Устройство для моделирования индуктивности

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при определении характеристик, например динамических, вихретоковых преобразователей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения динамических характеристик вихретоковых преобразователей при импульсном параметрическом воздействии. Для достижения цели в устройство введены повторитель, второй и третий масштабирующие резисторы, коммутатор и преобразователь напряжение-ток. 2 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при определении характеристик, например динамических, вихретоковых преобразователей (ВТП).

Известно устройство для моделирования индуктивности [1], содержащее три усилителя напряжения, три масштабирующих резистора, включенные в цепь обратной связи, фазосдвигающий конденсатор, резистор с управляемой проводимостью.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для моделирования индуктивности [2], состоящее из операционного усилителя, двух резисторов, конденсатора и инвертора, первый резистор одним из выводов соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, второй резистор включен между неинвертирующим входом операционного усилителя и нулевой шиной, конденсатор включен между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя.

Однако эти устройства нельзя использовать в качестве имитатора индуктивного параметрического воздействия на вихретоковые преобразователи.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет воспроизведения динамических характеристик вихретоковых преобразователей при импульсном параметрическом воздействии.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - эквивалентная схема вихретокового преобразователя.

Устройство для моделирования индуктивности содержит операционный усилитель 1, первый масштабирующий резистор 2, корректирующий резистор 3, интегрирующий конденсатор 4, коммутатор 5, инвертор 6, второй 7 и третий 8 масштабирующие резисторы, преобразователь 9 напряжение - ток. На фиг. 2 введены обозначения: i - ток, L - индуктивность ВТП, R - сопротивление ВТП, U_п - напряжение на ВТП.

Устройство работает следующим образом.

При выключенном коммутаторе 5 его вход и выход изолированы друг от друга, а при его включении закорачивается резистор 8. Напряжение на выходе коммутатора 5 (в точке А) описывается дифференциальным уравнением - = U + + (R₃+R₄) /R , (1) где U_А - напряжение в точке А; U_Б - напряжение на входе устройства (в точке Б).

Обозначая: =R^*, = L^*, U_AC ω = i* (2) имеем _ U_Б=iR^*+ +L^* , (3) что с точностью до обозначений совпадает с уравнением U_п=iR++L (4) описывающим схему фиг. 2. Действительно, i₁= = i₂+i₃, (5) где i₁ - ток, втекающий через резистор 2; i₂ - ток, вытекающий через конденсатор 4; i₃ - ток, вытекающий через резистор 7.

-i₂=C (6) где U_B - напряжение на выходе операционного усилителя 1.

-i₃= , (7)
U_A= R₃, (8) тогда, совмещая (5)-(7), имеем - =C + или учитывая (8), что эквивалентно уравнению (1), если разделить обе части на С. Напряжение на выходе инвертора 6
U_и = -U_A и уравнение (1) можно переписать в виде
U_Б= U_иCR^*+ +L^* Cω , (9) а на выходе преобразователя 9 напряжение-ток (с коэффициентом преобразования K = Cω ) течет ток, описываемый уравнением
U_Б=iR^*+ +L^* (10) где i_y = kU_п - входной ток, втекающий в устройство через преобразователь 9. Таким образом, устройство моделирует ВТП: при подаче на его вход напряжения, равного напряжению на ВТП, через устройство течет ток i_y, равный току i, протекающему в ВТП, что можно использовать, например, при исследовании динамических характеристик вихретоковых измерительных схем.

При исполнении данного устройства можно совместить инвертор и преобразователь напряжение - ток в инвертирующий преобразователь напряжение-ток.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ИНДУКТИВНОСТИ, содержащее операционный усилитель, первый масштабирующий резистор, корректирующий резистор, интегрирующий конденсатор и инвертор, причем первый вывод первого масштабирующего резистора подключен к инвертирующему входу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого через корректирующий резистор соединен с шиной нулевого потенциала, в обратную связь операционного усилителя подключен интегрирующий конденсатор, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения динамических характеристик вихретоковых преобразователей при импульсном параметрическом воздействии, в него введены повторитель, второй и третий масштабирующие резисторы, коммутатор и преобразователь напряжение - ток, выход которого соединен с входом повторителя, являющимся входом устройства, выход повторителя подключен к второму выводу первого масштабирующего резистора, в обратную связь операционного усилителя параллельно интегрирующему конденсатору включена цепочка из последовательно соединенных второго и третьего масштабирующих резисторов, общий вывод которых подключен к входу инвертора, выход которого соединен с входом преобразователя напряжение - ток, выход операционного усилителя подключен к информационному входу коммутатора, управляющий вход которого является управляющим входом устройства, выход коммутатора соединен с входом инвертора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2