Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2461841

(19)

RU

(11)

2461841

(13)

C1

(51) МПК G01R27/02 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 17.09.2012 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011118081/28, 04.05.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

04.05.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 04.05.2011

(45) Опубликовано: 20.09.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2314544 C1, 10.01.2008. SU 1688196 A1, 30.10.1991. JP 0004005577 A, 09.01.1992. RU 2000112434 A, 10.04.2002. BY 7961 C1, 30.04.2006.

Адрес для переписки:

426069, г.Ижевск, ул. Студенческая, 7, ФГБОУ ВПО "ИжГТУ имени М.Т.Калашникова"

(72) Автор(ы):

Макшаков Евгений Дмитриевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т.Калашникова" (RU)

(54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДИССИПАТИВНЫХ CG-ДВУХПОЛЮСНИКОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения активного сопротивления и может использоваться во влагометрии материалов, при физико-химических исследованиях жидкостей, а также при автоматическом контроле технологических процессов. Техническим результатом является расширение диапазона измеряемого активного сопротивления с высокой инвариантностью по отношению к шунтирующим емкостям, достигаемой путем преобразования измерительной схемы в дифференцирующую цепь. Измеритель CG-двухполюсников содержит измеряемый CG-двухполюсник, генератор образцового напряжения, компаратор, коммутирующий ключ, вычислительно-управляющее устройство, кроме того, введены конденсатор, форсирующий резистор, повторитель напряжения, генератор единичного скачка напряжения, индикатор. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения активного сопротивления в широком диапазоне шунтирующих емкостей и может использоваться во влагометрии материалов с большими активными потерями, при физико-химических исследованиях жидкостей, а также при автоматическом контроле технологических процессов.

Известен цифровой измеритель сопротивления и емкости [Кушнир Ф.В. Электрорадиоизмерения. - Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отд-ние, 1983. - 320с., ил., стр. 269], в основу которого положен метод дискретного счета, содержащий источник постоянного напряжения, образцовый конденсатор, электронный ключ, устройство сравнения, электронный счетчик, генератор с кварцевой стабилизацией. Измерение сопротивления производится без учета влияния шунтирующей емкости, что не позволяет использовать измеритель для оценки проводимости диссипативных CG-двухполюсников.

Известен измеритель параметров диссипативных CG-двухполюсников [патент RU 2260190 от 06.02.2004], содержащий первый и второй источники образцового напряжения, компаратор, вычислительно-управляющее устройство, измеряемый CG-двухполюсник, два коммутирующих ключа, модулирующий конденсатор, блок управления зарядом-разрядом, электронный коммутатор, делитель частоты, буфер. Недостатком прототипа является малая инвариантность измерения по каналам С и G, и, как следствие, ограниченный диапазон измерения активного сопротивления.

Задача изобретения - измерение активного сопротивления в широком диапазоне с высокой инвариантностью по отношению к шунтирующим емкостям.

Техническим результатом является расширение диапазона измеряемого активного сопротивления с высокой инвариантностью по отношению к шунтирующим емкостям путем преобразования измерительной схемы в дифференцирующую цепь.

Поставленная задача решается тем, что в измеритель параметров CG-двухполюсников, содержащий компаратор, коммутирующий ключ, вычислительно-управляющее устройство, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутирующего ключа, генератор образцового напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом компаратора, введены форсирующий резистор, параллельно соединенный с измеряемым CG-двухполюсником, повторитель напряжения, вход которого соединен с измеряемым CG-двухполюсником, выход - с инвертирующим входом компаратора, выход которого соединен с входом вычислительно-управляющего устройства, генератор единичного скачка напряжения, вход которого соединен со вторым выходом вычислительно-управляющего устройства, выход - через конденсатор, зашунтированный коммутирующим ключом - с измеряемым CG-двухполюсником, индикатор, вход которого соединен с третьим выходом вычислительно-управляющего устройства.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит коммутирующий ключ 1, конденсатор 2, форсирующий резистор 3, измеряемый CG-двухполюсник 4, повторитель напряжения 5, генератор образцового напряжения 6, компаратор 7, вычислительно-управляющее устройство 8, генератор единичного скачка напряжения 9, индикатор 10.

Устройство работает следующим образом.

При измерении активного сопротивления CG-двухполюсника 4 по команде вычислительно-управляющего устройства 8 генератор 9 формирует на первом выводе конденсатора 2 единичный скачок напряжения. Одновременно с этим начинается отсчет времени , реализуемый тактированием таймера-счетчика, входящего в состав вычислительно-управляющего устройства 8. Отклик цепи, образованной конденсатором 2, измеряемым CG-двухполюсником 4 и форсирующим резистором 3 описывается формулой

где U вх - значение входного напряжения;

С - емкость конденсатора 2;

t - время;

С x - емкость измеряемого CG-двухполюсника. Если положить, что С на несколько порядков превышает С х , то формула (1) приобретает вид

то есть, участок цепи, образованный конденсатором 2 и параллельно соединенными измеряемым CG-двухполюсником 4 и форсирующим резистором 3, преобразуется в дифференцирующую цепь с постоянной времени = RC, измерив которую и зная значение С можно вычислить измеряемое сопротивление по формуле

Компаратор 7 с выхода повторителя напряжения 5 сравнивает напряжение на измеряемом CG-двухполюснике с напряжением генератора образцового напряжения 6, равным 36,8 % от напряжения, поданного на конденсатор 2. Как только сравниваемое напряжение оказывается равным напряжению генератора 6, на выходе компаратора 7 формируется высокий уровень напряжения, вычислительно-управляющим устройством 8 производятся следующие действия: завершается отсчет времени ; подается сигнал на управляющий вход генератора единичного скачка напряжения 9, по которому на выходе последнего формируется низкий уровень напряжения; подается сигнал на коммутирующий ключ 1, который замыкается на время 1 10 мс, тем самым устраняется остаточное напряжение на конденсаторе 2; производится вычисление по формуле (3) и вывод на индикатор 10 измеряемого сопротивления.

Блоки 7, 8, 9 технически реализованы в микроконтроллере. Диапазон измеряемого активного сопротивления значительно расширяется - (100 10 7 ) Ом. Испытания показали, что в интервале шунтирующих емкостей (0 3000) пФ погрешность измерения сопротивления предложенным техническим устройством на 10-15% меньше, чем у других измерителей.

Формула изобретения

Устройство измерения активного сопротивления диссипативных CG-двухполюсников, содержащее компаратор, коммутирующий ключ, вычислительно-управляющее устройство, первый выход которого соединен с управляющим входом коммутирующего ключа, генератор образцового напряжения, выход которого соединен с неинвертирующим входом компаратора, отличающееся тем, что в него введены форсирующий резистор, параллельно соединенный с измеряемым CG-двухполюсником, повторитель напряжения, вход которого соединен с измеряемым CG-двухполюсником, выход - с инвертирующим входом компаратора, выход которого соединен с входом вычислительно-управляющего устройства, генератор единичного скачка напряжения, вход которого соединен со вторым выходом вычислительно-управляющего устройства, выход - через конденсатор, зашунтированный коммутирующим ключом - с измеряемым CG-двухполюсником, индикатор, вход которого соединен с третьим выходом вычислительно-управляющего устройства.

РИСУНКИ