Преобразователь параметров трехэлементных нерезонансных двухполюсников

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ НКРЕЗОНАНСНЫХ ДВУХПОЛОСНИКОЭ/ содержащий управляемый делитель напряжения, дифференцирующий усилитель, первый сумматор напряжения , усилитель, при этсш-выход дифференцирующего усилителя соединен с входом управляемого делителя напряжеНИН , а вход усилителя соединен с одним из зажимов для подключения контролируемого двухполюсника, вход дифференцирующего усилителя соединен с одним из входовсукпиатора напряжения , отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него введены два генератора синусоидальных сигналов, два переключателя, второй сумматор напряжения, четыре блока вычитания, резистор, два блока памяти, формирователь сигнала управления,два вычислителя и блок управления, причем выходы генераторов синусоидальных сигналов через первый переключатель соединены с другим зажиме для подключения контролируемого двухполюсника , с входом дифференциального усилителя и первым блоком вычитания , а выход усилителя, в обратной связи которого включён резистбр, и вьаход управляемого делителя напряжения подключены к входам второго блока вычитания, при этом выход последнего соединен с входами первого и второго сумматоров напряжения, с входами первого и третьего блоков вычитания , а также с .входами первого . и второго вычислителей, выходы первого сумматора напряжения и первого блока вычитания подключены к первому вычислителю, а .выходщ второго сумматора напряжения и третьего блока . 0 вычитания подключены к второму вычислителю , причем выход дифференцируюС щего усилителя соединен с вторыми входами второго сумматора напряжения и третьего блока вычитания, выход первого вычислителя через второй переключатель соединен, с входами первого и второго блоков памяти, выходы последних соединены с входами сд четвертого блока вычитания, выход которого подсоединен к формировате лю сигнала управления, при этом выход формирователя сигнала управсо ления подключен к управляемому, входу управляемого делителя напряжения, 4 причем управляющие входы первого и второго переключателей соединены с выходом блока управления.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„.Я0„„1054794 A

З(51) G 01 R 27 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3409096/18-21 (22) 09.02.82 (46) 15.11.83. Бюл. В 42 (72) В.Г.Плотников и Г.A.Øòàìáåðãåð (21) Ивано-Франковский институт нефти и газа (53) 621.317.33(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Э 648917, кл. G 01 Я 27/26, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

В 538302, кл. 8 01 Й 27/00, 1976 (прототип). (54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ

ТРЕХЭЛЕИЕНТНЫХ НЕРЕЗОНАНСНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий управляемай делитель напряжения, дцфференцирующий усилитель, первый сумматор напряжения, усилитель, при этом выход дифференцирующего усилителя соединен с входом управляемого делителя напряжения, а вход усилителя:соединен с одним из зажимов для подключения контролируемого двухполюсника, вход дифференцирующего усилителя соединен с одним из входов сумматора напряжения, о т л..и ч.а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения быстродействия преобразователя, в него вве-дены два генератора синусоидальных сигналов, два переключателя, второй сумматор напряжения, четыре блока вычитания, резистор, два блока памяти формирователь сигнала унравления,два... вычислителя и блок управления, причем выходы генераторов синусоидальных сигналов через первый переключатель соединены с другим зажимом для подключения контролируемого двухполюсника, с входом дифференциального усилителя и первым блоком вычитания, а выход усилителя, в обратной связи которого включен резистор, и выход управляемого делителя напряжения подключены к входам второго блока вычитания, при этом выход последнего соединен с входами первого и второго сумматоров напряжения, с вхо дами первого и третьего блоков вычитания, а также с,входами первого и второго вычислителей, выходы первого сумматора напряжения и первого блока вычитания подключены к первому вычислителю, а .выходы второго сум. Я матора напряжения и третьего блока . вычитания подключены к второму вычис. лителю, причем выход дифференцирующего усилителя соединен с вторыми входами второго сумматора напряжения и третьего блока вычитания, выход первого вычислителя через второй переключатель соединен.с входами первого.и второго блоков памяти, вы- { ходы последних соединены с входами четвертого блока вычитания, выход которого подсоединен к формировате- Д ею сигнала управления, при этом выход формирователя сигнала управ- «3 ления подключен к управляемому- входу { ф управляемого делителя напряжения, причем управляющие входы первого и второго переключателей соединены с выходом блока управления.

1054794

Изобретение относится к области электроизмерительной,техники, в частности к измерению параметров пассивных комплексных величин, и может быть использовано для измерения параметров объектов, например, в электрохимии и биологии при изучении природы электрохимических и биологических систем, в микроэлектронной, элект ро и радио, нефтяной и химической промышленностях для контроля различ- 10 ных изделий и технологических процессов.

Известен измеритель параметров пассивных двухполюсйиков, содержащий генераторы синусоидальных сигналов, операционный усилитель, регулируемый элемент, два фазочувствительных вольтметра, фазовращатель, формирователь, нуль-орган, блок выдержки времени, переключатель и

N пос оянный резисторГ1 j.

Недостатком известного устройства является низкая точность и чувствительность, поскольку характеристики отрицательных элементов в широком диапазоне напряжений в принципе нелинейны. Погрешность измерителя обусловлена также и тем, что отрицательные сопротивления являются частотно-зависимыми и поэтому результаты отсчета по измеряемым параметрам двухполюсника после приведения цепи в измерительное состояние будут каждый раз сложным образом зависеть от частоты синусоидального сигнала генератора, от времени преры- 35 вания этого сигнала, от наличия гармоник в сигнале, возникающих вследствие нелинейности отрицательного сопротивления, малый предел измерения, поскольку отрицательные сопротивления могут существовать только и пределах ограниченной области вольт амперных характеристик этих сопротивлений. Из-за непосредственной коммутации сигнала ограничивается верхний частотный предел работы измерителя.

Наиболее близким технически решением к изобретению является преобразователь параметров нерезонансных пассивных трехэлементных двухполюс- 5О ников, содержащий источник частотномодулированного сигнала, дифференцирующий усилитель, суммматор напряжений, два управляемых делителя напряжения, интегрирующий усилитель, 5Э фазочувствительный индикатор, два логометрических преобразователя и два усилителяI,2).

Недостатком преобразователя явля Ьтся низкое быстродействие из-за двух60 контуров уравновешивания и их взаимосвязи, невысокая точность измерения искомых параметров двухполюсника. Ре- эультат. измерения одного из параметров зависит от напряжения источника частотно модулированного сигнала, что снимает точность измерения, поскольку трудно осуществить стабильность напряжения источника в широком диапазоне частот. Вследствие того, что уравновешивание происходит в режиме постоянных изменений частоты источника сигнала, возникают дополнительные динамические погрешности .

Исследуемый двухполюсник включается во входную цепь усилителя, при этом в обратную связь этого усилителя включают конденсатор, в результате во.-.никает потребность в стабилизации режима усилителя по постоянному току. Обычно для этой цели используют

Т-образный мост, шунтирующий конденсатор в цепи обратной связи усилителя, что приводит к дополнительным погрешностям преобразования.

Цель изобретения — повышение быстродействия преобразования за счет исключения -второго контура уравновешивания.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь параметров трехэлементных нерезонансных двухполюсников содержащий усилитель, первый сумматор напряжения, усилитель, при этом выход дифференцирующего усилителя соединен с входом управляемого делителя напряжения, а вход усилителя соединен с одним из зажимов для подключения контролируемого двухполюсника, вход дифференцирующего усилителя соединен с одним из входов сумматора напряжения, в пре образователь введены два генератора синусоидальных сигналов, два переключателя, второй сумматор напряжения, четыре блока вычитания, резистор, два блока памяти, формирователь сигнала управления, два вычислителя, блок управления, причем выходы генераторов синусоидальных сигналов через первый переключатель сое. динены с другим зажимом для подключения контролируемого двухполюсника, с входом дифференциального усилителя и первым блоком вычитания, а выход усилителя, в обратной связи которого включен резистор, и выход управляемого делителя напряжения подключен к входам второго блока вычитания при этом выход последнего соединен с входами первого и второго сумматоров напряжения, с входами первого и третьего блоков вычитания, а также с входами первого и второго вычислителей, выходы первого сумматора напряжения и первого блока вычитания подключены к первому вычислителю, а выходы второго сумматора напряжения и третьего блока вычитания подключены к второму вычислителю, причем выход дифференцирующего усилителя соединен с вторыми входами, как второго сумматора напряжения

1054794 так и третьего блока вычитания, выход первого вычислителя через второй переключатель соединен с входами первого и второго блоков памяти, выходы последних соединены с входами четвертого блока вычитания, выход которого подсоединен к формирователю сигнала управления, при этом выход формирователя сигнала управления подключен к управляемому входу управляемого делителя напряжения, причем 10 управляющие входы первого и второго переключателей соединенЫ с выходом блока управления.

На чертеже показана функциональная схема преобразователя. 15

Преобразователь содержит два генератора 1 и 2 синусоидальных сигналов различной частоты, два переключателя 3 и 4, усилитель 5, дифференцкрующий усилитель 6, контролируемый двухполюсник 7, состоящий из конденсаторов 8,9 и резистора 10,четыре блока 11-14 вычитания, резистор 15, управляемый делитель 16 напряжения, два сумматора 17 и 18 напряжения, блок 19 управления, два блока 20 и 21 памяти, 25 формирователь 22 сигнала управления и два вычислителя 23 и 24.

Выходы генераторов 1 и 2 через перекюпочатель 3 подключены к дифференцирующему усилителю 6, контроли- 30 руемому двухполюснику 7, к сумматору 17 напряжения и к блоку 13 вычитания. В обратной связи усилителя 5 включен резистор 15, а выход усилителя подключен к блоку 11 вычитания, выход дифференцирующего усилителя б через управляемый делитель 16 напряжения также присоединен к блоку 11 вычитания, а выход последнего соединен с сумматорами 17, 18 напря- 40 жения, с блоками 13, 14 вычитания и с вычислителями 23 и 24. Выход дифференцирующего усилителя 6 .подключен к входам сумматора 18 и блока 14 вычитания, а выходы последних соединены с вычислителем 24. Выход вычислителя 23 через переключатель 4 подключен к блокам 20, 21 памяти, выходы последних соединены с блоком 12 вычитания, а его выход подключен к формирователю 22 сигнала управле- 50 ния. Выход формирователя 22 соединен с управля;ощим входом делителя 16 напряжения, Блок 19 управления подключен к управляющим входам переключателей 3 и 4. 55

Устройство работает следующим образом.

Блок 19 управления периодически и в два такта управляет переключателями 3 и 4. В первом такте переключатель 3 подключает к измерительной цепи генератор 1 синусоидального сигнала; во втором такте — генератор 2 синусоидального сигнала. Таким же образом, в первом такте переключатель 4 подключает выход вы- 65 числителя 23 к входу блока 20 памяти, а во втором такте — к входу блока 21 памяти. В момент занесения информации в блок 20, 21 памя- ти ранее записанная в нем информация автоматически стирается. В первом такте генератор 1 синусоидального сигнала через переключатель 3 питает измерительную цепь, состоящую из усилителя 5, дифференцирующего усилителя 6, управляемого делителя 16 напряжения и блока 11 вычитания. Напряжения с выхода генерато-. ра 1 синусоидального сигнала и с выхода блока 11 вычитания поступают на сумматор 17 напряжения, на блок 13 вычитания где происходит векторное сложение и вычитание этих напряжений. Далее напряжение с выхода блоков 11, 13 вычитания и с выхода сумматора 17 поступают в вычислитель 23, в котором эти напряжения об рабатываются, т.е. преобразуются в числовые эквиваленты,.а затем над этими числами производятся вычислительные операции. Сигнал а выхода вычислителя 23 через переключаталь 4 поступает на блок 20 памяти, где значение этого сигнала запоминается. Во втором такте к измеритель ной цепи подклочается генератор 2 синусоидального сигнала, а значение сигнала с выхода вычислителя 23 запоминается уже .в блоке 21 памяти.Раз ность сигналов с блоков 20 и 21 па-мяти, которая имеет место на выходе блока 12 вычитания, поступает на формирователь 22 сигнала управления, в качестве ксторого может быть любое интегрирующее звено, например, электродвигатель, интегратор, устройство памяти и т.д. Формирователь 22 сигнала управления изменяет коэффициент деления управляемого делителя 16 напряжения до тех пор, пор, пока сигнал на выходе блока 12 вычитания не будет равен нулю. Как правило, д. я первоначального приведения измерительной цепи в состояние квазиравновесия требуется 3-5 тактов. В дальнейшем после каждого следукицего такта преобразователь отслеживает коэффициент передачи управляемого делителя 16 напряжения.

После достижения преобразователем измерительного состояния параметры контролируемого двухполюсника 7 ,определяются следующим образом. Измеряемую емкость конденсатора 8 определяют по значению сигнала на выходе формирователя 22 сигнала управления, измеряемое сопротивление резистора 10 определяют по значению сигнала на выходе вычислителя 23, а измеряемую емкость конденсатора 9 определяют по значению сигнала на выходе вычислителя 24.

Существенной особенностью преобразователя является наличие только

1054794

Составитель Л.Сотникова

Редактор О.Колесникова Техред Т,Фанта Корректор б. Тигор

9100/52 Тираж 710 Подписное, BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 Раушская наб., д. 4/5 Заказ

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 одного контура уравновешивания, одной регулировки, в качестве которой может использоваться образцовая переменная мера (магазин сопротивлений, цифроуправляемое сопротивление и т.д. отсутствие в цепях обратных связей усилителей., конденсаторов исключает трудности, связанные с стабилизацией

?@Жима работы усилителей по постоянЖМУ току.(тем саьым исключается целый ряд погрешностей преобразования J, Устройство может работать с большой точностью в широких диапазонах частот и входных напряжений . Вычислители 23 и 24 могут быть выполнены с использованием современных малогабаритных, высокоточных аналогоцифровых преобразователей и програмируеьых микрокалькуляторов.