Преобразователь параметров пассивных нерезонансных двухполюсников

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтских

Социалистических

Республик р>873152 (61) Дополнительное к авт, свмд-ву (22) Заявлено 050779 (2! ) 2795042/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (51)М. Кл.

G 01 R 27/00

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.1081. Бюллетень М 38

Дата опубликования описания 15.1081 (53) УДК 6 21. 317. 33 (088. 8) (72) Авторы изобретения

P.Ô. Алтынбаев и Н.И. Гребешко (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ

НЕРЕЗОНАНСНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения составляющих комплексных величин переменного тока при преобразовании параметров бесконтактных емкостных датчиков, схема замещения которых состоит из известной емкости изолятора и комплексной проводимости, составляющие которой несут информацию об исследуемом объекте.

Известно устройство для преобразования параметров пассивных двухполюсников, которое содержит генератор синусоидального напряжения, исследуемый двухполюсник, операционные усилители, фаэочувствительный индуктор, управляемый делитель напряжения, измерители отношения напряжений, трансформаторы напряжения и тока (1).

Недостатком этого устройства яв ляется низкая точность, .связанная со сложностью структуры преобразования, Известен также преобразователь параметров пассивных нерезонансных двухполюсников, содержащий генератор синусондального напряжения, исследуемый двухполюсник, вход которого подключен ко входу первого операционного усилителя с конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, второй операционный усилитель с образцовым элементом в цепи отрицательной обратной связи, вход KoTopoIo связан конденсатором с выходом первого операционного усилителя и резистором с выходом делителя напряжения, фазочувствительный индикатор, измерительный вход которого соединен с выходом второго операционного усилителя, трансформатор, измерители отношения напряжений. В этом преобразователе формируются сигналы, совпадающие по величине и фазе с током, протекающим через исследуемый двухполюсник, и падением напряжения на измеряемом параллельном соединении активной н емкостной проводимостей, причем сигнал напряжения используется для разложения сигнала тока компенсационным методом (2).

Однако наличие двух сигналов (тока и напряжения), меняющихся в зависимости от величины измеряемой проводимости, а также от частоты рабочих напряжений, усложняет структуру преобразования, приводит к необходимости применения двух иэмери- i телей отношения напряжений что отЗО рицательно сказывается на точности

873152 преобразователя. Емкость, входящая в состав исследуемого двухполюсника и включенная последовательно с измеряемой проводимостью, представляет большое сопротивление для низкочастотных токов. Поэтому в известном преобразователе, при достаточно малой величине указанной емкости сигнал

I наводки на выходе первого операционного усилителя может превышать полезный сигнал.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь параметров пассивных нерезонансных двухполюсников, содержащий генератор синусоидального напряжения, первый операционный усилитель с конденсатором в цепи обратной связи, конденсатор связи, второй операционный усилитель с образцовым элементом в цепи обрат- 20 ной связи, делитель напряжения, первый резистор связи, инвертор и фазочувствительный индикатор,. причем один из входов преобразователя соединен с последовательно включенными первым 25 операционным усилителем, конденсатором связи, вторым операционным усилителем и фазочувствительным индикатором, выход генератора синусоидального напряжения через инвертор, дели-. ЗО . тель напряжения и первый резистор связи соединен с входом второго операционного усилителя введен третий операционный усилитель с резистором в цепи обратной связи, причем вход усилителя через резистор соединен с выходом генератора переменного напряжения и через цепь обратной связи с выходом первого операционного усилителя, а выход третьего операционного усилителя соединен с другим входом преобразователя.

В реэультае введения третьего операционного усилителя в преобразователе сигнал на выходе .второго операционного усилителя определяется 45 только параметрами измеряемой части двухполюсника, в то же время напряжение на ней — величина постоянная и не зависит от величины известной емкости,.входящей в схему замещения, gp что упрощает структуру преобразования, а следовательно, повышает точность преобразователя, позволяет производить дальнейшую обработку сигнала с выхода второго операционного усилителя известными методами, используемыми при преобразовании параметров более простых двухэлементных двухполюсников.

На чертеже приведена .структурная схема преобразователя., 60

Схема преобразователя содержит генератор 1 синусоидального напряжения, третий операционный усилитель 2, резисторы 3 — 6, исследуемый двухполюсник 7, конденсаторы 8 и 9 ре- 65 эистор 10, конденсаторы 11 — 13, первый и второй операционные усилители

14 и 15, фильтры 16 и 17, фаэочувствительные индикаторы 18 и 19, фазовращатель 20, инвертор 21, делители

22 и 23, образцовый элемент 24.

Преобразователь работает следующим образом.

На вход исследуемого двухполюсника 7 с выхода операционного усилителя 2 поступает напряжение U<, определяемое по формуле:

Rlo

®(- B . щСЖюо где ()(- напряжение на выходе су чмирующего усилителя;

Š— напряжение генератора 11 (И вЂ” угловая часть измеритель.ного напряжения.

При этом падение напряжения на измеряемой проводимости, образованной параллельным соединением элементов 9 и 10„ равно тем выше, чем ниже величина емкости

С8 и частоты ®. Поэтому низкочастотные тока наводок(например,, промышленной частоты), которые могут возникать в объекте измерения, существенно загрубляют работу усилителя 14, снижая точность измерения. Фильтр 16, создавая глубокую отрицательную обратную связь, а фильтр 17, разрывая положительную обратную связь, подавляют сигнал наводки, повышая помехоустойчивость преобразователя, а также способствуют стабилизации его рабочего режима по постоянному току.

Инвертор 21, регулируемые делите-. ли напряжения 22 и 23, резистор 6 и конденсатор 13 позволяют установить необходимый компенсирующий ток на входе усилителя 15. При этом в случае применения резистора в качестве

Если R С =В С4.((3), что легко выполнить на любых частотах, например, подбором величины R, то напряжение на измеряемой проводимости

В4

U = — Е - и не зависит ни от частоRg

1 ты генератора 1, ни от величины измеряемой проводимости. Напряжение на выходе усилителя 14.i

l образцового элемента 24 напряжение на выходе усилителя 15 равно:

84124 С,а 4 K<ЙЗС

U =-Е 3 R y С,и RqP k 2 4 6Са

873152 низкочастотные нЬводки, повышая его помехоустойчивость.

Формула изобретения где К4 коэффициент передачи инвертора 21; коэффициенты деления делителей напряжения 15

22 и 23, — ЕЪСяя. - номинальная актив и К в 14С4 ная проводимость, величина которой устанавливается де- 20 лителем напряжения

22;

С =

K s

23.

Фазочувствительные индикаторы . 18, 119 фиксируют соответственно величины отклонений емкостной и активной проводимостей от их номинальных значений.

В связи с тем, что в предлагаемом преобразователе величина напряжения на измеряемой проводимости не завы- 35. сит от ее параметров.и частоты рабочих напряжений за счет введения третьего операционного усилителя, упрощается структура преобразования, сводится до минимума число настраиваемых элементов, что повышает точ- 40 ность преобразователя. Фильтры, введенные в преобразователь, подавляют или

I ц =((— — — )т1ш(о о ))(ь1 ь тя и 1О

Преобразователь параметров пассивных .нерезонансных двухполюсников, содержащий генератор синусоидального напряжения, первый операционный усилитель с конденсатором в цепи обратной связи, конденсатор связи, второй операционный усилитель с образцовым элементом в цепи обратной связи, делитель напряжения, первый резистор связи, инвертор и фазочувствительный индикатор, причем один из входов преобразователя соединен с последовательно включенными первым операционным усилителем, конденсатором связи, вторым операционным усилителем и фазочувствительным индикатором, выход генератора синусоидального напряжения через инвертор, делитель напряжения и первый резйстор связи соединен с входом второго опемационного усилителя, о т л и ч а ющийся тем, что, с целью повышения точности, в него введен третий опе- . рационный усилитель с резистором в цепи обратной связи, причем вход усилителя через резистор соединен с выходом генератора переменного напряжения и через цепь положительной обратной связи с выходом первого операционного усилителя, а выход третьего операционного усилителя соединен с другим входом преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 507830, кл. G 01 R 27/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 495617, кл. G R 27/00, 1974 (прототип).

873152

Составитель О. Панчерников .

Техред А. Бабинец Корректор М, Шароши

Редактор Л. Повхан

Тирах „735

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 9026/71

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,