Квазиуравновешенный преобразователь параметров трехэлементных резонансных пассивных двухполюсников
Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения параметров комплексных сопротивлений, в частности для преобразования параметров датчиков в напряжение. Цель изобретения - расширение области применения. Напряжение с выхода генератора 1 частотно-модулированного сигнала поступает через блок 2 сопротивлений, образуемым преобразуемым двухполюсником 3 и образцовым элементом 4, на вход усилителя 5. Выходное напряжение усилителя 5 подается на первый вход сумматора 6, на второй вход которого поступает напряжение с первого выхода интегродифференцирующего блока 7, состоящего из интегратора 8 и дифференциатора 9. Выходное напряжение усилителя 5 через управляемый делитель 13 напряжения поступает на второй вход сумматора 12. Выходное напряжение дифференциатора 9 подается на первый вход фазочувствительного индикатора 11, на второй вход которого поступает выходное напряжение усилителя 5. Выходное напряжение фазочувствительного индикатора изменяет коэффициент передачи управляемого делителя 13 напряжения. Огибающая выходного напряжения измерителя 14 отношения напряжений выделяется амплитудным детектором 15 огибающей, выходное напряжение которого изменяет коэффициент передачи управляемого делителя 16. Квазиуравновешенный преобразователь содержит также измеритель 10 отношения напряжений. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических
РЕСПУБЛИК (s((s G 01 R 27/02 (ОСУДАРСТВЕННБ(и КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
;)P4 ((ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о
О (. с Э
Гг
I (21) 4278534/21 (22) 06.07.87 (46) 15.08.91. Бюл. N. 30 (71) Пензенский политехнический институт (72) В.П.Арбузов (53) 621.317.33(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 1576872, кл. G 01 R 27/02, 1979. (54) КВАЗИУРАВНОВЕШЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ РЕЗОНАНСНЫХ ПАССИВНЫХ
ДВУХПОЛЮСНИКОВ (57) Изобретение относится к электроиэмерительной технике и предназначено для измерения параметров комплексных сопротивлений, в частности для преобразования параметров датчиков в напряжение.
Цель изобретения — расширение области применения. Напряжение с выхода генератора 1 частотно-модулированного сигнала поступает через блок 2 сопротивлений, образуемый преобразуемым двухполюсником
3 и образцовым элементом 4, на вход усили„„. Ж„„1670624 А1 теля 5. Выходное напряжение усилителя 5 подается на первый вход сумматора 6, на второй вход которого поступает напряжение с первого выхода интегродифференцирующего блока 7, состоящего иэ интегратора 8 и дифференциатора 9. Выходное напряжение усилителя 5 через управляемый делитель 13 напряжения поступает на второй вход сумматора 12. Выходное напряжение дифференциатора 9 подается на первый вход фаэочувствительного индикатора
11, на второй вход которого поступает выходное напряжение усилителя 5. Выходное напряжение фазочувствительного индикатора изменяет коэффициент передачи управляемого делителя 13 напряжения.
Огибающая выходного напряжения измерителя 14 отношения напряжений выделяется амплитудным детектором 15 огибающей, выходное напряжение которого изменяет коэффициент передачи управляемого делителя 16. Квазиуравновешенный преобразователь содержит также измеритель 10 отношения напряжений. 2 ил, !
1670624
Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения параметров комплексных сопротивлений, в частности для преобразования параметров датчиков в напряжение.
Цель изобретения — расширение области применения.
На фиг.1 приведена структурная схема квазиуравновешенного преобразователя параметров трехэлементных резонансных пассивных двухполюсников; на фиг.2 — схема замещения преобразуемых двухполюсников.
Квазиуравновешенный преобразователь параметров трехэлементных резонансных пассивных двухполюсников содержит генератор 1 частотно-модулированного сигнала, блок 2 сопротивлений, включающий в себя преобразуемый двухполюсник 3 и образцовый элемент 4, усилитель 5, сумматор
6, интегродифференцирующий блок 7, включающий в себя интегратор 8 и дифференциэтор 9, измеритель 10 отношения напряжений, фазочувствительный индикатор
11, сумматор 12. управляемый делитель 13 напряжения, измеритель 14 отношения напряжений, амплитудный детектор 15 огибающей и управляемый делитель 16 напряжения.
Преобразуемый двухполюсник 3 и образцовый элемент 4 соединены последовательно, общая точка их соединения представляет собой выход блока 2 сопротивлений. Вторые выводы преобразуемого двухполюсника 3 и образцового элемента 4 представляют собой первый и второй (второй и первый) входы блока 2 сопротивлений, Вход и выход интегратора 8 представляет собой первые (вторые) вход и выход интегродифференцирующего блока 7, Вход и выход дифференциатора 9 представляет собой вторые (первые) вход и выход интегродифференцирующего блока 7, Выход генератора 1 частотно-модулированного сигнала соединен с первым входом блока 2 сопротивлений, выход которого соединен с входом усилителя 5, Выход последнего соединен с первым входом сумматора 6, второй вход которого соединен с первым выходом интегродифференцирующего блока 7, второй выход которого соединен с первыми входами измерителя 10 . отношения напряжений и фаэочувствительного индикатора 11, вторые входы которых соединены с выходом усилителя 5. Второй вход интегродиффвренцирующего блока 7 подключен к выходу сумматора 12, второй вход которого соединен с выходом управляемого делителя 13 напряжения и с первым входом измерителя 14 отношения напряже5
40 ний. Вход амплитудного детектора 15 огибающей подключен к выходу измерителя 14 отношения напряжений, а выход — к второму управляющему входу управляемого делителя 16 напряжения, выход которого соединен с первым входом интегродифференцирующего блока 7. Выход сумматора 6 соединен с вторым входом блока 2 сопротивлений, Выход генератора 1 частотно-модулированного сигнала соединен с первым входом сумматора 12 и с первым входом управляемого делителя 16 напряжения. Выход фазочувствительного индикатора 11 соединен с первым (управляющим) входом управляемого делителя 13 напряжения, второй вход которого подключен к выходу усилителя 5, а также к второму входу измерителя 14 отношения напряжений.
Квазиуравновешенный преобразователь параметров треxýëåìåнтных резонансных пассивных двухполюсников работает следующим образом.
Напряжение с выхода генератора 1 частотно-модулированного сигнала поступает через блок 2 сопротивлений на вход усилителя, B том случае. когда преобразуемый двухполюсник 3 включен между выходом генератора 1 и входом усилителя 5 и состоит из индуктивности Lx, параллельно которой включены последовательно соединенные емкость Сх и сопротивление Rx (фиг,2а), а образцовый элемент Ro включен между входом усилителя 5 и выходом сумматора 6, напряжение 01 на выходе сумматора 6 равно (исходя из равенства токов, текущих на вход усилителя 5)
ыС Р, u =-u.
j(JL„ 1 j(dCxR» где Π— напряжение на выходе генератора
Это напряжение равно сумме выходного напряжения Uz усилителя 5 и выходного напряжения Оз интегратора 8
0> -Ог+ Оз.
Напряжение Оз равно
03 = 04Ки/j ш, а-04 = ОоК1, где K> — коэффициент передачи интегратора
8;
K1 — коэффициент передачи управляемого делителя 16 напряжения;
U4- напряжение на выходе управляемого делителя 16 напряжения.
Изменение коэффициента передачи Ki приводит к изменению напряжения Оз, а следовательно, и к изменению Uz .
Ог = Oi — Оз или
1670624
Напряжение Uz через управляемый делитель 13 напряжения с коэффициентом пеI редачи Kz (О5 = О2К2) поступает на второй вход сумматора 12, где оно суммируется с напряжением Uo 5
О5 = Uo+ О5, а результат суммирования О5 дифференцируется по частоте генератора дифференциатором 9:
U7 =/ 0) КаО6 или U7 = J в Кд(Оо+ U5). IO
Выразив Uo через Uz и подставив в выражение для 07, получим
Р
- - а — — . - .—...(— 15 х
Это напряжение О1 поступает на первый вход фазочувствительного индикатора
11, на вторрй вход которого поступает на- 20 пряжение Uz с выхода усилителя 5. Выходное напряжение фазочувствительного индикатора 11 изменяет коэффициент передачи управляемого делителя 13 напряжения до тех пор, пока напряжение От не будет 25 синфазно с напряжением Uz, т.е.
I muz 07 =0
Условие квазиравновесия для рассматриваемого случая описывается выражением
k, 1„l ° l.lC, Q, l
35 откуда Kz в момент достижения квазиравновесия Imu От = 0 равен
45 и изменяется при изменении частоты генератора 1, а следовательно, изменяется напряжение на выходе измерителя 14 отношения напряжений, огибающая которого выделяется амплитудным детектором 50
15 огибающей. Выходное напряжение последнего изменяет коэффициент передачи
К(управляемого делителя 16 напряжения до тех пор, пока коэффициент передачи К2 управляемого делителя 13 напряжения не 55 будет зависеть от изменения частоты генератора 1 частотно-модулированного сигнала, т,е. д К2 — — — =0 дИ
После достижения второго состояния квазиравновесия дК2/д u) = 0 коэффициенты передачи управляемых делителей 13 и 16 напряжения равны:
Ro Rx
K(= и К2= ——
Ки I-x Ro с учетом которых функции преобразования имеют вид: ко (-(Ri (-(4 I „(> ц
В том случае, когда преобразуемый двухполюсник 3 состоит из последовательного соединения С, и параллельно соединенных Rx u Lx (фиг.26) и включен между входом усилителя 5 и выходом сумматора 6, а образцовый элемент 4 включен между выходом генератора I и входом усилителя 5. функции преобразования имеют вид: (U g„l H2 L„
lll-- ll ,цля преобразования параметров двухполюсников, изображенных на фиг.2в,г, интегратор 8 и дифференциатор 9 следует поменять местами. В этом случае двухполюсник 3 со схемой соединения элементов (фиг.2в) включают между входом усилителя
5 и выходом генератора 1, а образцовый элемент 4 (сопротивление R,) — между входом усилителя 5 и выходом сумматора 6, Функции преобразования имеют вид:
LI I, 4 о к
В том случае, когда двухполюсник 3 (фиг.2г) включен между входом усилителя 5 и выходом сумматоров 6, а образцовый элемент 4 (сопротивление Яо) — между выходом генератора 1 и входом усилителя 5, функции преобразования имеют вид: х 02 Ь и7
Использование квазиуравновешенного преобразователя параметров трехэлементных резонансных пассивных двухполюсников позволяет расширить область применения, так как при этом увеличивается число типов параллельно-последовательных и последовательно-параллельных схем замещения преобразуемых двухполюсников, Формула изобретения
Квазиуравновешенный преобразователь параметров трехэлементных резонансных пассивных двух пол юсников, содержащий последовательно соединенные генератор частотно-модулированного сигнала, блок сопротивлений, усилитель и первый сумматор. последовательно соединенные первый управляемый делитель на1670624
4х
Ф вЂ” ) Составитель Ю. Минкин
Редактор М, Петрова Техред М.Моргентал Корректор А. Осауленко
Заказ 2749 Тираж 396 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 пряжения и интегродифференцирующий блок, первый выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, первый вход первого управляемого делителя напряжения соединен с выходом генератора частотно-модулированного сигнала, амплитудный детектор огибающей, выход которого соединен с вторым входом первого управляемого делителя напряжения, второй управляемый делитель напряжения, фазочувствительный индикатор. о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения области применения, в него введены первый и второй измерители отношения напряжений и второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом генератора частотно-модулированного сигнала, второй вход — с выходом второгого управляемого делителя напряжения и с первым входом второго измерителя отношения напряжений, выход которого подключен к входу ам5 плитудного детектора огибающей, выход второго сумматора соединен с вторым входом интегродифференцирующего блока, второй выход которого соединен с первыми входами первого измерителя отношения на10 пряжения и фазочувствительного индикатора, вторые входы которых соединены с выходом усилителя, с вторым входом второго измерителя отношения напряжения и с первым входом управляемого делителя на15 пряжения, второй выход которого соединен с выходом фазочувствительного индикатора.
