МОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ

МОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ


RU (11) 2105315 (13) C1

(51) 6 G01R17/10 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1998.02.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 93032833/09 
(22) Дата подачи заявки: 1993.06.23 
(45) Опубликовано: 1998.02.20 
(56) Аналоги изобретения: SU, А1,998967, кл. G 01R 17/10, 1983. SU, А1, 945805, кл. G 01R 17/10, 1982. 
(71) Имя заявителя: Курский политехнический институт 
(72) Имя изобретателя: Передельский Г.И.; Романченко А.С. 
(73) Имя патентообладателя: Курский политехнический институт 

(54) МОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ 

Изобретение относится к области измерения физических величин, в частности к измерителям параметров двухполюсников. Цель изобретения - уменьшение веса и габаритов. Измеритель содержит генератор 1 импульсов прямоугольной, линейно изменяющейся и квадратичной формы, электрический мост 2 и индикатор 4 равновесия. Первую ветвь моста образуют последовательно включенные объект 3 измерения, включающий в себя последовательно соединенные резистор 5 и индуктивную катушку 6, параллельно которым подключен конденсатор 7, и резистор 8, общий вывод индуктивной катушки 6 и резистора 8 образуют первую вершину измерительной диагонали моста. Вторая ветвь моста состоит из последовательно соединенных резисторов 9, 10 и 11, параллельно резистору 11 включена индуктивная катушка 12, параллельно-последовательно соединенным резисторам 9 и 10 подключены параллельно соединенные конденсатор 13 и резистор 14. Измеритель позволяет использовать при измерении параметров объектов в качестве уравновешивающих образцовых элементов только регулируемые резисторы. 2 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области информационно-измерительной техники, промышленной электроники и может быть использовано для измерения параметров объектов с двухполюсной схемой замещения, а также физических величин посредством параметрических датчиков, включаемых в мостовую цепь.

Известен электрический мост (см. а.с. N 998967, бюл. N 7, 1983 г.), содержащий последовательно соединенные генератор питающих импульсов, мостовую цепь и индикатор равновесия.

Недостатком его является отсутствие возможности измерять параметры трехэлементных двухполюсников, содержащих разнородные реактивные элементы (индуктивности, емкости).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа мостовой измеритель параметров трехэлементных пассивных двухполюсников (см. а.с. N 945805, бюл. N 27, 1982 г.), содержащий генератор импульсов сложной формы, объект измерения, состоящий из последовательно соединенных первого резистора и первой индуктивности катушки, параллельно которым включена первая емкость, второй резистор и второй конденсатор в плечах отношения разных ветвей электрического моста, причем второй резистор включен в ветвь объекта измерения, а второй конденсатор - в ветвь плеча сравнения, индикатор равновесия, подсоединенный к измерительной диагонали электрического моста, плечо сравнения, состоящее из параллельно соединенных третьего резистора и второй индуктивной катушки, последовательно с которыми включены четвертый резистор и третий конденсатор, причем общий вывод первого и второго резисторов и первого конденсатора образует первую вершину измерительной диагонали моста, а общий вывод второго и третьего конденсаторов - вторую вершину измерительной диагонали электрического моста.

Недостатком данного мостового измерителя является необходимость добиваться равновесия моста разнотипными элементами: резистором, конденсатором и индуктивной катушкой.

Технической задачей изобретения является уменьшение веса и габаритов при измерении параметров объектов с трехэлементной схемой замещения, содержащей разнородные реактивные элементы, за счет использования в качестве уравновешивающих образцовых элементов только регулируемых резисторов.

Данная техническая задача решается тем, что в мостовом измерителе параметров трехэлементных пассивных двухполюсников, содержащем генератор импульсов сложной формы, подключенный выходами к диагонали питания электрического моста, объект измерения, состоящий из последовательно соединенных первого резистора, первый вывод которого образует первую вершину диагонали питания электрического моста, и первой индуктивной катушки, параллельно которым включен первый конденсатор, второй резистор, включенный последовательно с объектом измерения в первую ветвь электрического моста, другой вывод которого образует вторую вершину диагонали питания электрического моста, индикатор равновесия, первый и второй входы которого подсоединены к измерительной диагонали электрического моста, первую вершину которой образует общий вывод первой индуктивной катушки и второго резистора, вторая ветвь электрического моста содержит второй конденсатор, первый вывод которого соединен с первой вершиной диагонали питания электрического моста, параллельно соединенные третий резистор и вторую индуктивную катушку, первый общий вывод которых подключен к первому выводу четвертого резистора, а второй общий вывод соединен с второй вершиной диагонали питания электрического моста, во вторую ветвь электрического моста введены пятый и шестой резисторы, первые выводы которых соединены с первым выводом второго конденсатора, второй вывод пятого резистора подключен ко второму выводу четвертого резистора и соединен с второй вершиной измерительной диагонали электрического моста, вторые выводы второго конденсатора и шестого резистора соединены с первым выводом четвертого резистора, третий вход индикатора равновесия соединен с выходом синхронизации генератора импульсов сложной формы, а четвертый вход индикатора равновесия соединен с общей шиной мостового измерителя и с второй вершиной диагонали питания электрического моста.

В заявленной совокупности отличительные признаки проявили новое свойство, заключающееся в уменьшении веса и габаритов при измерении параметров объектов с трехэлементной схемой замещения, содержащей разнородные реактивные элементы, за счет использования в качестве уравновешивающих образцовых элементов только регулируемых резисторов. Решений, имеющих признаки, сходные с признаками, отличающими заявленное устройство от прототипа, не обнаружено. Достижение такого эффекта не вытекает из известных в технической литературе решений. Предложенный мостовой измеритель соответствует необходимому изобретательскому уровню и может быть использован при измерении параметров любых объектов, которые можно представить трехэлементной схемой замещения, содержащей резисторы, конденсаторы и индуктивные катушки.

На фиг. 1 представлена функциональная схема мостового измерителя параметров трехэлементных пассивных двухполюсников.

Мостовой измеритель параметров трехэлементных двухполюсников (фиг. 1) содержит генератор 1 импульсов сложной формы, электрический мост 2 с объектом 3 измерения и индикатор равновесия 4. Объект 3 измерения, состоящий из последовательно соединенных резистора 5 (R1) и индуктивной катушки 6 (L1), параллельно которым включен конденсатор 7 (C1), и последовательно соединенный с объектом 3 измерения резистор 8 (R2) образуют первую ветвь электрического моста 2. Вторую ветвь электрического моста 2 образуют последовательно соединенные резисторы 9 (R3), 10 (R4) и 11 (R5), причем параллельно резистору 11 включена индуктивная катушка 12 (L2), а параллельно последовательно соединенным резисторам 9 и 10 включены конденсатор 13 (C2) и резистор 14 (R6), соединенные параллельно. Общий вывод объекта измерения и резистора 9 образует первую вершину диагонали питания электрического моста 2. Вторую вершину диагонали питания, подключенную к общей шине мостового измерителя, образует общий вывод резисторов 8, 11 и индуктивной катушки 12. Выходы электрического моста 2, образованные общим выводом резистора 8 и объекта 3 измерения, а также общим выводом резисторов 9 и 10, соединены с двумя входами индикатора 4 равновесия. Два выхода генератора 1 импульсов сложной формы соединены с двумя вершинами диагонали питания электрического моста 2. Третий вход индикатора 4 равновесия соединен с выходом синхронизации генератора 1 импульсов, а четвертый вход - с общей шиной.

Генератор 1 импульсов сложной формы вырабатывает три вида импульсов: импульсы прямоугольной, линейно изменяющейся и квадратичной формы. Для этого он может быть выполнен в виде совокупности трех формирователей (см. фиг. 2): формирователя 15 прямоугольных импульсов (ФПИ), формирователя 16 линейно изменяющихся импульсов (ФЛИН) и формирователя 17 квадратичных импульсов (ФКИ), которые с помощью коммутатора 18 подключаются или через усилитель мощности в виде эмиттерного повторителя (на фиг. 2 не показан), или непосредственно к выходу генератора 1, вторым выходом которого является общая шина всех формирователей. В качестве коммутатора 18 выбран переключатель типа ПР2-10П1НВР(К).

Формирователь 15 прямоугольных импульсов выполнен на основе заторможенного мультивибратора на операционном усилителе (ОУ) (см. Проектирование радиоэлектронных устройств на интегральных микросхемах //Под ред. С.Я.Шаца. М.: Советское радио, 1976, с. 154, 155). Формирователь импульсов линейно изменяющегося напряжения (ЛИН) построен на основе последовательно включенных заторможенного мультивибратора на ОУ (см. Фролкин В.Т., Попов Л.Н. Импульсные устройства. М.: Советское радио, 1980, с. 216, 217) и генератора ЛИН на ОУ (см. там же, с. 254, 255). Формирователь 16 квадратичных импульсов выполнен на последовательно соединенных упомянутых выше заторможенном мультивибраторе, генераторе ЛИН (см. там же, с. 216, 217 и с. 254, 255) и интеграторе на ОУ (см. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. М.: Мир, 1983. Т. 1, с. 408, 409, рис. 6.55). Выход заторможенного мультивибратора здесь подключен также к выводу "Сброс" интегратора. В качестве индикатора 4 равновесия можно использовать осциллограф.

В генератор 1 входит каскад синхронизации (на фиг. 1 и 2 не показан), который построен на основе автоколебательного мультивибратора по а.с. N 517992, бюл. N 2, 1976. Один выход его соединен с входами формирователей прямоугольных, линейно изменяющихся, квадратичных импульсов, а другой образует выход синхронизации генератора (третий выход).

Мостовой измеритель работает следующим образом. В исходном состоянии напряжения на входе и выходе моста равны нулю. Вначале подаем на мост прямоугольные импульсы генератора 1. При воздействии очередного прямоугольного импульса в установившемся режиме в ветвях моста устанавливаются неизменяющиеся напряжения. Напряжение неравновесия зависит только от значения сопротивления резисторов 5, 8, 9 и 10. Однократной регулировкой значения сопротивления уравновешивающего резистора 10 приводят плоскую вершину сигнала неравновесия к нулю и тем самым выполняют первое условие равновесия. Равновесие моста здесь и далее отмечают по индикатору равновесия 4. Далее подают на мост импульсы линейно изменяющегося напряжения с генератора 1. При воздействии очередного такого импульса в измерительной диагонали моста после окончания переходного процесса устанавливается импульсный сигнал с плоской вершиной, которая зависит с учетом выполнения первого условия равновесия от значений сопротивления только одного уравновешивающего резистора 14. Однократной регулировкой его приводят плоскую вершину сигнала неравновесия к нулю и выполняют второе условие равновесия. После этого на мосту подаются импульсы квадратичной формы с генератора 1. При поступлении очередного импульса этой формы в измерительной диагонали моста после окончания переходного процесса устанавливается импульсный сигнал с плоской вершиной, которая зависит с учетом выполнения первых двух условий равновесия от значения сопротивления третьего уравновешивающего резистора 11. Однократной его регулировкой приводят плоскую вершину сигнала неравновесия к нулю и выполняют третье условие равновесия.

Отсчет искомых значений величин берется из выражений, полученных на основе условий равновесия:



После трех уравновешиваний в измерительной диагонали остаются короткие экспоненциальные всплески, поэтому мостовую цепь можно считать квазиуравновешенной.

Таким образом, данный мостовой измеритель позволяет уменьшить вес и габариты при измерении параметров объектов с трехэлементной схемой замещения с разнородными реактивными элементами за счет использования в качестве регулируемых уравновешивающих образцовых элементов только переменных активных сопротивлений. Уравновешивание моста раздельное, что перспективно для автоматических измерений. При этом если в прототипе уравновешивание должно выполняться тремя регулируемыми элементами, то в предлагаемом изобретении - только тремя переменными резисторами 10, 14 и 11. Кроме того выполнение второй ветви электрического моста 2 в виде предложенной на фиг. 1 конфигурации элементов 9 - 14 позволяет использовать ее для измерения параметров других трехэлементных пассивных двухполюсников с разнородными реактивными элементами. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Мостовой измеритель параметров трехэлементных пассивных двухполюсников, содержащий генератор импульсов сложной формы, подключенный выходами к диагонали питания электрического моста, объект измерения, состоящий из последовательно соединенных первого резистора, первый вывод которого образует первую вершину диагонали питания электрического моста, и первой индуктивной катушки, параллельно которым включен первый конденсатор, второй резистор, включенный последовательно с объектом измерения в первую ветвь электрического моста, другой вывод которого образует вторую вершину диагонали питания электрического моста, индикатор равновесия, первый и второй входы которого подсоединены к измерительной диагонали электрического моста, первую вершину которой образует общий вывод первой индуктивной катушки и второго резистора, вторая ветвь электрического моста содержит второй конденсатор, первый вывод которого соединен с первой вершиной диагонали питания электрического моста, параллельно соединенные третий резистор и вторую индуктивную катушку, первый общий вывод которых подключен к первому выводу четвертого резистора, а второй общий вывод соединен с второй вершиной диагонали питания электрического моста, отличающийся тем, что во вторую ветвь электрического моста введены пятый и шестой резисторы, первые выводы которых соединены с первым выводом второго конденсатора, второй вывод пятого резистора подключен к второму выводу четвертого резистора и соединен с второй вершиной измерительной диагонали электрического моста, вторые выводы второго конденсатора и шестого резистора соединены с первым выводом четвертого резистора, третий вход индикатора равновесия соединен с выходом синхронизации генератора импульсов сложной формы, а четвертый вход индикатора равновесия соединен с общей шиной мостового измерителя и с второй вершиной диагонали питания электрического моста.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru