Brevet FR2215625A1 — publié le 19740823

L'invention, due à Alexandr Ivanovich MARTYASHIN, Andrei Elizarovich MOROZCV, Eduard Konstantinovich SHAKHOV, Viktor Mikhailovich SHLYANDIN, concerne le domaine de la technique des mesures électriques, et plus précisément un dispositif pour mesurer les paramètres des éléments constitutifs d'un circuit LC parallèle. Le dispositif proposé pour mesurer les paramètres des éléments d'un circuit LC parallèle est notamment utilisable pour la mesure des paramètres des éléments des circuits résonants LC parallèles de divers dispositifs radioélectroniques ; il peut tre également utilisé pour la mesure des éléments LC à couches minces et la mesure des signaux des capteurs et des microcapteurs LC. Il ntexiste pas de tels dispositifs pour la mesure des paramètres des éléments des circuits LC parallèles. La présente invention a pour but la mise au point d'un dispositif pour mesurer les paramètres des éléments d'un circuit LC parallèle. L'invention vise à fournir un dispositif pour la mesure des paramètres des éléments d'un circuit LC parallèle, permettant de réaliser la mesure des paramètres des éléments du circuit parallèle LC en un laps de temps reduit, avec une haute précision à l'aide de signaux électriques déterminés, envoyés à un circuit électrique de mesure, comprenant le circuit LC parallèle selon un programme déterminé. Dans ce but, le dispositif, selon l'invention, pour la mesure des paramètres des éléments d'un circuit LC parallèle, comporte : un commutateur, dont une première entrée est raccordée à une source de tension à variation linéaire, mise en marche par un signal extérieur, dont une seconde entrée est raccordée à une source de tension continue, dont une troisième entrée est raccordée à une source de tension continue de polarité opposée, et dont une quatrième entrée est mise à la terre ; un amplificateur de courant continu à contre-réaction parallèle à résistance, dont l'entrée est raccordée par l'intermédiaire du circuit LC parallèle à une première sortie du commutateur, et à travers une bobine d'inductance étalonnée, à une seconde sortie ; un bloc comparateur raccordé à la sortie de l'amplificateur de courant continu ; un bloc de commande, raccordé à la sortie du bloc comparateur ; et un bloc de mesure d'intervalles de temps raccordé à la sortie du bloc de commande. Au moment où la tension de sortie de l'amplificateur à courant continu est nulle, le bloc comparateur envoie des signaux au bloc de commande, modifiant l'état du commutateur. Le commutateur est prévu pour, au moment de l'arrivée d'un signal extérieur, raccorder Xa première sortie à sa première entrée et raccorder sa seconde sortie à sa seconde entrée ; au moment de l'arrivée d'un premier signal, provenant du bloc comparateur, raccorder sa première sortie à sa quatrième entrée et sa seconde sortie à sa troisième entrée ; au bout d'un intervalle de temps étalonné après l'arrivée d'un second signal provenant du bloc comparateur, raccorder sa première sortie à sa seconde entrée, et sa seconde sortie à sa quatrième entrée ; et au moment de l'arrivée du troisième signal provenant du bloc comparateur, raccorder sa première sortie à sa quatrième entrée. Le bloc de commande commande le bloc de mesure d'intervalles de temps, de telle manière que : le début du premier intervalle de temps mesuré, dont la grandeur permet d'évaluer le paramètre caractérisant l'un des éléments du circuit LC parallèle, coincide avec l'arrivée du premier signal provenant du bloc comparateur, et que la fin de cet intervalle coincide avec l'ar- rivée du second signal en provenance de ce bloc ; le début du second intervalle de temps mesuré, dont la grandeur permet d'éva- luer le paramètre caractérisant l'autre élément dudit circuit LC, coincide avec la fin de l'intervalle de temps étalonné, et la fin du second intervalle de temps à mesurer coincide avec l'arri- vée du troisième signal provenant du bloc comparateur. Le dispositif proposé pour la mesure des paramètres des éléments d'un circuit LC parallèle permet de réaliser la mesure des paramètres caractérisant les éléments d'un circuit LC parallèle pendant une durée de temps réduite avec une haute précision, et se distingue par une simplicité constructive et par des petites dimensions. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description qui suit d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple et qui se réfère aux dessins donnés en annexe, qui représentent ; la figure 1, le schéma fonctionnel d'un dispositif pour la mesure des paramètres des éléments d'un circuit LC parallèle, selon l'invention ; la figure 2, les diagrammes a, b, c de variation dans le temps des tensions U1, U2, U3, respectivement à la première sortie du commutateur, à sa seconde sortie et à la sortie de l'amplificateur à courant continu. Le dispositif illustré en figure 1 de mesure des paramè- tres des éléments d'un circuit LC parallèle comporte un commutateur 1, qui se compose des commutateurs électroniques 2,3,4 et 5, chacun réalisé selon un montage connu à deux transistors. Une première entrée 6 du commutateur 1 est constituée par l'en- trée du commutateur 2, une seconde entrée 7 du commutateur 1 est constituée par des entrées raccordées entre elles des commutateurs 3 et 4, une troisième entrée 8 du commutateur 1 est constituée par une seconde entrée du commutateur 4, une quatriè- me entrée 9 du commutateur 1 est constituée par une seconde entrée du commutateur 2 et une entrée du commutateur 5, raccordées entre elles. Une première sortie 10 du commutateur 1 est constituée par la sortie du commutateur 3, une seconde sortie 11 du commutateur 1 est constituée par la sortie du commutateur 5. La sortie du commutateur 2 est raccordée à une seconde entrée du commutateur 3, et la sortie du commutateur 4, à une seconde entrée du commutateur 5. La première entrée 6 du commutateur 1 est raccordée à la sortie d'une source 12 de tension à variation linéaire, dont l'entrée est attaquée par un signal extérieur provenant d'une source (non représentée sur le dessin), la seconde entrée 7 du commutateur 1 est raccordée à une source 13 de tension continue, la troisième entrée 8 est raccordée à une source 14 de tension continue d'une autre polarité, tandis que la quatrième entrée 9 est mise à la masse. La source 12 de tension à-variation linéai- re est réalisée selon un schéma connu à amplificateur intégrateur à courant continu. Les sources 13 et 15 de tension continue sont réalisées selon un montage connu à semi-conducteurs. La première sortie 10 du commutateur 1 est raccordée, à travers le circuit LC parallèle, constitué par une bobine d'inductance 15 et un condensateur 16 branchés en parallèle, à 1en- trée d'un amplificateur à courant continu 17 avec une contreréaction parallèle à résistance (cette contre-réaction est réalisée en insérant dans la boucle de contre-réaction de cet amplificateur une résistance 18). La seconde sortie 11 du commutateur 1 est également raccordée à l'entrée de l'amplificateur 17 de courant continu à l'aide d'une bobine d'inductance étalonnée 19. La sortie de l'amplificateur 17, à son tour, est raccordée à l'une des entrées d'un bloc comparateur 20, dont l'autre entrée est mise à la masse. L'amplificateur à courant continu 17 et le bloc comparateur 20 sont intégrés dans un micromodule unique. Le dispositif est également doté d'un bloc de commande 21, qui se compose de bascules 22,23,24 et 25, d'un générateur d'intervalle de temps étalonné 26 pour lequel, dans la variante donnée de réalisation du dispositif, on utilise un multivibrateur monostable, réalisé selon un montage connu, ainsi que d'un distributeur d'impulsions 27 réalisé selon un montage connu à deux bascules à commande symétrique, dont les sorties sont raccordées une matrice à diodes, réalisant le décodage de l'état de ces bascules. Une première sortie 28 du distributeur 27 d'impulsions est raccordée à l'entrée"zéro"de la bascule 22 et à l'entrée "un"de la bascule 25. Une seconde sortie 29 du distributeur d'impulsions 27 est raccordée à l'entrée"zéro"de la bascule 25 et à l'entrée du générateur d'intervalle de temps étalonné 26, dont la sortie est raccordée à l'entrée"un"de la bascule 23 et à l'entrée"zéro"de la bascule 24. Une troisième sortie 30 du distributeur d'inclusions 27 est raccordée à l'entrée "zéro". de la bascule 23. Les entrées"un"des bascules 22 et 24 sont attaquées par un signal provenant de la source extérieure. La sortie de la bascule 22 est raccordée aux entrées de commande des commutateurs 2 et 4 ; les sorties des bascules 23 et 24 sont raccordées respectivement aux entrées de commande des commutateurs 3 et 5. Le dispositif est également doté d'un bloc 31 de mesure des intervalles de temps, comportant un générateur d'impulsions à quartz 22, réalisé selon un montage connu avec des éléments semi-conducteurs, des commutateurs électroniques 33 et 34, réalisé chacun avec un transistor, et des compteurs numériques 35, 36 pour lesquels on utilise des compteurs d'implusions décimaux à haute fréquence, réalisés selon un montage connu. La sortie du générateur d'impulsions 32 est raccordée aux entrées des commutateurs électroniques 33 et 34, dont les sorties sont raccordées aux entrées respectives des compteurs numériques 35 et 36. Les entrées de commande des commutateurs électroniques 33 et 34 sont raccordées respectivement aux sorties des bascules 23 et 25. Le dispositif propose pour la mesure des paramètres des éléments d'un circuit LC parallèle fonctionne de la façon suivante. A l'état initial, les bascules 22,23,24 et 25 du bloc 21 de commande se trouvent à l'état zéro. Les potentiels prélevés aux sorties de ces bascules maintiennent alors les commutateurs électroniques 2,3,4 et 5 du commutateur 1 dans des états tels que la première sortie 10 et la seconde sortie 11 du commutateur 1 sont raccordées à sa quatrième entrée 9. Un signal extérieur provenant de la source attaque les entrées"un"des bascules 22 et 24 et les met à 1'état ^un". Les potentiels prélevés aux sorties de ces bascules changent de valeur et les commutateurs 2,4 et 5 sont commutés. La première sortie 10 du commutateur 1 se trouve alors raccordée à la première entrée 6, tandis que la seconde sortie 11 du commutateur est raccordée à la seconde entrée 7. Ceci fait que la bobine 15 à inductance L et le condensateur 16 à capacité C du circuit LC parallèle sont attaqués par une tension à variation linéaire -Kt (K étant la pente de la courbe de variation linéaire de la tension) venant de la sortie de la source 12 de tension à variation linéaire, qui est mise en marche par le signal extérieur, tandis qu'à l'inductance 19 de référence à inductance égaleà Lo, est appliquée une tension continue +Eo venant de la sortie de la source 13 de tension continue. Pour faciliter la compréhension du fonctionnement du dispositif pour la mesure des paramètres des éléments d'un circuit LC parallèle, la figure 2 représente des diagrammes a, b, c de variation dans le temps des tensions U1, U2, U3 respec- tivement à la première sortie du commutateur, à sa seconde sortie et à la sortie de l'amplificateur 17 à courant continu. Les tensions-Kt et +Eo sont représentées sur les diagrammes a et b. La tension U3 (fig. 2, diagramme c) à la sortie de l'am- plificateur 17 à courant continu, dans le circuit de contreréaction parallèle négative duquel est insérée la résistance 18 dont la valeur est égale à Ro, augmente brusquement, puis diminue progressivement (pour le fonctionnement correct du dispositif, il faut que soit respectée la relation Lorsque cette tension atteint le niveau zéro, le bloc comparateur 20 envoie un premier signal au distributeur d'impulsions 27, à la première sortie 28 duquel apparait alors une impulsion, qui ramène à l'état"un"la bascule 25 du bloc de mesure 31 des intervalles de temps. Le commutateur 34 laisse alors passer les impulsions provenant de la sortie de l'oscillateur à quartz 32 ; ces impulsions attaquent l'entrée du compteur numérique 36, qui commence à mesurer le premier intervalle de temps t1 (fig. 2, diagramme c). De plus, l'impulsion provenant de la première sortie 28 du distributeur 27 d'impulsions ramène la bascule 22 à l'état"zéro". Les commutateurs électroniques 2 et 4 sont commutés et la première sortie 10 du commutateur 1 se trouve raccordée à sa quatrième entrée 9, tandis que la seconde sortie 11 du commutateur 1 est raccordée à sa troisième entrée 8. Ceci fait qu'au circuit parallèle LC est appliqué un potentiel zéro (fig. 2, diagramme a), tandis qu'à la bobine d'inductance 19 de référence est appliquée une tension continue-Eo (fig. 2, diagramme b) provenant de la sortie de la source de tension continue 14. La tension U3 (fig. 2 diagramme c), à la sortie de l'amplifi- cateur 17 à courant continu diminue par saut, puis croit linéairement. Lorsque cette tension atteint pour la seconde fois le niveau"zéro' ; le bloc comparateur 20 envoie un second signal. Alors à la seconde sortie 29 du distributeur d'impulsions 27 apparaît une impulsion qui ramène la bascule 25 à l'état"zéro" et met en marche le générateur 26 d'intervalle de temps étalonné. Le commutateur 34 est bloqué et le compteur numérique 36 cesse de mesurer l'intervalle de temps t1. A l'expiration de l'intervalle de temps calibré To (fig. 2, diagramme c) consécutive à l'arrivée du second signal provenant du bloc comparateur 20, le générateur 26 d'intervalle de temps étalonné fournit une impulsion amenant à l'état"un"le bascule 23 et ramenant à l'état"zéro"la bascule 24. Alors le commutateur électronique 33 s'ouvre et le compteur numérique 35 commence à mesurer le second intervalle de temps t2 (fig. 2, diagramme c). D'autre part, les commutateurs 3 et 5 sont commutés et la première sortie 10 du commutateur 1 se trouve raccordée à sa seconde entrée 7, tandis que la seconde sortie 11 du commutateur 1 est raccordée à sa quatrième entrée 9. Ceci fait que la tension continue +Eo (fig. 2, diagramme a), provenant de la sortie de la source 13 de tension continue, est appliquée au circuit parallèle LC, tandis que sur la bobine d'inductance é- talonnée 19 est applique un potentiel"zéro" (fig. 2, diagramme b). La tension de sortie de l'amplificateur à courant continu 17 commence à décroître et, lorsque cette tension atteint de nouveau le niveau"zéro", on obtient à la sortie du bloc comparateur 20 un troisième signal, qui fait apparaître sur la troisième sortie 30 du distributeur d'impulsions 27, une impulsion ramenant la bascule 23 à l'état initial (état"zéro"). Le commutateur 3 est commuté, le commutateur électronique 33 est bloqué. Un potentiel "zéro"est appliqué au circuit parallèle LC, tandis que le compteur numérique 36 termine la mesure de l'intervalle de temps t2. Alors, le schéma est revenu à l'état initial. Des intervalles de temps t1 et t2 obtenus et relevés, on peut déduire de façon univoque la valeur de la capacité C du circuit parallèle LC et la valeur de l'inductance L de ce circuit par les relations : K. Lo To t = ~. L Le dispositif proposé pour la mesure des paramètres des éléments d'un circuit LC parallèle offre une grande rapidité de fonctionnement, une large gamme d'applications et une précision élevée de mesure. En cas de mesure des paramètres d'éléments LC séparés, de meme qu'en cas de mesure des paramètres des éléments d'un circuit LC parallèle, le dispositif proposé permet de réaliser la mesure avec une haute précision grâce à l'élimination des erreurs de transformation, qui sont introduites par la capacité parasite des bobines d'inductance et l'inductance parasite des condensateurs, l'instabilité du seuil de fonctionnement du bloc comparateur, ainsi que l'instabilité des sources de tension. Le dispositif permet de réduire la puissance dissipée dans le circuit LC parallèle, ce qui donne la possibilité de mesurer les paramètres des éléments LC à couches minces, et de transformer en intervalles de temps les signaux des microcapteurs LC. Le dispositif pour la mesure des paramètres des éléments d'un circuit LC parallèle se distingue par la simplicité de sa construction et son faible encombrement. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour mesurer les paramètres des éléments d'un circuit LC parallèle, caractérisé en ce qu'il comporte un commutateur, dont une première entrée est raccordée à une source de tension à variation lineaire, mise en marche par un signal extérieur, dont une seconde entrée est raccordée à une source de tension continue, dont une troisième entrée est raccordée à une source ce tension continue de polarité opposée, et dont une quatrième entrée est mise à la terre ; un amplificateur de courant continu à contre-réaction parallèle à résistance, dont l'entrée est raccordée par le circuit LC parallèle à une première sortie du commutateur et, à travers une bobine d'inductance étalonnée, à une seconde sortie du commutateur ; un bloc comparateur raccordé à la sortie de l'amplificateur de courant continu ; un bloc de commande raccordé à la sortie du bloc comparateur ; et un bloc de mesure des intervalles de temps raccordé à la sortie du bloc de commande, le comparateur étant prévu pour envoyer au bloc de commande un signal modifiant l'état du commutateur lorsque la tension de sortie de l'amplificateur à courant continu passe à"zéro". 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit commutateur est monté pour : au moment de l'arri- vée d'un signal extérieur, raccorder sa première sortie à sa première entrée, et sa seconde sortie à sa seconde entrée ; au moment de l'arrivée d'un premier signal provenant du bloc comparateur, raccorder sa première sortie à sa quatrième entrée et sa seconde sortie à sa troisième entrée ; après l'écoulement d'un intervalle de temps étalonné, partir de l'arrivée d'un second signal provenant du bloc comparateur, raccorder sa première sortie à sa deuxième entrée, et sa deuxième sortie à sa quatrième entrée ; au moment de l'arrivée du troisième signal provenant du bloc comparateur, raccorder sa première sortie à sa quatrième entrée, et en ce que le bloc de commande commande le bloc de mesure des intervalles de temps, de manière que le début du premier intervalle de temps mesuré, dont la grandeur permet d'éva- luer la valeur de l'un des éléments du circuit LC parallèle, coincide avec l'arrivée du premier signal provenant du bloc comparateur, tandis que la fin de cet intervalle coïncide avec l'arrivée du second signal provenant de ce bloc, et que le début du second intervalle de temps mesuré, dont la grandeur permet d'évaluer la valeur de l'autre élément, coincide avec la fin de l'intervalle de temps étalonné, tandis que la fin du second intervalle de temps mesuré coincide avec l'arrivée du troisième signal provenant du bloc comparateur.