Преобразователь тангенса угла потерь электрических конденсаторов в унифицированныесигналы

 

О П И С А Н И Е пп 429525

ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских оциалистических

Респубпик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 24,04.72 (21) 1775568/26-9 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.05.74. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 22.10.74 (51) М. Кл. Н 03k 13/20

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам нэаоретеннй и открытий (53) УДК 681,325(088.8) (72) Авторы изобретения А. И. Мартяшин, А. Е. Морозов, П, П. Чураков и В. М. Шляндин (71) Заявитель

Пензенский политехнический институт 1Яд у-!1. Й ы" i ЦЙ (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТАНГЕНСА УГЛА ПОТЕРЬ

ЭЛ ЕКТРИЧ ЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ В УН И ФИ ЦИ РОВАН НЪ|Е

СИГНАЛЫ

Изобретение относится к электроизмерительной и контрольной технике и может быть использовано как для измерения тангенса угла потерь электрических конденсаторов во всем диапазоне частот, так и для контроля конденсаторов по этому параметру.

Известное устройство, содержащее дифференциальный усилитель-ограничитель, усилитель постоянного тока, охваченный цепью параллельной отрицательной обратной связи, дифференциатор, интегратор, вычитающий и масштабирующий усилители, характеризуется сложностью формирования компенсирующих напряжений, сравнительно низким быстродействием, а также тем, что измерение tg6 производится на одной или нескольких фиксированных частотах, тогда как зачастую на практике необходимо знать величину tg6 в широком диапазоне частот (от 0 до oo).

В предлагаемом устройстве, с целью получения периода следования импульсов, величина которого прямо пропорциональна состоящей тангенса угла потерь в проводящих частях конденсаторов, выход дифференциального усилителя-ограничителя через образцовый резистор и усилитель постоянного тока, в цепь обратной связи которого включен измеряемый конденсатор, соединен с инвертирующим входом вычитающего устройства непосредственно и с неинвертирующим — через дифференциатор и интегратор, причем выход вычитающего усилителя через масштабирующий усилитель подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя-ограни5 чителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходом интегратора; кроме того, с целью получения частоты следования импульсов, величина которой прямо пропорциональна составляющей тангенса угла потерь в

1О диэлектрике конденсатора, выход дифференциального усилителя-ограничителя через измеряемый конденсатор соединен со входом усилителя постоянного тока, в цепь обратной связи которого включен образцовый конден15 сатор.

Иа фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы на выходах элементов схе,IbI.

20 Рассмотрим работу преобразователя на примере преобразования в период следования прямоугольных импульсов составляющей тангенса угла потерь конденсатора, обусловленной потерями в проводящих частях (tg6) z.

25 Пусть с выхода дифференциального усплителя-ограничителя 1 в начальный момент времени снимается напряжение UI — — — Ео. Это напряжение через образцовый резистор 2 с величиной сопротивления Ro поступает на

ЗО вход усилителя постоянного тока (УПТ) 3, в

429525 цепь параллельной отрицательной обратной связи которого включен конденсатор 4 с преобразуемой составляющей (tg6)», при этом на выходе УПТ 3 напряжение изменяется во времени по следующему закону:

r 1 72 — о + Ео

R, R0c где r — сопротивление проводящих частей конденсатора 4;

С вЂ” емкость конденсатора 4.

Это напряжение подается на вход дифференциатора 5, с выхода которого снимается напряжение д з — Ео

R0c где тд — постоянная времени дифференциатора 5.

Напряжение с выхода дифференциатора 5 подается на вход интегратора 6, с выхода которого снимается напряжение

U =Ео и RO где т„— постоянная времени интегратора 6.

На входы вычитающего усилителя 7 подаются напряжения с выходом УПТ 3 и интегратора 6, а с выхода (при т-,=т„) снимается напряжение о 4 2 ЕО

Ro

При этом на инвертирующий вход дифференциального усилителя-ограничителя 1 с выхода масштабирующего усилителя 8 подается напряжение

U,=К E„

Ro а на неинвертирующий — напряжение

U,=Å,—

R,C с выхода интегратора 6 (E — коэффициент передачи масштабирующего усилителя 8).

В момент смены знака разности напряжений на входах дифференциального усилителяограничителя 1, напряжение на его выходе скачком изменится до величины +E0, после чего напряжение на выходе УПТ 3 скачком изменится на величину — 2Ео—

Rî и будет изменяться во времени по следующему закону: 2 (К 1) Ео

Ro RoC при этом на выходе дифференциатора 5 - з — + Ео RоС на выходе интегратора 6 напряжение

U,=К Е,— Е, Л„ „R.С

К г где Ео — напряжение, до которого заряRo дился интегратор 6 за время предыдущего цикла.

Теперь с выхода вычитающего усилителя 7

10 снимается напряжение (при т =т„).

U.,=U,— U,=+ Е„

Ro а с выхода масштабирующего усилителя 8— напряжение (при т =т„), Ro

В момент повторной смены знака разности

20 на входах дифференциального усилителяограничителя 1 напряжение на его выходе вновь сменит знак и т. д.

Период генерируемых импульсов определяется выражением (при тд — — тп): (jg о)

Т=4KrC =4К где а; — круговая частота, при которой определяется (@6) м.

30 При преобразовании составляющей тангенса угла потерь конденсатора, обусловленной потерями в диэлектрике (1дб),, конденсатор 4 с искомым (tg6) д, включается во входную цепь УГ1Т 3, в цепь параллельной отрицательной обратной связи которого включается образцовый конденсатор с пленочным диэлектриком типа полистирола или фторопласта, остальные связи и работа преобразователя аналогичны рассмотренным выше.

40 1астота генерируемых прямоугольных импульсов (при то= т„) определяется следующим выражением:

=- (ta ), где а, — круговая частота, при которой определяется (tg6) „ .

Предмет изобретения

1. Преобразователь тангенса угла потерь электрических конденсаторов в унифицированные сигналы, содержащий дифференциальный усилитель-ограничитель, усилитель

55 постоянного тока, охваченный цепью параллельной отрицательной обратной связи, дифференциатор, интегратор, вычитающий и масштабирующий усилители, отличающийся тем, что, с целью получения периода следо60 вания импульсов, величина которого прямо пропорциональна составляющей тангенса угла потерь в проводящих частях конденсаторов, в нем выход дифференциального усилителя-ограничителя через образцовый рези65 стор и усилитель постоянного тока, в цепь

429525 обратной связи которого включен измеряемый конденсатор, соединен с инвертирующим входом вычитающего устройства непосредственно и с неинвертирующим — через дифференциатор и интегратор, причем выход вычитающего усилителя через масштабирующий усилитель подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя-ограничителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходом интегратора. б

2. Преобразователь по п, 1, отл и ч а ющийся тем, что, с целью получения частоты следования импульсов, величина которой прямо пропорциональна составляющей тангенса угла потерь в диэлектрике конденсатора, в нем выход дифференциального усилителяограничителя через измеряемый конденсатор соединен со входом усилителя постоянного тока, в цепь обратной связи которого включен

10 образцовый конденсатор.

U) о

Составитель А. Кузнецов

Редактор А. Батыгин Техред А. Камышникова Корректор Л. Орлова

Заказ 2779/14 Изд. № 925 Тираж 811 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2