Мост для измерения параметров трехэлементных двухполюсников

Мост для измерения параметров трехэлементных двухполюсников

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ , содержащий генератор, клеммы для подключения объекта измерения, ключ, два резистора, два переменных резистора, конденсатор и три операционных усилителя, первые входы которых соединены с первыми вьюодами первого и второго резисторов и с .первым выводом первого переменного резистора соответственно, а вторые входы соединены с общей шиной, -«в цепь отрицательной обратной связи второго операционного усилителя включен конденсатор, в цепь отрицательной обратной связи третьего операционного усилителя включен второй переменный резистор,выходы второго и третьего операционных усилителей подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого операционного усилителя , отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены частотомер, регулируемый фазовращатель, детектор, блок управления, фазовый д етектор, причем выход генератора соединен с входом частотомера, входом блока управления, опорным входом фазового детектора и входом регулируемого фазовращателя , выход которого соединен с входом ключа, выход которого соединен с вторыми выводами первого и второго резисторов и вторым выводом первого переменного с S резистора, в цепь отрицательной обратной связи первого операционно (Л го усилителя включены клеммы для подключения объекта измерения, выход первого операционного усилителя соединен с первым входом детектора, к второму входу которого и управляющему входу ключа подключен выход блока управления, выход дифференциального усилителя соединен с входом фазово го детектора. 2.Мост по п. 1, отлича ющийся тем, что детектор соtNd держит интегратор, нуль-индикатор и ключ, вход которого соединен с первым входом детектора, управляющий вход ключа соединен с вторым входом детектора, а выход ключа - с входом интегратора, выход которого соединен с входом нуль-индикатора. 3.Мост по п. 1, отличающийся тем, что генератор выполнен в виде источника синусоидальных колебаний.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1171721 А (51) 4 G 01 R 17/10

1 с"":

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3629720/24-21 (22) 02. 08.83 (46) 07.08.85. Вюл. ¹ 29 (72) М.M.Çèíèí (71) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 621 .3 17 .799 (088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР № 945805, кл. G 01 R 17/10, 1981 °Авторское свидетельство СССР № 949517, кл. G 01 R 17/10, 1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 938167, кл. G 01 R 17/10,. 1980.

° °

9Ф

Мю держит интегратор, нуль-индикатор и ключ, вход которого соединен с первым входом. детектора, управляющий вход ключа соединен с вторым входом детектора, а выход ключа — с входом интегратора, выход которого соединен с входом нуль-индикатора.

1

З.Мостпоп. 1, отличаю шийся тем, что генератор выполнен в виде источника синусоидальных колебаний. (54)(57) 1. МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАNETP0B ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий генератор, клеммы для подключения объекта измерения, ключ, два резистора, два переменных резистора, конденсатор и три операционных усилителя, первые входы которых соединены с первыми выводами первого и второго резисторов и с первым выводом первого переменного резистора соответственно, а вторые входы соединены с общей шиной,-в цепь отрицательной обратной связи второго операционного усилителя включен конденсатор, в цепь отрицательной обратной связи третьего операционного усилителя включен второй переменный резистор,выходы второго и третьегс операционных усилителей подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого операционного усилителя, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены частотомер, регулируемый фазовращатель, детектор, блок управления, фазовый детектор, причем выход генератора соединен с входом частотомера, входом блока управления, опорным входом фазового детектора и входом регулируемого фазовращателя, выход которого соединен с входом ключа, выход которого соединен с вторыми выводами первого и второго резисторов и вто. рым выводом первого переменного резистора, в цепь отрицательной обратной связи первого операционного усилителя включены клеммы для подключения объекта измерения, выход первого операционного усилителя соединен с первым входом детектора, к второму входу которого и управляющему входу ключа подключен выход блока управления, выход дифференциального усилителя соединен с входом фазово го детектора.

2. Мост по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что детектор со1171721

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к мостовым цепям, и может быть использовано в автоматике, телемеханике, связи.

Целью изобретения является расширения функциональных возможностей за счет измерения параметров трехэлементных двухполюсников на дискретных заранее задаваемых частотах.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор синусоидальных колебаний, выход ко15 торого соединен с частотомером 2, регулируемым фазовращателем 3, блоком 4 управления. Регулируемый фазовращатель 3 соединен с ключом 5, к управляющему входу которого подключен выход блока 4 управления. Выход ключа 5 через первый резистор

6 соединен с входом первого операционного усилителя 7, в цепь отри. цательной обратной связи которого включен объект 8 измерения. Выход первого операционного усилителя 7 соединен с входом детектора 9, реагирующего на наличие переходного процесса, и с первым входом дифференциального усилителя 10. Первый переменный резистор 11 соединен с входом второго операционного усилителя 12, в цепь отрицательной обратной связи которого включен 35 конденсатор 13. Выход второго операционного усилителя 12 соединен с первым входом сумматора 14, выход которого соединен с вторым входом дифференциального усилите.- 40 ля 10, выход которого соединен с входом фазового детектора 15, опорный вход последнего соединен с выходом генератора 1. Второй резистор 16 соединен с входом третье45 го операционного усилителя 17, в цепь отрицательной обратной свя-! зи которого включен второй переменный резистор 18. Выход третьего операционного усилителя. 17 подклю- 50 чен к второму входу сумматора 14.

Резисторы 11 и 16 подключены к выходу ключа 5. Детектор 9, реагирующий на наличие переходного процесса, содержит ключ 19, под- 55 ключенный к выходу первого операционного усилителя 7, а также к блоку 4 управления, интегратор 20, соединенный с ключом 19, и нуль-ин. дикатором 21.

Рассмотрим работу устройства на примере измерения параметров нерезонансных трехэлементных двухполюсников. Операторное сопротивление объекта измерения задается выражанием

Р + В

Z(p) = К где К,,  — масштабный коэффициентполюс и нуль ойераторного сопротивления соответственно;

Р— комплексный параметр; п-О, + 1 °

Рассмотрим случай п--О.

Генератор 1 синусоидальных колебаний выдает напряжение

° U< (t) = U sinu t, где Uù — амплитуда;

Я ; круговая частота.

В момент перехода V (t) через нуль блок 4 управления открывает ключи 5 и 19. На выходе ключа 5 получают напряжение

U<(t) = К,Б здп (я t + cP ), где К вЂ” коэффициент пропорциональ1 ности, вносимый фазовращателем 3 и ключом 5; сдвиг фазы, задаваемый регу. лируемым фазовращателем 3.

Тогда на выходе операционного усилителя 7 получают напряжение

П UК Р sing+ Mcoscp.

2 Я Р + ь 2

Р+ В Urp K< л = sinñô К к

Р о Кь

Ф вЂ” Ф (+ ясса У+В) ВОСМк х 81п(сд t+ 8)+ . Е к ке 1 (где R — значение сопротивления реь зистора 6;

Я (+ Qctg cP + В) Следовательно, напряжение U (t) состоит из двух составляющих-синусоидальной, соответствующей установив1171721 шемуся режиму, и экспоненциальной, соответствующей переходному режиму;

С помощью регулируемого фазовращателя 3 изменяют сдвиг фазы (до тех пор, пока не исчезнет переход- 5 ный процесс в объекте 8 измерения.

Это произойдет при выполнении равенства (первое условие равновесия) 10. 0, ж=,. . K,cosy(K !

6 где К вЂ” коэффициент пропорциональ" с ности, вносимый фазовым детектором 15 по синфаз15 ному каналу.

Регулировкой сопротивления резистора 18 сводят >Uc к нулю, откуда получают второе условие равновесия

+ Qctgg-- Ж

При этом к sin t Êõ

v sin (4)t +6).

Таким образом, отсутствие переходного процесса в измерительной цепи позволяет получить первое, условие равновесия и, кроме того, позволяет провести измерение на одной фиксированной частоте Я .

Через заранее заданное число периодов колебания блок 4 управления закрывает ключи 5 и 19, при переходе через нуль синусоидального напряжения И (t). При наличии переходного процесса выходной сигнал интегратора 20 отличен от нуля, так как интеграл от синусоидальной финкции за конечное число периодов 35 равен нулю, а от экспоненциальной функции нет. Таким образом, регулировкой регулируемого фазовращателя получают нулевой сигнал на выходе нуль-индикатор 21, после чего опре- 40 деляют по назаначению круговой частоты Я, измеренной частотомером 2, по полученному сдвигу фаз Я из за-висимости (1) полюс операторного сопротивления объекта 8 измерения, 45

Тогда на выходе дифференциального усилителя 10 получают напряжение

5U= UK,å К . — U K,е — -+ 50

hl 1 3ц+ ф, m (R

ЗЮС 13 Rö 10 где Ru, R le Rls — значения сопротивлений резисторов 55

11, 16, 18;

С вЂ” значение емкости

6 конденсатора 13;

U (t) = sin (К

U >„ K< . P w В U К<

Х

К вЂ” коэффициент пропор(О циональности, вно симый дифференциальным усилителем

На синфазном выходе фазового детектора получают сигнал

У + Вм Кш (2)

Ыг + о г R(e

На квадратурном выходе фазового детектора получают сигналы

К- В

1О к 1" (7 1 г z

4) +Ы

), ЯС, RÄ где K < — коэффициент пропорциональ. ности, вносимый фазовым детектором 15 по квадратурному каналу.

Регулировкой сопротивления резистора 11 сводят Ь U ê нулю и получают третье условие равновесия

ы,— В 1 я и

Из (2) и (3), учитывая, что ас известно из первого условия равновесия (1) и частота определена частотомером 2, получают

OC Rla

Я Ci3 Rn 16 г + г г

К(„2сл Кн

Таким образом, параметры объекта 8 измерения К, о6, 8 измеряют на одной фиксированной частоте.

В случае необходимости определения

R L, С параметров объекта 8 измерения, они могут быть подсчитаны позначениям К, 4Б, 8.

Устройство может измерять параметры резонансных трехэлементных двухполюсников, содержащих резисторов, и не являющихся параллельным либо пос. ледовательным соединением элементов

1171721

Составитель В.Семенчук

Редактор А.Шишкина Техред Т.Фанта Корректор С.Черни

Заказ 4856/37 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

В случае, если измеряемый резонансный двухполюсник является соединением последовательно включенных элементов, соединенных параллельно с третьим 5 элементом, он должен быть включен на вход операционного усилителя 7, в цепь отрицательной обратной связи которого включен резистор.