Измеритель постоянной времени двухэлементных двухполюсников

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в автоматике, телемеханике, связи. Цель изобретения - повышение точности измерений -достигается путем устранения влияния выходного сопротивления сравнивающего устройства. Источник 1 экспоненциально затухающего синусоидального напряжения через образцовый резистор 2 соединен с операционным усилителем 3, в Цепь отрицательной обратной связи которого включен объект 4 измерения, выход операционного усилителя соединен с фазочувствительным синфазным детектором 5, выход которого соединен с выходом генератора 1 экспоненциально затухающего напряжения , причем вторые входы операционного усилителя и фазочувствительного детектора соединены с общей шиной 1 з п ф-лы, 1 ил сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 G 01 R 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4798979/21 (22) 05.03.90 (46) 30.09.92, Бюл, ¹ 36 (71) Самарский институт инженеров железнодорожного транспорта им; М,Т,Елизарова (72) М.М.Зинин (56) 1. Шлендин В.M. Цифровые измерительные преобразователи и приборы. М.; Высшая школа, 1973, с. 179.

2. Авторское свидетельство СССР

N 995015, кл, G 01 R 27/02, 1983.

3. Авторское свидетельство СССР

N 779912, кл, G 01 R 27/00, 1980. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОСТОЯННОЙ ВРЕМЕНИ 4ВУХЭЛЕМЕНТНЪ|Х ДВУХПОЛЮСН1ИКОВ

Изобретение относится. к области электроизмерительной техники, а более конкретно — кизмерителям постоянной времени, и может быть использовано в автоматике, телемеханике, связи, М

Известно устройство для измерения постоянной времени (1), содержащее генератор импульсов, соединенный через ключ с цифровым счетчиком, Ключ соединен с триггером, соединенным со сравнивающим устройством. К сравнивающему устройству подсоединены конденсатор, один вывод которого заземлен, и активное сопротивление, второй конец которого подсоединен к источнику постоянного напряжения, Недостатком данного устройства является низкая точность измерения постоянной времени двухэлементных двухполюсников, (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в автоматике, телемеханике, связи. Цель изобретения — повышение точности измерений — достигается путем устранения влияния выходного сопротивления сравнивающего устройства, Источник 1 экспоненциально затухающего синусоидального напряжения через образцовый резистор

2 соединен с операционным усилителем 3, в цепь отрицательной обратной связи которого включен объект 4 измерения, выход операционного усилителя соединен с фазочувствительным синфазным детектором 5, выход которого соединен с выходом генератора 1 экспоненциально затухающего напряжения, причем вторые входы операционного усилителя и фазочувствительного детектора соединены с общей шиной. 1 з.п. ф-лы, 1 ил, что обусловлено необходимостью подклю. чения дополнительного сопротивления к объекту измерения.

Известно устройство для измерения по-ф стоянной времени, содержащее источник Ф постоянного тока (2), ключ, переменное активное сопротивление, варибметр, измерительный шунт, индикатор, трансформатор тока, первичная обмотка которого соединена последовательно с измерительным шунтом, а вторичная обмотка соединена с входом первбго пиковогб детектора, второй пиковый детектор, вход которого соединен свыходом измерительного шунта,,измеритель отношения, к первому входу которого подключен выход первого пикового детек. тора, выход измерите я отношений подключен к входу индикатора.

1765783

Недостатком данного устройства является низкая точность, обусловленная тем, что устройство собрано из низкоточных измерительных преобразователей.

Известен преобразователь параметров в частотно-временные сигналы (3), содержа-. щий измерительную цепь, состоящую из усилителя постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи и на вход которого подключены исследуемая цепь и опорный элемент, разделительную цепь и ключ, подключенный к переключателю рода работы, сравнивающий блок, интегратор, сумматор, причем выход сравнивающего блока соединен одним своим, входом через интегратор с управляющим входом ключа, первым входом сумматора, который является одним из входов устройства, а другим входом устройства является вход ключа, выход которого через разделительную цепь подключен к второму входу сумматора и через перекл ючатель рода работы — к третьему входу сумматора, выход которого подключен ко второму входу сравнивающего блока.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения постоянной времени высокодобротных конденсаторов, что обусловлено влиянием выходного сопротивления сравнивающего устройства.

Данное устройство выбрано в качестве прототипа.

Целью изобретения является повышение точности измерения постоянной времени объекта измерения.

Цель достигается тем, что известное устройство, содержащее операционный усилитель и измеряемый двухполюсник, представляющий параллельное соединение активного сопротивления ц емкости, снабжают источником экспоненциально затухающего синусоидального напряжения с регулируемой постоянной времени, образцовым регистром и фазочувствительным синфазным детектором. Источник экспоненциально затухающего синусоидального напряжениФ с регулируемой постоянной времени соединен через образцовый резистор с операционным усилителем, в цепь отрицательной обратной связи которого включен объеку измерения. Выход операционного усилителя подключен к входу фазочувствительного синфазного детектора, опорный вход которого соединен с выходом источника экспоненциально затухающего синусоидального напряжения с регулируемой постоянной времени, Источник экспоненциально затухающего синусоидального напряжения с регулируемой постоянной времени содержит генератор синусоидального напряжения, 5

55 умножитель, источник экспоненциально затухающего напряжения с регулиоуемой постоянной времени.

Генератор синусоидального напряжения соединен с умножителем и источником экспоненциально затухающего напряжения, который подключен к умножителю.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство содержит известный элемент — операционный усилитель, сОединение которого с широко распространенными элементами: образцовым резистором, фазочувствительным синфазным детектором, а также с неописанным в доступной литературе источником экспоненциально затухающего синусоидального напряжения с регулируемой постоянной времени создает новое по сравнению с прототипом свойство, а именно более высокую точность измерения постоянной времени.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критериям "новизна" и "существенные отличия".

На чертеже изображена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 экспоненциально затухающего синусоидального напряжения с регулируемой постоянной времени, соединенный через образцовый резистор 2 с операционным усилителем 3, в цепь отрицательной обратной связи которого включен объект 4 измерения, Выход операционного усилителя 3 соединен с фазочувствительным синфазным детектором 5, опорный вход которого соединен с выходом генератора 1 экспоненциально затухающего напряжения с регулируемой постоянной времени, Генератор 1 экспоненциально затухающего напряжения с регулируемой постоянной времени содержит генератор 6 синусоидального напряжения, соединенный с умножителем 7 и источником экспоненциально затухающего напряжения 8, соединенным с умножителем 7, выход которого соединен с выходом источника экспоненциально затухающего напряжения с регулируемой постоянной времени 1.

Устройство работает следующим образом, На выходе генератора источника экспоненциально затухающего напряжения с регулируемой постоянной времени 1 получают напряжение,.

u = Ume sin Со С, где Um — амплитуда выходного напряжения генератора 1; т- регулируемая постоянная времени;

1765783 в-угловая частота выходного напряжения;

t — время.

Ток в образцовом резисторе 2 равен

Um

lг е sinât imе «sinвt

Вг

1 где R — сопротивление образцового резистора 2.

Напряжение на выходе операционного усилителя 3 является решением дифференциального уравнения — + — О = — е sinmt, dU 1 im бт RC С где R и С вЂ” активное сопротивление и емкость объекта измерения 4.

Тогда

1 1 т т RC ег((- — + — ) Siflcut — ВCOSCut а (-р .) + ш

На выходе фазочувствительнбго детектора 5 получают напряжение где Ks — коэффициент пропорциональности, вносимый фазочувствительным синфазным детектором 5.

Регулировкой добиваются нулевого сигнала на выходе фазочувствительного синфазного детектора 5, Тогда

1 1 — = — или г= RC.

Re

При измерении постоянной времени двухполюсника, состоящего из последовательно включенных индуктивности и активности сопротивления, объект измерения включают во входную цепь операционного

45 усилителя 3, а образцовый резистор 2 — в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 3.

Формула изобретения

1. Измеритель постоянной времени двухэлементных двухполюсников, в котором емкость и активное сопротивление соединены параллельно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены источник экспоненциально-затухающего синусоидального напряжения с регулируемой постоянной времени, образцовый резистор, фазочувствительный синфазный детектор, причем источник экспоненциально-затухающего синусоидально-затухающего синусоидального напряжения соединен с выводом образцового резистора и с входом фазочув-, ствительного детектора, второй вывод образцового резистора соединен с выводом измеряемого двухполюсника и с инвертирующим входом операционного усилителя, его выход соединен с вторым выводом двухполюсника и с вторым входом фаэочувствительного детектора, выход которого является выходом измерителя, причем неинвертирующий вход операционного усилителя и третий вход фазочувствительного синфазного детектора соединены с общей шиной.

2. Измерительпоп,1, отл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью упрощения конструкции, источник экспоненциально-затухающего синусоидального напряжения с регулируемой постоянной времени содержит генератор синусоидал уого напряжения, умножитель, источник экспоненциально-затухающего напряжения, причем выход генератора синусоидального напряжения соединен с входом умножителя и с входом источника экспоненциально-затухающего напряжения, его выход соединен с вторым входом умножителя, его выход является выходом источника экспонен циально-затухающего синусоидального напряжения с регулируемой постоянной времени.

1765783

Составитель Н, Зинин

Редактор Т, Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор О. Юрковецкая

Заказ 3383 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

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