Зарядовый калибратор
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для калибровки измерительных каналов с пьезоэлектрическими первичными пр-еобразователями. Цель изобретения - повышение точности калибратора. Устройство содержит мультивибратор 1, блок 2 формирования сигнала, делитель 3 напряжения, батарею 4 пассивных двухполюсников, выходной селектор 5 каналов, дифференциальный усилитель 6, повтори-. тель 7 напряжения, операционный усилитель 8 и пассивные двухполюсники 9 и 10. Введение в устройство операционного усилителя, повторителя напряжения , дифференциального усилителя и двух пассивных двухполюсников , вьшолненных соответственно ввиде активного сопротивления и параллельно соединенных резистора и конденсатора, устраняет зависимость коэффициента передачи калибратора от сопротивления нагрузки. 1 з.п. ф-лы. 1 ил. i (Л 1чЭ tc 4 ел
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
Л0 24757
51) 4 С 01 К 35/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
gf :" . . ес л
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ЗАРЯДОВЫЙ КАЛИБРАТОР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для калибровки измерительных каналов с пьезоэлектрическими первичными преобразователями, Цель изобретения — повышение точнос(21) 3783197/24-21 (22) 20.08.84 (46) 15.04.86. Бюл. Ф 14 (72) В.М.Волков, Н.И, Гаранин и О.Б.Коростелев (53) 621.371(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 976412, кл. G 01 R 35/00, 1973.
Техническое описание Р 13.5351 на калибратор 5331 фирмы KISTLER
INSTRUMKNTE AG (Швейцария) ° ти калибратора. Устройство содержит мультивибратор 1, блок 2 формирования сигнала, делитель 3 напряжения, батарею 4 пассивных двухполюсников, выходной селектор 5 каналов, дифференциальный усилитель 6, повторитель 7 напряжения, операционный усилитель 8 и пассивные двухполюсники
9 и 10. Введение в устройство операционного усилителя, повторителя напряжения, дифференциального усилителя и двух пассивных двухполюсников, выполненных соответственно в виде активного сопротивления и параллельно соединенных резистора и конденсатора, устраняет зависимость коэффициента передачи калибратора от сопротивления нагрузки. 1 э.п. ф-лы. 1 ил.
f224757 ношение
» <,.»к,c.,»к»» г,»»к l., »-»,>,.»,<>»к,» >
U=
K (iM) Z„(ju»<,4D) — („(J 1 -z.,(JU)) IJ„(JuJ) K (i )K6(« » Z>Î(iu>>-0,(,к)) Z (ju))
1 (i J) z.iî(" и-)1 Г z„î (J) + z d(" )) $ >(K
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для калибровки измерительных каналов с пьезоэлектрическими первичными преобразователями. 5
Цель изобретения — повышение точности калибратора за счет устранения зависимости коэффициента передачи калибратора от сопротивления нагрузки.
На чертеже изображена блок-схема зарядового калибратора.
Зарядовый калибратор содержит последовательно соединенные мультивибратор 1, блок 2 формирования 15 сигнала и делитель 3 напряжения, батарею 4 пассивных двухполюсников
9 выходной селектор 5 каналов, дифференциальный усилитель 6, повторитель .
7 напряжения, операционный усили- 20 тель 8 и пассивные двухполюсники 9 и 10, причем выход делителя 3 напряжения через пассивный двухполюсник
10 подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 8 и входу 15 второго пассивного двухполюсника 9, второй вход которого подключен к выходу дифференциального усилителя б, инвертирующий вход которого через повторитель 7 напряжения подключен к 30 выходу батареи 4 пассивных двухполюсников и входу выходного селектора 5 каналов, а неинвертирующий вход дифференциального усилителя 6 подключен к другому входу батареи 4 пассивных двухполюсников и выходу операционного усилителя 8, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине.
Зарядовый калибратор работает
40 следующим образом.
Источник питания формирует необl 1 ходимые питающие напряжения для активных элементов калибратора. Мультивибратор 1 генерирует последовательность тактовых импульсов для блока 2 формирования сигнала. Блок 2 формирует калибровочное напряжение з4данной формы (например, прямоугольные импульсы положительной полярности), амплитуда которых регулируется делителем 3 напряжения, Это напряжение преобразуется в эквивалентный па величине заряд с помощью батареи 4 пассивных двухполюсников. Масштаб преобразования определяется выбором соответствующего пассивного элемента в батарее. Заряд, перезаряжающий емкость в пассивном элементе батареи 4, протекает через нагрузку (не показана), выбираемую посредством селектора 5 каналов. Напряжение между полюсами батареи 4, изменение которого определяет заряд, протекающий в цепи нагрузки, контролируется с помощью дифференциального усилителя 6. Повторитель 7 напряжения предотвращает утечку заряда через вход усилителя 6.
Операционный усилитель 8 регулирует напряжение на батарее 4 в соответствии с подаваемым с делителя 3 напряжением калибрбвки. Отрицательная обратная связь обеспечивается пассивными двухполюсниками 9 и 10.
Передаточные функции зарядового калибратора определяются соотношением полных сопротивлений пассивных двухполюсников.
Пусть "; — напряжение на выходе
i -ro блока, а 7 — полное сопротивление j -ro двухполюсника в операторной Аорме. Обозначим через К (jQ) передаточную функцию усилителя 8.
К6 и К вЂ” передаточные функции по неинвертирующему и инвертирующему входам дифференциального усилителя
6, а передаточную функцию повторителя 7 напряжения через К,(>)).
Для усилителя 8 справедливо соотU,t>d> z (>a> U >> >>7, (л Л>
»,-к,>»>> =к,»»
2.„,(.>о3)» Z. (>(3) (1) где U — напряжение на выходе усилителя 8„
Учитывая, что (1 („ 4к) ((J d) Kü,
1224757
7.(Э) 2 ("" ) 7„(M) U,(jQ) г,()) (Ц+79(M)) г„(И.7„(,.))
К (jM) K () Л2 («Э) — Z„,(JÇ) K (JM) . ) ло «о 6 К ()) g (J )
8 Н
03,(i&) Zß, )
К, ()) 2 (З) Z„(J uf) 2 ц (3) (4) 2н("««)) (т " - )Кь "" ) Кь " л)) ) Z«î(л)) Z9(JлЗ) Z„(JD) " ч (,Д) К („, ) 29("й) Z„(K (J&)K (JU) 0
С
7(J+) К (j )) " R«o
a(j ) = (1+ )Т„)(Ч+ )Т,) (чо) U„(JQ) Z (jñ3) (.и ("
7 g (J 4J) 2 (J M) К 6 4 ) ) V„(«,3r 7.Ч (W! ь «О 6
Учитывая также высокое входное сопротивление повторителя 7, можно записать, что
Поскольку современные операционные усилители имеют следующие типовые параметры
К (Jcd) =10, +
K å ("« -)) )(ü ("
10 (Ода) К (JQ)=1+10, (jM) (5) то первыми двумя слагаемыми .знаменателя можно пренебречь, в результате чего получим
Отсюда следует, что устройство является генератором тока, величина которого не зависит от нагрузки
При этом не трудно обеспечить следующие величины комплексных сопротивлений двухполюсников: с помощью параллельно включенных сопротивления R и емкости С
=й„, (8)
7 (о))= f1 J()É Ñ 1 . " ь „) С при последовательном включении сопротивления К „ и емкости C„„.
Тогда ток в нагрузке будет равен
U„
Е и )« Зс,) ф— (! MT„)(1+ MT i к, () ) 4
rare Z (j>) — сопротивление нагрузки, а напряжение u „(Ja) соответствует напряжению на нагрузке, так как в селекторе 5 падение напряжения отсутствует.
Сравнивая (3) и (2), получим. что эквивалентно формированию заря20 да
Передаточная функция такого калибратора не зависит от Z„ в отличии от передаточной функции известного калибратора.
З0 Выбор параметров знаменателя (10) позволяет ограничить сверху частотный диапазон работы калибратора и обеспечивает устойчивость работы.
Погрешность от влияния нагрузки, З5 определяемая первым слагаемым в знаменателе формулы (4), составляет приблизительно 0,017. от отношения
Z — в соответствии с. предположением
Z $
40 (5), в то время как в прототипе она равна 1007..
Использование предлагаемого зарядового калибратора позволяет многократно повысить точность измерения
45 физических параметров с помощью пьезоэлектрических датчиков. формула изобретения
50 1. Зарядовый калибратор, содержащий выходной селектор каналов, мультивибратор, выход которого через блок формирования сигнала, управляющий вход которого является управляющим входом калибратора, подключен к входу целителя напряжения, и батарею пассивных двухполюсников, первый вывод которой соединен с входом выходного
12247
Составитель А.Заборня
Редактор А,Ревин Техред И.Гайцош Корректор Л.Патай
Заказ 1948/46 Тираж 728 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4
5 селектора каналов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности путем компенсации влияния полного сопротивления нагрузки, в него введены операционный усилитель повторитель напряжения, дифференциальный усилитель, первый и второй пассивные двухполюсники, первые выво. ды которых подключены к инвертирующему входу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а выход — с вторым выводом батареи пассивных двухполюсников и неинвертирующим входом дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого через повторитель напряжения связан с входом выходно57
Ь го селектора каналов, и выход — с в т орым выводом в торо ro пас си в но го двухполюсника, причем второй вывод первого пассивного двухполюсника подключен к выходу делителя напряжения.
2. Калибратор по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения устойчивости работы, первый пассивный двухполюсник выполнен в виде активного сопротивления, второй пассивный двухполюсник выполнен в виде параллельно соединенных резистора и конденсатора, а каждый элемент батареи пассивных элементов выполнен в виде последовательно соединенных резистора и конденсатора.
