter of complex impedance parameters

Info

Publication number: SU1228021A1
Application number: SU843803377A
Authority: SU
Inventors: Юрий Рубенович Агамалов; Дмитрий Алексеевич Бобылев; Николай Иванович Михайленко; Вячеслав Михайлович Могилевский; Юрий Антонович Смоляр; Михаил Николаевич Сурду; Роберт Дмитриевич Тучин
Original assignee: Предприятие П/Я М-5651; Институт Электродинамики Ан Усср; Ордена Ленина Институт Проблем Управления
Priority date: 1984-07-31
Filing date: 1984-07-31
Publication date: 1986-04-30

Abstract

Изобретение относитс к области электроизмерений. Цель изобретени -. повьшение точности измерени . Устройство содержит источник 1 питани , измерительнзда цепь 2 с выходом 3, включающую в себ дискретно-регулируемую образцовзпо меру 4, объект 5 из мерени и усилитель 6. Управл емый делитель 7- напр жени , компаратор 8 напр жени , источник 9 опорного напр жени , счетчик 10 коэффициента делени , счетчик П диапазонов, переключатель 12 с перекидным контактом 13 и неподвижными контактами 14 и 15 соответственно, синхронный детектор 16, аналогово-цифровой преобразователь 17, генератор 18 пр моугольных импульсов, управл емый делитель 19 частоты и отсчетный цифровой блок 20. Введение управл емого делител частоты позвол ет измен ть масштаб преобразовани аналого-цифрового преобразовател синхронно и пропорцио- нально коэффициенту делени управл емого делител напр жени ,благодар чему коэффициент преобразовани щего канала остаетс посто нным Счетчик коэффициента делени осуществл ет управление делител ми напр жени и частоты в соответствии с уровнем выходного напр жени измерительной цепи. 1 ил. (Л ю ю 00 о соThis invention relates to the field of electrical measurements. The purpose of the invention is. increased measurement accuracy. The device contains a power source 1, a measuring circuit 2 with an output 3, which includes a discretely-adjustable sample 4, a measurement object 5 and an amplifier 6. A controllable divider 7-voltage, a comparator 8, a voltage source 9, counter 10 of the division factor, counter of the P ranges, switch 12 with a changeover contact 13 and fixed contacts 14 and 15, respectively, synchronous detector 16, analog-digital converter 17, oscillator 18 of rectangular pulses, controlled frequency divider 19 and out An electronic digital block 20. The introduction of a controlled frequency divider allows the conversion scale of an analog-digital converter to be synchronized and proportional to the division ratio of the controlled voltage divider, whereby the conversion channel ratio remains constant. The division ratio counter controls the dividers. voltage and frequency in accordance with the level of the output voltage of the measuring circuit. 1 il. (Lü you 00 about with

Description

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении измерителей параметров комплексных сопротивлений .The invention relates to electrical measuring equipment and can be used in the construction of measuring impedance parameters.

Цель изобретени г повьшение точности измерени путем стабилизации уровн напр жени , подаваемого на вход синхронного детектора и аналога- цифрового преобразовател .The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy by stabilizing the voltage level applied to the input of a synchronous detector and an analog-to-digital converter.

На чертеже приведена структурна схема измерител параметров комплексных сопротивлений.The drawing shows a structural diagram of the measuring instrument parameters of complex resistances.

Устройство содержит источник 1 питани (генератор синусоидального сиг- . нала), измерительную цепь 2, имеющую выход 3 и включающую в себ дискретно регулируемую образцовую меру 4 сопротивлени , объект 5 измерени и -усилитель 6, уПравл емьш делитель 7 напр - жени , компаратор 8 напр жени , источник 9 опорного напр женку, счетчик 10 коэффициента делени , счетчик П диапазонов, переключатель 12 с перекидным контактом 13 и неподвижными контактами 14 и 15 соответственно, синхронный детектор 16, аналого-цифровой преобразователь 17, генератор 18 пр моугольных импульсов, управл - емьш делитель 19 частоты, отсчетный цифровой блок 20.The device contains a power source 1 (a sinusoidal signal generator), a measuring circuit 2 having an output 3 and including a discretely adjustable model resistance measure 4, a measuring object 5 and an amplifier 6, a voltage divider 7, a comparator 8 voltage, source 9 reference voltage, counter 10 division factor, counter P ranges, switch 12 with change-over contact 13 and fixed contacts 14 and 15 respectively, synchronous detector 16, analog-to-digital converter 17, generator 18 pr. s pulse, is controlled - emsh frequency divider 19, the digital readout unit 20.

Источник питани 1 ((генератор, синусоидального напр жени ) подключен к измерительной цепи 2, имеющей выход 3 и включающей в себ дйскретно-ре- гулируемую образцовую меру 4 сопротивлени , объект измерени 5 и усилитель 6, осуществл ющие преобразование измер емой величины и сопротивлени образцовой меры а переменное напр жение, общий канал, включающий в себ последовательно соединенные синхронный детектор 16, аналого-цйф- .розой преобразователь 17 и отсчетный цифровой блок 20, переключатель 12, перекидной контакт которого подсоединен к входу синхронного детектора, а один из неподвижных контактов совместно с входом измерительной цепи и входом управлени синхронного детектора подсоединен к выходу источника питани , компаратор 8 найр жени , одним входом соединен с другим неподвижным контактом переключател , а другим входом - с источником опорного напр - жени 9, счетчик диапазонов 1 выходом соединен с цеп ми управлени дискретно-регулируемой меры 4 сопротивThe power source 1 ((generator, sinusoidal voltage) is connected to measuring circuit 2, which has output 3 and includes a discrete-regulated exemplary measure 4 of resistance, object of measurement 5 and amplifier 6, performing conversion of the measured value and resistance of sample measures and alternating voltage, a common channel, including a series-connected synchronous detector 16, an analog-to-digital converter 17 and a digital reading unit 20, a switch 12, the flip contact of which is connected to the input an synchronous detector, and one of the fixed contacts together with the input of the measuring circuit and the control input of the synchronous detector is connected to the output of the power source, the comparator 8 is unloaded, one input is connected to another fixed contact of the switch, and the other input is to the reference voltage source 9, The range counter 1 output is connected to the control circuits of the discrete-adjustable measure 4 resistance

5 0 5 О 5 0 5 About

0 5 0 5

5five

лени измерительной цепи 2 и с цеп ми управлени индикацией зап той и символами размерности измер емой величины отсчетного цифрового блока 20, управл емьй делитель 7 напр жени включен между выходом измерительной цепи и неподвижным контактом переключател , св занным с компаратором напр жени , управл емым делителем 19 частоты, выход которого подсоединен к опорному (импульсному) входу аналого-цифрового преобразовател , сигнальный вход - к генератору импульсов и счетчику 10 коэффициента делени , счетньй вход которого подсоединен к выходу компаратора 8 напр жени , выход переполнени соединен со счетным входом счетчика 11 диацазонов, а кодовый выход - с цеп ми ни управл емых делителей напр жени и частоты.of the measuring circuit 2 and with the control circuits of the indication and the symbols of the dimension of the measured value of the readout digital unit 20, the control voltage divider 7 is connected between the output of the measurement circuit and the fixed contact of the switch controlled by the voltage comparator 19 frequency, the output of which is connected to the reference (pulse) input of the analog-digital converter, the signal input - to the pulse generator and the counter 10 of the division factor, the counting input of which is connected to the output with the voltage comparator 8, the overflow output is connected to the counting input of the counter 11 diazazons, and the code output to the circuits of the controlled voltage and frequency dividers.

Включение управл емого делител напр жени между выходом измерительной цепи и входом синхронного детектора позвол ет стабилизировать уровень напр жени , подаваемого на вход синхронного детектора, а затем на вход аналого-цифрового преобразовател , что уменьщает погрешность измерени из-за нелинейности передаточной характеристики общего канала.Switching on a controlled voltage divider between the output of the measuring circuit and the input of the synchronous detector allows stabilizing the voltage level applied to the input of the synchronous detector and then to the input of the analog-digital converter, which reduces the measurement error due to the nonlinearity of the transfer characteristic of the common channel.

Введение управл емого делител частоты позвол ет измен ть ма сштаб преобразовани аналого-цифрового преобразовател синхронно и пропорционально коэффициенту делени управл емого делител напр жени , благодар чему коэффициент преобразовани общего канала остаетс посто нным .The introduction of a controlled frequency divider allows the conversion scale of the analog-digital converter to be synchronized and proportional to the division ratio of the controlled voltage divider, whereby the common channel conversion coefficient remains constant.

Счетчик коэффициента делени осуществл ет управление делител ми напр жени и частоты в соответствии с уровнем выходного напр жени измерительной цепи.The division factor counter controls the voltage and frequency dividers in accordance with the output voltage level of the measuring circuit.

Измеритель параметров комплексных сопротивлений работает следующим образом .Measuring parameters of complex resistance works as follows.

При подключении источника 1 питани к измерительной цепи 2 .йа ее выходе 3 возникает напр жение, пропорциональное импедансу объекта 5 измерени . Это напр жение подаетс на управл емый делитель 7 напр жени , а с его выхода - на вход 1уэмпара- тора 8 напр жени . Если напр жение, снимаемое с выхода делител 7, отличаетс от напр жени источника 9When the power source 1 is connected to the measuring circuit 2. At its output 3, a voltage occurs that is proportional to the impedance of the measurement object 5. This voltage is applied to the controlled voltage divider 7, and from its output to the input of 1emparator 8 voltage. If the voltage taken from the output of the divider 7 is different from the voltage of the source 9

опорного напр жени , на выходе компаратора 8 по вл ютс импульсы, которые подаютс на счетный вход счетчика 10 коэффициента делени .the reference voltage, at the output of the comparator 8, pulses appear, which are fed to the counting input of the counter 10 of the division factor.

Работа измерител синхронизирована так, что в начальньш момент счетчик 10 коэффициента делени и счетчик 1I диапазонов наход тс в исходном нулевом состо нии, дискретно-регулируема образцова мера 4 сопротивлени имеет минимальное значение, а коэффициент делени управл емого делител напр жени равен 1. По мере поступлени счетных импульсов на вход счетчика 10 последний измен ет свое состо ние, благодар чему измен етс и коэффициент делени делител 7. Если при максимальном значении коэффициента делени делител 7 напр жени на выходе делител 7 превосходит напр жение источника 9 опорного напр жени , происходит переполнение счетчика 10, возникает импульс пе- полнени , который, воздейству на счетный вход счетчика 11 диапазонов, измен ет его состо ние, что приводит к дес тикратному изменению значени сопротивлени дискретно-регулируемой образцовой меры 4 и к соответствующему изменению напр жени , снимаемого с выхода 3 измерительной цепи 2. Если и в этом случае напр жение, подаваемое на компаратор 8, превосходит напр жение источника 9 опорного напр жени , процедура выбора диапазона измерений будет повторена до удовлетворени усилови и„ц Ц, , где Ug и iUo - напр жени на выходе делител 7 и напр жение источника 9 опорного напр жени соответственно.The operation of the meter is synchronized so that at the initial moment the counter 10 of the division factor and the counter of the 1I ranges are in the initial zero state, the discrete-adjustable standard resistance measure 4 has a minimum value, and the division ratio of the controlled voltage divider is 1. As it arrives counting pulses to the input of the counter 10, the latter changes its state, due to which the division ratio of the divider 7 also changes. If at the maximum value of the division factor of the voltage divider 7 to the output The divider 7 exceeds the voltage of the source 9 of the reference voltage, the counter 10 overflows, and a full impulse occurs, which, acting on the counting input of the range counter 11, changes its state, resulting in a ten-fold change in the value of the discrete-adjustable an exemplary measure 4 and to the corresponding change in voltage taken from output 3 of measuring circuit 2. If, in this case as well, the voltage supplied to the comparator 8 exceeds the voltage of source 9 of the reference voltage, you The measurement range boron will be repeated until the gain is satisfied, where Ug and iUo are the voltage at the output of the divider 7 and the voltage of the source 9 of the reference voltage, respectively.

В измерителе параметров комплексных сопротивлений любой дес тичньш диапазон разбиваетс на р д субдиапазонов , число которых равно числу состо ний счетчика 10 коэффициента делени . Если, например, число состо ний счетчика 10 прин то равным 10, коэффициенты передачи делител 7 напр жени имеют значени 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9. В этом случае выходное напр жение измерительной цепи, соответствующее измер емому импедансу, представл емому, например отсчетом 1,000 (после процедуры выбора предела и установки соответственн данному случаю коэффициента делени делител 7, равного 0,9) подаетс на вход общего канала как напр жение, соответствующее отсчету 9.000.In the impedance parameter meter, any decimal range is divided into a number of subbands, the number of which is equal to the number of counter states 10 of the division factor. If, for example, the number of states of the counter 10 is taken to be 10, the transfer coefficients of the voltage divider 7 are 0.1; 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6; 0.7; 0.8; 0.9. In this case, the output voltage of the measuring circuit corresponding to the measured impedance represented, for example, counting 1.000 (after the procedure of selecting the limit and setting the appropriate case of the division factor of divider 7 equal to 0.9) is fed to the common channel input as the voltage corresponding to counting 9.000.

Если измер емому импедансу соответствует отсчет, равный 3.000, счетчик 10 принимает состо ние, при котором коэффициент делени делител 7If the measured impedance corresponds to a count of 3.000, the counter 10 assumes a state in which the division factor of the divider is 7

станет равным 0,3, и на вход общего канала подаетс напр жение, соответствующее отсчету, равному 9.000 и т.д.becomes 0.3, and the input of the common channel is supplied with a voltage corresponding to a count of 9.000, etc.

В силу того, что напр жение и ц вBy virtue of the fact that the voltage and

процессе выбора диапазона измерений становитс достаточно близким к напр жению и, а последнее выбираетс равным выходному напр жению источника 1 питани или напр жению, используемомуthe measurement range selection process becomes quite close to the voltage and, and the latter is chosen equal to the output voltage of the power source 1 or the voltage used

в качестве делимого, на вход общего канала подаютс измерительные напр жени одинакового уровн , что эквивалентно снижению погрешности, возникающей из-за нелинейности передаточной характеристики общего канала.as a dividend, measuring voltages of the same level are supplied to the common channel input, which is equivalent to a decrease in the error resulting from the nonlinearity of the common channel transfer characteristic.

Благодар тому, что опорна частота , снимаема с выхода генератора 18 пр моугольных импульсов, подаетс на опорный (импульсньш) вход анапого-цифрового преобразовател 17 через управл емый делитель 19 частоты, коэффициент делени которого измен етс синхронно и пропорционально с коэффициентом делени управл емого делител Due to the fact that the reference frequency, taken from the output of the generator of 18 square-wave pulses, is fed to the reference (impulse) input of the anapic-digital converter 17 through a controlled frequency divider 19, the division factor of which changes synchronously and proportionally with the division factor of the controlled divider

7 напр жени процесс нормализации измерительных напр жений на результат измерений вли ни не оказьшает.7 voltage the process of normalization of measuring voltages does not affect the measurement result.

3535

Claims

Invention Formula

An impedance parameter meter containing a series-connected switch, a synchronous detector, an analog-to-digital converter and a digital readout unit, a power source whose first output is connected to a common bus, and the second to the second input of the synchronous detector and to the first inputs. A switch and a measuring circuit consisting of a discrete-regulated exemplary measure of resistance, the first terminal of which is connected to the first input of the measuring circuit, 0 and the second output - to the first square to connect the measured object and the first input of the amplifier, the second input of which connected to the second terminal to connect the measured

5 of the object and the second input of the measuring circuit connected to the common length, and the output of the amplifier is connected to the output of the measuring circuit, a comparative voltage, the first input of which is connected to the second input of the switch, and the second input to the source of the reference voltage, a square pulse generator, a range counter, the output of which is connected to the control input of a discrete-adjustable exemplary measure of resistance of the measuring circuit and to the control input of the reading digital unit, so that, in order to improve the accuracy, it includes a controlled frequency divider, a division factor counter and a controlled voltage divider, enabled

between the output of the measuring circuit and the second input of the switch, the output of the controlled divider is connected to the pulse input of the analog-digital converter, and the signal input is connected to the output of the square pulse generator, the count input of the division factor is connected to the voltage comparator, the output of the overflow counter the division is connected to the counting input of a range counter, and the code output is connected to the control inputs of a controlled voltage divider and a controlled frequency divider.