Устройство для измерения параметров колебательных контуров

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения параметров параллельных и последовательных колебательных контуров. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет использования при анализе выходного сигнала блока измерения дополнительных сигналов, получаемых из опорного напряжения, что дает возможность от оценки параметров в точке перейти к интегральной оценке за счет замены операции дифференцирования выходного сигнала измерительного блока на двойное интегрирование. Устройство содержит формирователь 1 опорного воздействия, блок 2 измерения, состоящий из определенным образом включенных исследуемого контура, операционного усилителя и опорного элемента, интеграторы 3, 4, делители 5...13 напряжений, сумматоры 14...16, фильтры 17...19 нижних частот, дифференциатор 20, интеграторы 21...23. Устройство формирует напряжения, пропорциональные параметрам исследуемого колебательного контура, в течение всего периода воздействия опорного сигнала с большей точностью благодаря исключению операции дифференцирования информативного сигнала. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„159 щ) g G 01 R 27/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H Д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4477846/24-21 (22) 22.08.88 (46) 15.10.90. Бюл. 9 38 (72) А.Б.Лебедев и А.И.Иванов (53) 621.317.377 (088,8) (56) Иартяшин А.И., Шахов Э.К., Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения. И.; Энергия, 1976, с. 367.

Авторское свидетельство СССР

N 875308, кл. С 01 R ??/26, 1981.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ 1IAPAMET»

РОВ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ КОНТУРОВ (57) Изобретение относится к контроль- но-измерительной технике и предназначено для измерения параметров параллельных и последовательных колебательных контуров. Целью изобретения является повьпение точности измерений за счет использования при анализе выходного сигнала блока измерений дополнительных сигналов, получаемых

1599805

Ro — St +

= RîCzS +

Ro

+ ---- Я

Lz 2 иэ опорного напряжения, что дает возможность от оценки параметров в точке перейти к интегральной оценке за счет замены операции дифференцирова— ния выходного сигнала измерительного блока на двойное интегрирование.Устройство содержит формирователь 1 опорного воздействия, блок 2 измерения, состоящий из определенным образом включенных исследуемого контура,операционного усилителя и опорного элеИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназна2Î чено для измерения -параметров параллельных и последовательных колебательных контуров.

Целью. изобретения является повышение точности измерения путем исключения операции дифференцирования.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения параметров колебательных контуров, Устройство содержит формирователь

1 опорного воздействия, блок 2 измерения, первый 3 и второй 4 интеграторы, девять делителей 5 — 13 напряжений, первый 14, второй 15 и третий

16 сумматоры, первый 17, второй 18 и третий 19 фильтры нижних частот,диф, ференциатор 20, третий 21, четвертый

22 и пятый 23 интеграторы.

Блок 2 измерения включает исследуемый колебательный контур 24,операционный усилитель 25 и опорный резистор 26 (Ro).

Выход формирователя 1 опорного ° воздействия через блок 2 измерения соединен с входом первого интегратора 3, через первый 5, четвертьп".: 8 и седьмой 11 делители напряжений— с.первыми входами сумматоров 14

l6. Выход первого интегратора 3 соединен с входом второго интегратора

4 и через второй 6, пятый 9 и восьмой 12 делители напряжений — с вторыми входами сумматоров 14 — 16.Âû- ход второго интегратора 4 через третий 7, шестой 10 и девятый 13 делители напряжений соединен с третьими входами сумматоров 14 — 16 ° Выход формирователя 1 опорного воздейстмента, интеграторы 3,4, делители

5 — 13 напряжений, сумматоры 14 —. 16, фильтры 17,— 19 нижних частот,дифференциатор 20, интеграторы 21 — 23.

Устройство формирует напряжения, пропорциональные параметрам исследуемого колебательного контура, в течение всего периода воздействия опорного сигнала с большей точностью благодаря исключению операции дифференцирования информативного сигнала.1 ил.

I вия подключен к вторым входам второr0 6 и четвертого 8 делителей напряжений и входам дифйеренциатора 20 и третьего интегратора 21, который последовательно соединен с четвертым и пятым интеграторами 22 и 23. Выход дидкЬеренциатора 20 подключен к второму входу первого делителя 5 напряжений, выход третьего интегратора 21 к вторым входам третьего 7, пятого

9 и седьмого 11 делителей напряжений, выход четвертого интегратора 22 — к вторым входам шестого 10 и восьмого

12 делителей напряжений, а выход пятого интегратора 23 — к второму входу девятого делителя 13 напряжений, Выходы сумматоров 14 — 16 соединены с фильтрами 17 — 19 нижних частот.

Устройство работает следующим образом.

По сигналу "Пуск", поступающему на формирователь 1 опорного воздействия, с выхода последнего на блок

2 измерения поступает линейно изменяющееся напряжение. При этом на выходе блока 2 измерения напряжение изменяется по закону на выходе первого интегратора 3 по закону

Х(t)=RСSt+

Ro tf е 0 У Я 2

Re c (2)

+ ---- $ ьк на выходе второго интегратора 4 — по э акону!

599805

Rp

+ — — — Я

L 24 (3) x,(t) и U

5 8 4

Х7 (t)

x p(t)

t7S

12Хэ Ы)

« 28 " ° (4) Ro

48X;gt) (5) ЗБ 4

72Хз(tL (6) U « St7 °

11 27 8" i

b °

U7q = St

Ф ро

Х(t)=RÑS — — + — --S — -+

3 0 А Rê 6 где S — скорость изменения напряжения на входе блока 2 измерения;

С2 — измеряемая емкость; измеряемая индуктивностЬ;

R — измеряемое сопротивление.

Уравнения (1), (2) и (3) представляют собой систему линейно независимых уравнений. Решая зту систему относительно неизвестных, за которые

Ro Ro взяты К С вЂ -- — — — получим

О К4 R 4 2 4 к Х

Ф

Х () 6Х7(С)

О 2.

6Х 4 (t) ЗОХ 7(t)

=1 — - — — +

tS 28

Rp 12Х4 ) 48X (t)

Lx t S где Х, (t) — сигнал на выходе блока

2 измерения;

X (t) — сигнал на выходе первого интегратора 3„

X (t) — сигнал на выходе второго интегратора 4.

Делители в выражениях (4), (5) и (6) формируются из выходного сигнала формирователя опорного воздействия при помощи дифференциатора 20,третьего 21, четвертого 22 и пятого 23 интеграторов. Дифференциатор 20 линейно изменяющееся напряжение формирователя 1 опорного воздействия U ф = St преобразует в постоянное напряжение

Ug S. На выходах третьего 21, четвертого 22 и пятого. 23 интеграторов напряжения соответственно равны:

В результате операций деления,Bblполняемых делителями 5 — 13 напряжений, на входах первого сумматора 14 образуются напряжения:

Для соответствия с выражением (4) весовые коэффициенты для первого сумматора 14 должны иметь спедующие значения: а, = 1; а7 = -6; аэ = 12.

Второй 15 и третий 16 сумматоры имеют на входах напряжения:

Х 4(t) Х (t)

U «««««»»«а Ц ц 9 4

Хэ (С) X4(t) ., ° Ц Ф °

fo 38 t7S

Х2(t) X>(t)

» °

» п э8 4 э

Весовые коэффициенты для этих сумматоров имеют следующие значения:

Ъ, = -6; Ь 7 30; Ьз = -48 и с — 24 c7 = 484 cý = 72

30 Таким образом,при поступлении опорного воздействия на выходе сумматоров -14 — 16 формируются напряжения, пропорциональные параметрам колебательного контура, причем напряжения сформируются через время задерж ки, определяемое только используемой элементной базой и не зависящее от времени переходного процесса в исследуемом контуре. Фильтры 17 — 19 нижgg них частот .выполняют усреднение результатов преобразования во времени.

До получения максимального быстродействия информация о результатах измерения снимается непосредственно с выхода сумматоров 14 — 16. Для по" лучения усредненных результатов информация снимается с выходов фильтров 17 — 19 нижних частот. Для преобразования параметров последователь 0 ного колебательного контура включения опорного элемента и исследуемого контура меняются местами.

Иэ операций, производимых над выходным сигналом блока 2 измерения, исключена операция дифференцирования, приводящая к усилению высокочастотного шума. Благодаря этому существенно снижено влияние шума и уменьшена случайная погрешность измерения.

1599805

Формула и з о б р е т е н и я

Составитель H.Øèÿíîâ

Техред JI.Îëèéíûê

Корректор В. Гирняк

Редактор А.Лежнина

Тираж 555

Подписное

Заказ 3141

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, 11осква, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Устройство для измерения параметров колебательных контуров, содержащее формирователь опорного воздействия, выход которого через блок измерения соединен с первым интегратором, три сумматора, .дибференциатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй интегратор, девять делителей напряжений, третий, четвертый и пятый интеграторы, три фильтра нижних частот, причем выход блока измерения через первый, четвертый и седьмой делители напряжений соединен с первыми входами первого, второго и третьего сумматоров соответственно, выход первого интегратора соединен с входом второго интегратора и через второй, пятый и восьмой делители напряжений - с вторыми входами первого, второго и третьего сумматоров соответственно, выход второго интегратора через третий, шестой и девятый делители напряжений соединен с третьими входами первого, второго

5 и третьего сумматоров соответственно выход формирователя опорного воздействия подключен к вторым входам второго и четвертого делителей напряжений, входу дифференциатора и входу третьего интегратора, который последовательно соединен с четвертым и пятым интеграторами, выход дифференциатора подключен к второму входу первого делителя напряжений, выход третьего интегратора — к вторым входам третьего, пятого и седьмого делителей напряжений, выход четвертого интегратора — к вторым входам шестого и восьмого делителей напряжений, а выход пятого интегратора — к второму входу девятого делителя напряжений, первый, второй и третий сумматоры своими выходами соединены с входами первого, второго и

25 третьего фильтров нижних частот соответственно.