Цифровой измеритель коэффициента передачи четырехполюсника

 

Изобретение может быть использовано для измерения неэлектрических параметров с помощью пьезоэлектрических датчиков трансформаторного типа. Измеритель содержит интегратор 1, R состав которого в.ходят усилитель 2, конденсатор 3 цени обратной связи, диоды 4 и 5, коммутируемые переключателем 6, и резистор 7, нульорган 8, переключатель 9, исследуемый четырехполюсник 10, усилитель-ограничитель 11, элементы 12 и 15 совпадения, счетчик 13 эталонной е.мкости. триггер 14, счетчик 16 имнульсов и блок 17 запуска. Изобретение позволяет повысить точность измерения коэффициента передачи четырехполюсников в области высоких частот и помехозащищенность устройства, делает перспективным его использование для съема информации с пьезоэлектрических датчиков трансформаторного типа, работающих па частотах десятки и сотни килогерц. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. со ГчЭ СО ;о 00 СП аг./

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (s)) 4 G 01 R 27/28

1Ч 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 40!8917/24-2! (22) 07.02.86 (46) 5.07.87, Бюл, № 26 (7! ) Одесский политехнический институт (72) В. И. Ковальков, Г. А. Трофименко, Р. Г. Джагупов и С. Б. Иванов (53) 621.317.74! (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 516975, кл. G 01 R 27/28, 1976. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЪ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА (57) Изобретение может быть использовано для измерения неэлектрических параметров с помощью пьезоэлектрических датчиков трансформаторного типа. Измеритель

„„Я0„„1323985 А ) содержит интегратор 1, в состав которого входят усилитель 2, конденсатор 3 цепи обратной связи, диодь! -1 и о, ком мх ти11 е мые переключателем 6, и резистор 7. нульорган 8, переключатель 9, исследуемый четырехполюсник 10, усилитель-ограничитель

11, элементы 2 и 5 совпадения, счетчик

13 эталонной емкости. триггер 14, счетчик

16 импульсов и блок 17 запуска. Изобретение позволяет повысить точность измерения коэффициента передачи четырехполюсников в области высоких частот и помехозащпщснно Th )стройства, делает перспективным его и !!o,! üçoâÿíèå для съема информации с пьезоэлектрических датчиков трансформа орного типа, работающих на частотах лепки и сотни килогерц. 1 з Il. ф-лы, 2 ил.

1323985

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициента передачи четырехполюсников, а именно измерения неэлектрических параметров с помощьк> пьезоэлектрических датчиков тра нсформаторного типа.

Цель изобретения — повышение точности измерения и помехозащищенности устройства за счет нечувствительности к нестабильности питающего испытуемый четырехполюсник напряжения, а также фазовому сдвигу между входным и выходным напряжениями четырехполюсника. Это позволяет повысить точность измерения коэффициента передачи четырехполюсников в области высоких частот и делает перспективным применение предлагаемого устройства для сьема формации с параметрических датчиков, в частности с пьезоэлектрических датчиков трансформаторного типа, работающих на частотах десятки — сотни килогерц.

На фиг. 1 изображена функциональная электрическая схема цифрового измерителя коэффициента передачи четырехполюсника; на фиг. 2 — временные диаграммы выходных сигналов блоков устройства.

Интегратор 1 преобразователя содержит усилитель 2, выход которого подключен к конденсатору 3 цепи отрицательной обратной связи через диоды 4 и 5, коммутируемые переключателем 6. На входе интегратора 1 включен времязадающий резистор 7, а точка соединения конденсатора 3 и диодов

4 и 5 подключена к входу нуль-органа 8.

Вход интегратора 1 соединен в зависимости от положения переключателя 9 с входом или выходом исследуемого четырехполюсника 10.

Показанные на схеме напряжения Ui и (4 являются переменными напряжениями, действующими на входе и выходе четырехполюсника соответственно. Параллельно входу исследуемого четырехполюсника также включен усилитель-ограничитель 11, к выходу которого подключены последовательно соединенные первый элемент 12 совпадения и дополнительный счетчик 13 эталонной емкости, триггер 14, второй элемент 5 совпадения, счетчик 16 импульсов. К входам сброса обоих счетчиков 13 и 16, а также к установочному входу триггера 14 подключен блок 17 запуска.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии вход интегратора

1 подключен через переключатель 9 к выходу исследуемого четырехполюсника 10, а выход усилителя 2 интегратора через диод 4— к конденсатору 3 интегратора и входу нульоргана 8. Конденсатор 3 заряжен отрицательной полярностью до напряжения ограничения усилителя 2 интегратора. Нуль-орган 8 своим выходным сигналом блокирует прохождение импульсов через элементы )2 и

15 совпадения.

40 где i (t) — ток заряда конденсатора 3;

С вЂ” емкость интегрирующего конденсатора 3;

R — величина сопротивления резистора 7;

T„ — период переменного напряжения

Ui (t)

Умножив и разделив выражение (1) на

Т„ и учитывая, что "-аряд конденсатора 3 происходит то.-.ько в течение отрицательных полупериодов напряжения U< (t), получим

"4 1 ™

50 — — U (t ) elk Тх = — 1- ср.1

Ný х

0 (2) где U р — напряжение. до которого зарядится конденсатор 3 в течение Т, Переполнение счетчика 13 вызывает переключение триггера l4 и вместе с ним переИзмерение коэффициента передачи происходит за два такта. В начале первого блок 17 запуска вырабатывает импульс (фиг. 2г), сбрасывающий дополнительный счетчик 13 эталонной емкости и основной счетчик 16 в «0», а также импульс, устанавливающий триггер 14 (фиг. 2е) в состояние

«1», при котором происходит переключение переключателей 6 и 9. При этом вход интегратора 1 через переключатель 9 подклю"ц чается к входу исследуемого четырехполюсника 10, а выход усилителя 2 интегратора через переключатель 6 и диод 5 — к интегрирующему конденсатору 3.

Начинается первый такт интегрирования.

Благодаря тому, что конденсатор 3 интегратора подключен к выходу усилителя 2 интегратора через диод 5. его перезаряд происходит в отрицательные полупериоды переменного напряжения U (фиг. 2а,д). Сформированные из переменного напряжения U1

20 усилителем-ограничителем 11 прямоугольные импульсы подаются на вход элемента 12 совпадения, на другой вход которого поступает разрешающий потенциал с выхода триггера 14 (фиг. 2а,в,е). На третий вход элемента 12 совпадения по достижении заряда интегрирующего конденсатора 3 порога срабатывания нуль-органа 8 поступает разрешающий потенциал с его выхода (фиг. 2д,ж).

При этом импульсы с выхода усилителяограничителя 11 через элемент 12 совпадения попадают на вход счетчика 13 и подсчитываются. Этот такт продолжается до тех пор, пока счетчик 13 эталонной емкости не заполнится. За это время поступает N- импульсов (фиг. 2з) и напряжение заряда конденсатора 3 определяется c.»e

35 дующим образом:

U,.= М-, 1 (""1! (t) а t=o тх кс (1) о

1323985 з ключателей 6 и 9. Во время второго такта вход интегратора 1 подключается к выходу исследуемого четырехполюсника чеерез переключатель 9, а выход усилителя 2 интегратора — к конденсторау 3 интегратора через переключатель 6 и диод 4. Во время этого такта происходит разряд конденсатора 3 интегратора до нулевого значения

U,= О, которое фиксируется нуль-органом 8, и далее конденсатор заряжается отрицательной полярностью до насыщения усилителя интегратора (фиг. 2д). Импульсы с выхода усилителя-ограничителя 11 через элемент

15 совпадения заполняют счетчики 16 до момента срабатывания нуль-органа 8 (фиг. 2д, ж,и).

Число импульсов, которое поступает на счетчик 16, — Х„ определяется исходя из выражения разряда конденсатора 3: т„

2RC

1 1 х

2РС

20 (3) где 11 (1) — напряжение на выходе исследуемого объекта;

Ucp. — напряжение разряда конденса- 25 тора за период Т„.

Приравняв выражения (2) и (3) получим

1Чэ Ucp. i = Nc Ucp.o (4) Следовательно, число импульсов, заполнивших счетчик 16, прямо пропорционально коэффициенту передачи исследуемого четырехполюсника Кч:

При этом параметры интегратора не вносят дополнительных погрешностей, а изменением емкости дополнительно введенного счетчика 13 можно устанавливать масштаб- 40 ный коэффициент и необходимую точность измерения коэффициента передачи четырехполюсника: при ЬЬ вЂ” 1000 погрешность измерения составляет всего 0,1Я, а с увеличением Ný .она снижается.

Формула изобретеная

1. Цифровой измеритель коэффициента передачи четырехполюсника, содержащий интегратор, нуль-орган, усилитель-ограничитель, счетчик импульсов, переключатель, триггер и блок запуска, соединенный с входом сброса счетчика в «О» и установочным входом триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и помехозащищенности, он снабжен дополнительным счетчиком эталонной емкости, двумя трехвходовыми элементами совпадения, при этом дополнительный счетчик через первый элемент совпадения и усилитель-ограничитель предназначен для подключения к входу исследуемого четырехполюсника, а основной счетчик подключен к выходу усилителяограничителя через второй элемент совпадения, вторые входы элементов совпадения подключены к выходу нуль-органа, вход которого подключен к выходу интегратора, третий вход первого элемента совпадения и управляющие входы переключателя и интегратора соединены с неинвертирующим выходом триггера, а инвертирующий выход триггера подсоединен к третьему входу второго элемента совпадения, причем вход сброса триггера подключен к выходу дополнительного счетчика, а вход интегратора подключен к выходу переключателя, входы которого предназначены для подключения к входу и выходу исследуемого четырехполюсника.

2. Измеритель по п. 1, содержащий интегратор, состоящий из усилителя, к инвертирующему входу которого подключены времязадающие резистор и конденсатор, неинвертирующий вход усилителя соединен с общей шиной, а второй вывод резистора является входом интегратора, отличающийся тем, что, в него введены два диода, включенных встречно-параллельно, и управляемый переключатель, причем первые выводы диодов подключены к второму выводу времязадающего конденсатора, который является выходом интегратора, а вторые выводы диодов через управляемый переключатель к выходу усилителя, при этом управляюгций вход переключателя является управляющим входом интегратора.

Сoci àâèòi ли 1!. Михалев

Релак гор 1г Копия скаред !1. 11срсс Кор!гектор Л Гяско

Заказ 2962i_#_)0 ираж 730 !1одписное

Б1! 11111И I осупарсгв l(ili го копи I(Iii (.<.<.I ио .ic . аи изоб1 г спин! i огк!):,I> till

11!03З, Москва, хК 5 I ió i i каи иио, i, 4 i! Iроизволс асино-иолиграфичсског и!ихгирии гис. Х ккго!и и !.!. I f f1,.i кll, «..f