Преобразователь разности полных сопротивлений двухполюсников в напряжение

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении разных физических величин посредством дифференциальных параметрических датчиков. Цель изобретения - повышение быстродействия и улучшение линейности функции преобразования. Преобразователь разности полных сопротивлений двухполюсников в напряжение содержит источник 1 возбуждающего сигнала, диоды 2, 3, интегратор 4, переключатель 5, конденсатор 6, повторитель 7, опорный резистор 10, блок 11 управления, преобразователь 12 напряжения в ток, отрезок 13 коаксиального кабеля, общую шину 14, а 8, 9 - измеряемые двухполюсники. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 27/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СЛ

ЯР 3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4336456/24-21 (22) 02.12.87 (46) 07.10.90. Бюл. № 37 (72) В. М. Фролов, Ю. А. Смагин, М. П. Шадрин и В. И. Городнов (53) 621.317 (088.8) (56) Патент США № 3869676, кл. 329/204.

1972.

Патент США № 3545275, кл. 73/398, 1971.

„„SU„„15977SO А1

2 (54) П РЕОБРАЗОВАТЕЛ Ь РАЗНОСТИ

ПОЛНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВУХПОЛЮСНИКОВ В НАПРЯЖЕНИЕ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении разных физических величин посредством дифференциальных параметрических датчиков. Цель изобретения — повышение быстродействия и улучшение линейности функции преобразования. Преобразователь разности полных сопротивлений двухполюсников в напряжение содержит источник 1 возбуждающего сигнала, диоды 2, 3, интегратор 4, переключатель 5, конденсатор 6, повторитель 7, опорный резистор 10, блок 11 управления, преобразователь 12 напряжения в ток, отрезок 13 коаксиального кабеля, общую шину 14, а 8, 9 — измеряемые двухполюсники. 2 ил.

1597780

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении различных физических величин посредством дифференциальных параметрических датчиков.

Цель изобретения — повышение быстродействия и улучшение линейности функции преобразования.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема преобразователя разности полных сопротивлений двухполюсников в напряжение; на фиг. 2 — эпюры напряжений на выходе источника возбуждающего сигнала, йнтегратора и блока управления.

Преобразователь разности полных сопротивлений двухполюсников в напряжение содержит источник 1 возбуждающего сигнала, первый 2 и второй 3 диоды, интегратор 4, переключатель 5, конденсатор 6, повторитель 7, первый 8 и второй 9 измеряемые двухполюсники, опорный резистор 10, блок 11 управления, преобразователь 12 напряжения в ток, отрезок 13 коаксиального кабеля и общую шину 14.

Возбуждающий сигнал от источника 1 поступает через отрезок 13 коаксиального кабеля, наружный проводник которого соединен с общей шиной 14 на общую точку первого 2 и второго 3 диодов, а также на первый вход интегратора 4. К входу и выходу соответственно первого 2 и второго 3 диодов подключены входы первого 8 и второго 9 измеряемых двухполюсников, выходы которых соединены с общей шиной. Выход интегратора 4 через переключатель 5 соединен с конденсатором 6, а также соединен последовательно с повторителем 7, преобразователем 12 напряжения в ток, опорным резистором 10 и общей шиной 14. Выход преобразователя 12 соединен с первым управляемым входом источника и вторым входом интегратора 4. Блок 11 управления соединен первым выходом с переключателем 5, а вторым выходом — с вторым управляющим входом источника 1, Преобразователь разности полных сопротивлений двухполюсников в напряжение работает следующим образом.

Источник 1 сигнала возбуждения генерирует переменный ток симметричной формы с амплитудой Ip (ток может быть и прямоугольной формы). Импульсы отрицательной полярности проходят через первый диод 2, первый двухполюсник 8, имеющий полное сопротивление Хь и опорный резистор 10 (Ro).

А импульсы положительной полярности проходят через второй диод 3, двухполюсник 9, имеющий полное сопротивление 7>, и опорный резистор 10. Полярность сигнала воз,буждения меняется по импульсам длительностью Т/2, следующим с периодом Т, управляющим воздействием на источник 1 является сигнал от второго выхода блока 11 управления. Напряжения, формируемые на двухполюсниках 8 и 9 и опорном резисторе 10, под действием сигнала возбуждения от источника 1 и тока с преобразователя 12 интегрируются интегратором 4.

Если источник 1 возбуждающего сигнала формирует синусоидальный сигнал тока

Ui с амплитудным значением, равным lo, то в момент времени 1„напряжение на выходе интегратора равно U<=U (n). В течение первого полупериода сигнала возбуждения на входы интегратора действуют три напря10 жения: IoZn IoRo u Uxxx (n) Ке Ко (К вЂ” постоянный коэффициент передачи преобразователя 12). Под их действием напряжение U4 на выходе интегратора убывает со скоростью

15 IoZ1 — loRo+ U . (и) К Ко (1) где т — постоянная времени интегратора 4.

В течение второго полупериода Т/2 после смены знака сигнала возбуждения

20 напряжение на выходе интегратора возрастает со скоростью

IpZg — IîRî — Ussr (и) К Rp (2)

В конце периода преобразования Т в момент - времени t.+i напряжение на выходе интегратора с учетом того, что при нулевых начальных условиях на интеграторе 4 RC=

=т=Т и U (t) =Up=const, напряжение, до которого заряжается интегратор 4 за

30 время Т равно значению

Uux (Т) = — T=Uo, Up (3) и того, что время, за которое напряжение на интеграторе достигает значения напряЗ5 жения, поданного на его вход, при выполнении условия т=Т равно Т=т, а также с учетом выражений (1) и (2) определяется следующим выражением

11вык (n+ 1) =1)выем (n) = — P )( а

Х (IoZ t — -IoRo+ Us x (n) Kx Ro) dt+ ту, + — (, (1о22 — 1oRo — Ua» (n) Кп.тйо) dt. (4) о

45 В установившемся режиме преобразования напряжения на выходе интегратора 4

1) (и), U (n+I), ..., которые имеют место в моменты времени t„, t„ i, ..., будут равны, т. е. Ux x (п) =U (п+1) =Us x, Учитывая это, а также полагая, что в это время

50 полное сопротивление Zi имеет пр .вращение относительно своего номинального значения (Zo — — Rp) — AZ, а полное сопротивление

7. — +ЛУ., из выражения (4) получим

AZ Io 1) .К. Ro

1)avx=1 1енк+

55 2 2

AZlo U.К-Ко (5)

2 2

1597780 откуда

U KAZ, (7) где К = — — - = const.

1е

K R0

Формула изобретения сРиг. 2

Составитель В. Ежов

Редактор Н. Япола Тсхред А. Кравчук Корректор Л 1!1аро ии

Заказ 3052 Тираж 558 По тписlloc

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раугпская иаб., д. 4, 5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, i.ë. I ; гирииа, 101 Х1о

Us =— (6)

К Ко

Это напряжение по сигналу U, с первого выхода блока 11 управления запоминается на конденсаторе 6. Так как конденсатор 6 заряжается через малое сопротивление переключателя 5 от источника напряжения, каковым является в данном случае интегратор 4 по отношению к конденсатору 6, то для его заряда достаточно короткого по длительности импульса, т.е. выполнения условия t„((T. Конкретное численное значение длительности 1„определяется при практической реализации .с учетом выбора элементной базы.

Полученное выражение (6) является функцией преобразования. В общем виде она может быть представлена в следующей форме:

Функции вида y=ax являются линейными, поэтому линейна и функция преобразования (7).

Преобразователь разности полных сопротивлений двухполюсников в напряжение, 1 содержащий последовательно соединенные первый диод, внутренний проводник отрезка коаксиального кабеля, интегратор, причем наружный проводник коаксиального кабеля соединен с общей шиной, второй диод, подключенный выводом положительной полярности к выходу первого диода, а также конденсатор и источник возбуждающего сигнала, вход первого диода и выход второго являются клеммами для подключения входов, а общая шина является клеммой для подключения выходОв первого и второго измеряемых двухполюсников через наружный проводник коаксиального кабеля, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и улучшения линейности функции преобразования, введены последовательно соединенные блок управления, переключатель, повторитель, преобразователь напряжения в ток, опорный резистор и общая шина, выход преобразователя напряжения в ток сое2о динен с вторым входом интегратора и первым выводом источника возбуждающего сигнала, второй вывод которого соединен с первым входом интегратора, второй выход блока управления соединен с управляющим

25 входом источника возбуждающего сигнала, выход интегратора соединен с вторым выходом переключателя, вход конденсатора соединен с первым выходом переключателя, а выход его — с общей шиной, причем выход повторителя и общая шина являются

Зо клеммами для снятия информативного напряжения.