Частотный преобразователь комплексного сопротивления

 

ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащий измерительную цепь, выполненную на операционном усилителе, входная цепь которого содержит клеммы для подключения исследуемой цепи, в цепЬ отрицательной обратной связи включен конденсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введеныгенератор гармонических колебаний, состоящий из LC -генератора с параллельным колебательн№1 контуром и повторителя напряжения, трансформатор, формирователь импульса, переключатель, конденсатор, интегратор, управляемое сопротивление, резистор и неинвертирующий усилитель, причем выход генератора гармонических колебаний подсоединен к первичной обнотке трансформатора , первому входу формирователя импульса и к входу измерительной цепи, выход которой подсоединен к второму входу формирователя импульса и первому входу.переключателя, выход которого через конденсатор подсоединен к колебательному контуру LC -генератора, а выход формирователя импульса подсоединен к интегратору , выход которого соединен с управW ляющим входом управляемого сопротивления , один вынод которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, а другой вывод - с входом неинвертирующего усилителя, выход коЬорого соединен с вторым входом переключателя , и через резистор - с инвертирующим вкоцон операционного усилите ел ля измерительной цепи. 00 о с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(51) G 01 R 27/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 3667256/24-2 1 (22) 29.11.83 (46) 15.03.85. Бюл. В 10 (72) 10.À.Èíöèí (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени авиационный институт нм. акад. С.П.Королева (53) 621.317.33(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N - 779916, кл. G 01 R 27/02, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 919889, кл. С 01 R 27/26, 1982 (прототип). (54)(57) ЧАСТОТНЬЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

КОИПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащий измерительную цепь, выполненную на операционном усилителе, входная цепь которого содержит клеммы для подключения исследуемой цепи, в цепЬ отрицательной обратной связи включен конденсатор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены генератор гармонических колебаний, состоя- щий из .С -генератора с параллельным колебательньн(контуром и повторителя напряжения, трансформатор, формирователь импульса, переключатель, конденсатор, интегратор, управляемое сопротивление, резистор и неинвертирующий усилитель, причем выход генератора гармонических колебаний подсоединен к первичной обмотке трансформатора, первому входу формирова° теля импульса и к входу измерительной цепи, выход которой подсоединен к второму входу формирователя импульса и первому входу. переключателя, выход которого через конденсатор подсоединен к колебательному контуру „С -генератора, а выход формировате.ля импульса подсоединен к интеграто- - ру, выход которого соединен с управляющим входом управляемого сопротивления, один вывод которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, а другой вывод — с входом неинвертирующего усилителя, выход которого соединен с вторым входом переключателя, и через резистор — с инвертирующим входом операционного усилителя измерительной цепи.

t 145302

Изобретение относится к электроиэме ительной технике и может быть использовано для, измерения составляющих комплексного сопротивления, а также при измерении неэлектрических величин с помощью емкостных первичных преобразователей.

Известно устройство прямого преобразования емкости и активной проводимости в напряжение постоянного 10 тока, содержащее генератор, фазовращатель, линейный преобразователь, сосгоящий иэ операционного усилителя( на входе которого включено измеряемое сопротивление, а в цепи обратной связи включено образцовое сопротивление, фазовый детектор и вольтметр 1.13

Недостаток этого устройства— зависимость результата измерения реактивной составляющей от частоты и напряжения генератора синусоидальных колебаний, а активной составляющей — от напряжения генератора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является преобразователь параметров Р!.— и RC -цепей в период электрических колебаний, содержащий компаратор, соединенный с входом интегратора и измерительной цепи, выполненной на операционном усилителе, во входной цепи и цепи отрицательной обратной связи которой включены соответственно исследуемая цепь и опорный элемент, а выход измерительной цепи соединен с входом, сумматор, переключатель рода работ, делитель, генератор коротких импульсов и запоминающий блок (2 J.

Недостатком данного устройства является невозможность градуировки

40 измерительного прибора (вольтметра) в единицах измеряемой величины, так как необходимо измерять приращение напряжения на фиксированном интервале времени и линейном участке возрас тания или уменьшения напряжения (1 JR 4),а также наличие методической к погрешности, зависящей от отноше ния t„(R„C„, где 1„ - длительность $0 короткого импульса; R„ и С„ - параметры исследуемой gc -цепи. Эта погрешность возрастает при-простран- ственном разделении исследуемой цепи и преобразователя, так как имеет. у вместо задержка в линии связи, определяющая минимально допустимую длительность импульса „.

Цель изобретения — повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в частотный преобразователь комплексного сопротивления, содержащий измерительную цепь, выполненную на операционном усилителе, входная цепь которого содержит клеммы. для подключения исследуемой цепи, в цепь отрицательной обратной связи включен конденсатор, введены генератор гармонических колебаний, состоящий из LC — генератора с параллель ным колебательным контуром и повторителя напряжения, трансформатор, формирователь импульса, переключатель, конденсатор, интегратор, управляемое сопротивление, реэистор-и неинвертирующий усилитель, причем выход генератора гармонических колебаний подсоединен к первичной обмотке трансформатора, первому входу формирователя импульса и к входу измерительной цепи, выход которой подсоединен к второму входу формирователя импульса и первому входу переключателя, выход которого через конденсатор подсоединен к колебательному контуру LC -генератора, а выход формирователя импульса подсоединен к интегратору, выход которого соединен с управляющим входом управляемого сопротивления, один вывод которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, а другой вывод — с входом неинвертирующего усилителя, выход которого соединен с вторым входом переключателя, и через резистор — с инвертирующим входом операционного усилителя измерительной цепи.

На фиг. 1 представлена структурная схема частотного преобразователя комплексного сопротивления, на фиг. 2 — временные диаграммы формирования управляющвго напряжения на выходе интегратора.

Преобразователь содержит генератор 1 гармонических колебаний, состоящий из 1,С -генератора с параллельньи колебательным контуром и повторителя напряжения, трансформатор 2, формирователь 3 импульса, измерительную цепь 4, переключатель 5, конденсатор 6, интегратор 7, управляемое сопротивление 8, неинвертирующий усилитель 9 и резистор tO.

Выход генератора 1 соединен с первичной обмоткой трансформатора 2, с первым входом формирователя им— пульса 3, входом измерительной цепи 4, выход которой соединен с вторым входом формирователя 3 импульса, и первым входом переключателя 5, выход которого через конденсатор 6 соединен с колебательным контуром

LC -генератора; а выход формирова- теля 3 импульса соединен с интегратором 7, выход которого соединен с управляющим входом управляемого сопротивления 8, один вывод которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора 2, а другой вывод — с входом неинвертирующего усилителя 9, выход которого соединен с вторым входом переключателя 5 и через резистор 10 — с инвертирующим входом операционного усилителя измерительной цепи .4.

Устройство работает следующим образом.

Конденсатор 6 через переключа— тель 5 соединен с выходом измерительной цепи 4. При 0„„ = О управляемое сопротивление 8 имеет максимальную величину и ток через резистор 1О равен нулю. ос õ где U и 0 — комплексные амплитуды г напряжения, 2ос (2 „— комплексный коэффициент передачи измерительной цепи.

При этом напряжение U„ запаздывает по фазе относительно u . Формироваг тель, на вход которого поступают напряжения U и Ог, формирует в каж1 дом периоде колебаний импульс напряжения постоянной амплитуды н длитель ностью Ф= /ш, где «ы — рабочая частота генератора 1; 9 — сдвиг фаз между U и 0„. За время действия этого импульса интегратор интегрирует его, что показано на фиг. 2. Результатом интегрирования является напряжение Ugnp под действием которо го изменяется управляемое сопротивле ние, оно уменьшается с увеличением 0 „ . При этом под действием напря жения 0 увеличивается ток через резистор 10 и сопротивление 8. Уве- личение О „ и т< ка происходит до тех пор, пока сдвиг фаз « не станет

145302 4 равным нулю. В этом случае длительность импульса на выходе формирователя станет равной нулю, а напряжение на выходе интегратора будет сохраняться неизменным.

Этому состоянию соответствует равенство нулю суммы токов через резисторы на входе операционного усилителя измерительной цепи 4. Оозначив

10 напряжение на вторичной обмотке транU

r сформатора через U<--- —, где н— и коэффициент трансформации, получим

0 0

15 -О х "(+ «I

При этом напряжение 0 содержит только синфазную составляющую „.

С .с„

Это напряжение подается на конденсатор 6. На резонансной частоте сумма токов ветвей колебательной системы l„, С„, С равна нулю и, .,„, +,j Co+(U„-U ) ы С=о, I откуда период колебаний Т равен

30 что подтверждает зависимость периода колебаний от емкости измерительной цепи 4 С„.

При замкнутом втором входе переключателя 5 на его выход на конденсатор 6 поступает напряжение 0 с выхода неинвертирующего усйлителя 9.

После сведения к нулю квадратурной

40 составляющей напряжения и напряжение 0 равно ц

u e- — Rk, где К вЂ” коэффициент усиления усили- теля 9.

В этом случае для нахождения резонансной частоты (период колебаний) в уравнение для суммы токов ветвей колебательной системы необходимо . подставить значение напряжения U вместо U, откуда получим

1 «

Т=2Г(L СОФс 1+

Таким образом, измеряемым пара5. метром генератора 1 является период колебаний, зависящий от Сх или от

«IR» что определяется положением переключателя 5.

Использование предлагаемой схемы преобразователя в информационно-измерительной системе позволяет сни1145302 6 зить погрешность преобразователя емкости измерительной цепи 4 С„ до

0,27. при Сх à c50 пФ и йкЪ1 10 Ом.

ВНЮЗПИ Заказ 1166/34 ТиРаж 748 Поппксное

Фадин ППП Ч3атеат, г.Уагород, ул.Проектная, 4

Частотный преобразователь комплексного сопротивления Частотный преобразователь комплексного сопротивления Частотный преобразователь комплексного сопротивления Частотный преобразователь комплексного сопротивления 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в приборах для измерения неэлектрических физических величин посредством емкостных, индуктивных или резистивных датчиков

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в приборах для измерения неэлектрических физических величин посредством емкостных, резистивных или индуктивных датчиков

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к технике измерений макроскопических параметров сред и материалов, и, в частности, может использоваться при неразрушающем контроле параметров диэлектрических материалов, из которых выполнены законченные промышленные изделия

Изобретение относится к технике измерений с помощью электромагнитных волн СВЧ диапазона и может использоваться для дефектоскопии строительных материалов различных типов с различной степенью влажности

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, может быть использовано для измерения диэлектрических характеристик веществ с помощью емкостного или индуктивного датчика

Изобретение относится к электронному приборостроению и может быть использовано для контроля и измерения диэлектрических параметров различных сред

Изобретение относится к измерению электрических величин, в частности емкости

Изобретение относится к способам и устройству для передачи электромагнитных сигналов в землю через конденсатор

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении тангенса угла диэлектрических потерь твердых изоляционных материалов, жидких диэлектриков, например, трансформаторного масла
Наверх