Устройство для кодирования коэффициента передачи четырехполюсников

 

Изобретение относится к электрическим измерениям в диапазоне низких частот и выполняет кодирование комплексного коэффициента передачи четырехполюсника , параметры которого медленно деградируют во времени. Целью изобретения является повьшение быстродействия устройства. Устройство для кодирования коэффициента п ередачи четырехполюсников содержит измерительный частотный преобразователь (ИЧП) 6, суматор 7, элемент ограничения 10 усилитель переменного тока 12,элемент задержки 13, фильтр нижних частот (ФНЧ) 14, фильтр верхних частот (ФВЧ) о (Л с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

С00ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 03 M 1/60

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Г

1

1ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4165634/24-24 (22) 10.10.86 (46) 23.10.88. Бюп. У 39 (71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по проблемам развития Канско-Ачинского угольного бассейна (72) И.М.Федоров (53) 681.3(088.8) (56) Федоров Н.М. Аппаратура для фазочувствительных измерений в методе вызванной поляризации. — В сб.: Методы изучения поляризации горных пород переменным током. — Свердловск, Институт геофизики УНЦ АН СССР, 1974, с. 75-80.

Авторское свидетельство СССР

N9 1042177, кл. Н 03 К 13/20, 1982.

80,», 1432775 А1 (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОДИРОВА11ИЯ КО ФФИЦПЕНТА ПЕРЕДАЧИ ЧЕТЫРЕХПОДЮС11ИКОВ (57) Изобретение относится к электрическим измерениям в диапазоне низких частот и выполняет кодирование комплексного коэффициента передачи четырехполюсника, параметры которого медленно деградируют во времени. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства. Устройство для кодирования коэффициента передачи четырехполюсников содержит измерительный частотный преобразователь (ИЧ11) 6, с ума тор 7, элемент ограничения 1 0 ус илитель переменного тока 1 2, элемент <о задержки 13, фильтр нижних частот (ФНЧ) 14, фильтр верхних частот (ФВЧ) 1432775

15, формирователь имнульсон 17, эле- менты. Реализован алгоритм кодиронаменты И 18-21, иннертор 22, элементы ния — непрерывное интегрирование про1ПИ 25 и 26 и счетчик импульсов 27. изведения измеряемого и опорного сигДостижение поставленной цели обеспе- налов с непрерынным вычитанием из речено тем, что в устройство введены зультата этой операции текущего интегсумматор, ограничитель, усилитель и рала произведения опорного сигнала и фильтр нижних частот, образую|дне вмес- измеряемого сигнала„ задержанного но те с элементом задержки антогенератор времени на период, причем начало втодля возбуждения исследуемого четырех- рой операции интегрирования запазнь.— полюсника, а также формирователь им- нает по отношению к началу первой пульсов и добавочные логические эле- период сигнала. 3 ил.

Изобретение относится к области электрических измерений н диапазоне низких частот, может быть использовано при экспериментальном определении амплитудно-Фазовых частотных харак- 5 теристик четырехполюсникон, при акустических, океанологических и т.п. измерениях, при исследованиях в области систем автоматического управления и регулирования, в геофизике, биофи- 1ц зпке и т.д. и предназначено для изу" чения медленно протекающей деградации комплексного коэффициента передачи четырехполюсников.

Цель изобретения — повьппение быстродействия устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 и 3 — эпюры, иллюстрирующие его функциониро- 20 вание.

Устройство для кодирования коэффициента передачи четырехполюсника 1, имеющего вход 2 и выход 3 .(устройство для подключения выхода и входа иссле- 25 дуемого четырехполюсника имеет информационный вход 4 и ныход 5), содержит измерительный частотный преобразователь (ИЧП) 6, двухвходовый сумматор

7, имеющий входы 8 и 9, элемент 10 or-30 раничения, имеющий вход 11, усилитель

12 переменного тока, элемент 13 задержки, фильтр нижних частот (ФНЧ)

l4, фильтр верхних часто (ФВЧ) 15, информационный вход 16 формирователя

17 импульсов, первый, второй, третий и четвертый элементы И 18-21 соответственно, инвертор 22, вход 23 сброса формирователя 17 импульсов, вход 24 сброса устройства, первый 25 и второй

26 элементы ИЛИ, счетчик 27 импульсон, имеющий вход 28 сложения, вход 29 нычитания, вход 30 сброса и.цифровой выход 31, являющийся выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

Сумматор 7, элемент 13 задержки, ФНЧ 14, усилитель 12 и элемент 10 ограничения образуют кольцо автогенератора с задержанной обратной связью, поэтому на выходе усилителя 12 сразу же после подачи напряжения питания возникает гармоническое напряжение

Е sinat, (фиг. 2, эпюра 32), используемое для возбуждения исследуемого четырехполюсника 1 и подводимое к его входу 2, где Е»„ — амплитуда напряжения;ь» =2 /Т вЂ” частота (Т вЂ” время задержки сигнала в элементе 13 задержки), Выходное напряжение усилителя 12 формируется элементом 10 ограничения, полученная последовательность прямоугольных импульсов q(t)=(1/2)-(!+

+sign sinet) (фиг. 2, эпюра 33)подводится к входу 23 сброса формирователя

17 импульсов и входам элементов И 18 и 2 1, Выходное напряжение четырехполюсника U(t)=U„sin(et+4(t)1 (фиг. 2, эпюра 34) с помощью ИЧП 6 преобразуется в последовательность импульсов с частотой

i (t ) = о +1 0т» где U — амплитудное значение напряжения Б(С); (С) — фазовый сдвиг сигналов V(t) и Ч(С);

1. кру гпз ll;. Модуля)(па !l(й хлракте. пстпкп ИЧ11 б;

Г, — центральная частота.

Временная злвиспмасть частать) выходного сигнала ИЧП 6 представлена па эпюре 35 (фиг. 2), выходной сигнал

ИЧП б — нл эпюре 36.

Последовательность импульсон, формируемая ИЧП б, и выходное напряжение !0 элемента 10 ограничения суммируются сумматором 7 (фиг. 2, эпюра 3?), задерживаются элементом 13 задержки на время Т и затем разделяются с помощью

ФНЧ 14 и ФВЧ 15. ФНЧ 14 отфильтровывает сигнал ИЧП 6 и высшие гармоники с частотами г)о (n=3,5,...) выходного напряжения элемента 10 ограничения, ФВЧ 15 пропускает на свой выход лишь высокочастотную компоненту (фиг. 2, эпюра 38), выходного сигнала элемента 13 задержки, порождаемую сигналом

ИЧП 6. Временная зависимость частоты

f(С-Т) этой компоненты представлена на эпюре 39 (фиг. 2). 25

При t=o по входу 24 сброса производится установка формиронателя 17 импульсов и реверсивного счетчика 27 в исходное состояние. Формирователь .17 импульсов возбуждается по входу

16 положительными перепадами выходнаго напряжения элемента 10 ограничения и формирует потенциалы Y<(t)-=0 при

О t аТ, Y,(t)=l при túТ (фиг. 2, эпюра 40) и Y> (t) =Y, (t,-Т) (фиг. 2, эпюра 41), Элементы И 18-21, управля35 емые по. одним входам выходными напряжениями q(t) элемента 10 ограничения и q(t)=(1/2) (1-sign sin

ИЧП 6 и ФВЧ 15 пачки импульсов, частота- которых изменяется во времени в соответствии с эпюрой 42 (фиг, 2) 45 и эпюрами 43-45 (фиг. 3). Выходные импульсные последовательности первого 18 и третьего 20 элементов И объединяются первым элементом ИЛИ 25 (фиг. 3, эпюра 46) и подаются на суммирующий вход 28 счетчика 27. Лна50 логичным образом сигналы второго

19 и четвертого 21 элементов И через второй элемент ИЛИ 26 поступают на вычитающий нхад 29 счетчика 27. На эпюре 4? (фиг. 3) представлена зависимость ат времени частоты выходной импуль най последовательности, формируемой .- лементам ИЛИ 26. Искомый ре-, 1у„(ь"!, . г . („, кадпрапл.l,l)i фп( эпюрл л8,. г

Я(С}= ((,;„(.)-: „(С)1dС (1)

Т 3(t и )(k(С ) члс таты cHI плл()B соответственна нл суммирующем 28 и вычитающем 29 входах счетчика 27, считывается с выхода 31 счетчика 27.

Пусть н результате вариации параметров четырехпалюсникл при t=t и

t,=t< =5T (фиг. 2 и 3) амплитуда )1)) входного напряжения 1!ЧП 6 остается постояй((ай, à его фаза f(t) изменяется ( во времени в соответствии с эпюрай 34 (фпг. 2), причем (),t)=-((),=1(/4 прп

tE(O,t,), Ч (С) =(! = )?/2 прп tE.(С,,t, ) и )(С)= fy -Г/4 пр . t, T tg Частоты . (С) сигналов пл выходах элементов !

1, (i=18,19,...,21);;",I(t,)= („(С}

q(t)f(t), f (t)=Y„(t) 1(t)f(t), Ъ(С) = (С) Ч(С)1(С-Т} («(С) =- г (С}

q(t ) f (t-Т), причем f>f)(t ) = f„g(t) +

+ 10(С) H (t)=f«(t}+f«(t)

В интерналах (2Т, t, ); (С(+Т,tq) и (С +Т, о ) величинь) f(t} и f(t r) совладают (фиг. 2, эпюры 35 и 39) и

y,(t)=Y (t}=1 (фиг. 2, эпюры 40 и 41), поэтому (t.) =Г )(t) и в соответствии с (1 ) рез ультат R(t ) кодирования остается неизменным (фпг. 3, эпюрл 48).

В интервале (Т, 2Т) потенциалы Y<(t)=

=1, Y„(t)=0 и f(t)=f(t,-Т), поэтому

fÄ, (t )=q(t )f(t ), г„ (t )=q(t )f(t ),fÄ(t )

=." (С)=0 и е

ii(t)= (f(t)s ttt н tet itt (2)

Выполняя в (2) интегрирование, находим

H (2T ) =H, = (2/ () ) "„T c os f,, где "„)=К()(), — девиация частоты выходного сигпллл ИЧП б.

Таким образам, при )k- (2Т, С ) на выходе счетчика 27 постоянна присутствует код Р), пропорциональный искомой реальной компоненте коэффициента передачи исследуемого четырехпалюсника 1. Этот кад не меняется во времени, так как в этом ин" åðâàëå параметры четырехлолюсникл 1 остаются неизменными.

В соответствии с эпюро)" 34 (фпг.2} при С=С,(фазовый угол к 1э)фп)1иентл передачи четырехпалюспикл 1 склчком увеличивается да значения 1 = "/2. Учи14327 тывая, что в интервале (1;, t,+Т)

). < (t) =) (t,) = 1, f(t)ttf o+ Г "-,in((. + 9q) и

f(t-Т)=fÄ +csin(()(t,- i )+ 9,), получаем

1>т

Rt=R(t,+T)=R,+ 1 (f(t) f(t

-Т)1 sign sinutdt=R<+ Г„Т (созывЂ

-сов ), (3)

В рассмотренном случае Ч, =972, поэтому Не =0 (фиг. 3, эпюра 48) При

t,=t =5Т величина < (t ) вновь изменяет. ся (фиг. 2, эпюра 34 ) В интервале (tf1, tf)+T) потенциалы У((()= Yz(t)=l,- 15

f(tI=f + „я1п(+%,), f(t-T)=f +

+f sin (a(t-Т)+ 9 ) и

6) т

Rt=R(tt+T)= 5(f(t)-f(t-T)7siRn si 6t= г (4) (I

Таким образом, устройство позволяет осуществить непрерывно следящее кодирование коэффициента передачи четы- 25 рехполюсников. формула изобретения

Устройство для кодирования коэффи- 30 циента передачи четырехполюсников, содержащее измерительный частотный преобразователь, вход которого является входом для подключения выхода исследуемого четырехполюсника, элемент задержки, инвертор, первый элемент И, первый элемент ИЛИ и счетчик импульсов, выход которого является цифровым выходом устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с це- 40 лью повыщения быстродействия, в него введены формирователь импульсов, вто7S 6 рой, третий и четвертый элементы И, второй элемент К1И, фильтр верхних частот и последовательно включенные сумматор, элемент задержки, фильтр нижних частот, усилитель переменного тока и элемент ограничения, подключенный выходом к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом измерительного частотного преобразователя и с первыми входами первого и второго элементов И, подключенных выходами к первым входам соответственно первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы первого и второго элементов И объединены и подключены к первому выходу формирователя импульсов, второй выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, подключенных выходами к вторым входам соответственно первого и второго элементов ИЛИ, выход элемента задержки через фильтр верхних частот подключен к вторым входам третьего и четвертого элементов И, выход элемента ограничения соединен с информационным входом формирователя импульсов и с третьими входами соответственно первого и четвертого элементов И и через инвертор подключен к третьим входам соответственно второго и третьего элементов И, выходы первого и второго элементов KIN подключены соответI ственно к входам сложения и вычитания счетчика импульсов, вход сброса которого объединен с входом сброса формирователя импульсов и является входом сброса устройства, выход усилителя переменного тока является выходом устройства, подключаемого к входу исследуемого четырехполюсника, 1

1432775

Составитель А.Маслов

Редактор В.Петраш Техред М.Дидык Корректор С,Черни

Заказ 5463/54

Тираж 929 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