Преобразователь параметров резонансныхцепей b период электрических колебаний

 

(и)824078

Союз Соеетсиик

Социалистичесиик

Республии

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (613 Дополнительное к авт. свил-ву-. (22) Заявлено 17.07. 79 (21) 2796214/18-21 (51.)М. Кл.

G 0 I R 27/26 с присоединением заявки М—

Веударетеанвй кем«тет

СССР пе депеш «звбрете«««й я етпуытяй (23) Приоритет—

Опубликовано 23.04 81 ° Бюллетень М 15

Дата опубликовании описания 25.04 ° 81 (53) У,П,К 681.325 (088. 8}

А. И. Мартяшин, Б.Л. Свистунов, И.Н. Фролов и В. И. Чернецов (72) Авторы изобретения (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ РЕЗОНАНСНЫХ ЦЕПЕЙ

В ПЕРИОД ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для раздельного измерения параметров резонансных цепей и выходных величин датчиков параметрического типа, образующих резонансную цепь.

Известно устройство для поэлементного допускового контроля двухэлементных комплексных электрических це10 пей, позволяющее осуществлять раздельное измерение параметров резонансных цепей, основанное на получении с помощью измерительной схемы и дифференциаторR напряжений, пропорциональных !

5 параметрам L и С цепи, и оценке этих напряжений в определенные моменты времени.

Данному устройству присуща .относительно невысокая точность преобразования, обусловленная неидеальностью дифференцнатора и нестабильностью опорных напряжений 11 .

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является преобразователь параметров сложных электрических RLC- цепей в частотно-временные сигналы, который. содержит компаратор, усилитель постоянного тока, дифференциатор-ограничитель, интегратор. Выход компаратора через опорный элемент 2о(исследуемую цепь 2х) соединен со входом усилителя постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи которого включена исследуемая цепь 2 тт(опорный элемент

Zo), выход усилителя постоянного тока соединен через дифференциатор ограничитель со входот1„лтнтегратора, суммтрующая точка которого соединена через конденсатор С с выходом усилителя постоянного тока и через резистор R с выходом компаратора, вход которого подключен к выходу инте гр атора P) .

Недостатком известного технического решения является невысокая точ4078 4 ся режиме на выходе компаратора 2 формируется прямоугольное двухполярное напряжение амплитудой V, которое поступает на входы усилителя 3 постоянS ного тока, интегратора 1, сумматора

6. При этом на выходе интегратора 1 формируется линейно изменяющееся напряжение, определяемое выражением

Ч=ЧА

Л где — постоянная времени интегратора 1. !

Так как напряжение с компаратора

2 подается на сумматор 6, а также на усилитель постоянного тока, выходное напряжение которого суммируется в сумматоре 6 с напряжением компаратора 1, то выходное напряжение сумматора 6 равно

V6= плЧ+ n

20 где V — выходное напряжение усилителя постоянного тока

3, п„и п — коэффициенты передачи сумматора 6 по соответ25 ствующим входам.

В момент равенства напряжений Ч6 и Ч выходное напряжение компаратора

2 скачкообразно меняет знак на противоположный, и весь процесс повторяется аналогично рассмотренному.

Таким образом, период генерируемых колебаний находится из равенства

V y = n

Выходное напряжение усилителя 3 постоянного тока в установившемся режиме работы (через 5-7 периодов генерируемых колебаний) имеет вид параболы с экстремумом в точке, точно соответствующей середине полупериода., 40 Таким образом, 3 82 ность преобразования, обусловленная накоплением погрешностей, возникающих при последовательных преобразованиях выходного напряжения усилителя йостоянного тока, несущего информацию о значении измеряемых параметров, а именно дифференцировании, интегрировании и масштабировании аналоговых сигналов. Точное выполнение операции дифференцирования невозможно ввиду противоречивости требования бесконечного возрастания коэффициента усиления с ростом частоты. Кроме того, дифференциатор резко обостряет .высокочастотные помехи и склонен к самовозбуждению, что вынуждает применять корректирующие цепи, дополнительно искажающие функцию преобразования.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

Поставленная цель постигается тем что в преобразователь, содержащий интегратор, усилитель постоянного тока на вход которого включена параллельная резонансная цепь (опорный элемент), а в цепь отрицательной обратной связи — опорный элемент (последовательная резонасная цепь), компаратор, выход которого через интегратор соединен со своим одним входом и со входом усилителя постоянного тока, дополнительно введен сумматор, причем

его входы соединены с выходами компаратора и усилителя постоянного тока, а выход подключен ко второму входу компаратора.

На фиг. 1 приведена функциональная электрическая схема преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Преобразователь содержит интегратор 1, компаратор 2, усилитель 3 постоянного тока, параллельную резонансную цепь 4 (опорный элемент}, опорный элемент 5 (исследуемую цепь) и сумматор 6. На вход усилителя постоянного тока включена параллельная резонансная цепь (опорный элемент), в цепь отрицательной обратной связи— опорный элемент 5 (исследуемая цепь).

Рассмотрим работу преобразователя на цримере преобразования параметров исследовательной резонансной L С цепи включаемой при этом в.цепь отрицательной обратной связи усилителя 3 постоянного тока, на вход последнего включается опорный элемент 5 — катушка индуктивности L . В установившем1 где Тпр- длительность полупериода, предшествующего рассматриваемому. Для установившегося режима, когда выполняется равенство длительностей прилегающих полупериодов, т.е. при ,вторая составляющая для на« ». т

2 2 пряжения Ч в момент равенства напряжений на входах компаратора 2 также равна нулю. Следовательно, период ге-, нерируемых колебаний равен

2L i

Т=2Т =2 i (+ а о

Если в качестве опорного элемента 5 включить. емкость С, то напряжение

Формула изобр етения

МЭ

5 8240 на выходе усилителя 3 постоянного то. ка описывается выражением o d V

v> -=v — ic ь с„

Так как при t >0 второе слагаемое в Ч стремится к нулю, выражение для. периода колебаний будет 1 =2" 2+2n,— к 10

Аналогично при преобразовании значений L и С параллельных Ж-цепей пос.ледняя включается на вход усилителя

3 постоянного тока. Тогда, если опор.ный элемент, включаемый в цепь отрицательный обратной связи усилителя 3 постоянного тока, емкость С„, то

"=, ri ih —u о

2 а если опорный элемент — катушка индуктивности L, то

У=2(. р in

4 1 2С о

Преобразователь позволяет генерировать колебания, период которых прямо пропорционален величине исследуемого параМетра резонансных цепей.

Преобразователь параметров резонансных цепей в период электрических колебаний, содержащий интегратор, усилитель постоянного тока, на вход которого включена параллельная резонансная цепь (опорный элемент), а в цепь отрицательной обратной связи — опорный элемент; последовательная резонансная цепь, компаратор, выход которого через интегратор соединен со своим одним входом и со входом усилителя постоянного тока, о т л и— ч а ю шийся тем,.что, с целью повышения точности преобразования, в него введен сумматор, причем один. его вход соединен с выходом компаратора, а второй со входом усилителя постоянного тока, а выход подключен ко второму входу компаратора.

Источники. информации, принятые во внимайие при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР

У 43894I, кл. G 01 R 27/00, !974.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 457938, кл. G Ol R 27/00, 3975 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 2 I OI /65 .Тираж 732 Подписное

Филиал ППП Патент г.ужгород,ул.Проектная,4