Устройство для измерения параметров динамических объектов

Устройство для измерения параметров динамических объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (») 522475 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 09,09. 74 (21) 2059792/21 с присоединением заявки №(23) Приоритет (43) Опубликовано25.07.76,Бюллетень № 27 (45) Дата опубликования описанияj14.10,76 (51) М. Кл. б 01 В 25ЮО

Государственный номнтет

Совета Министров СССР

an делам нзооретений и отнрытий (53) УДК

621.317.373 (088.8) (72) Автори изобретения

Л. П. Руссин и В. С. Уманский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

° 1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании устройств для измерения пара;метров динамических объектов - фазовых сдви гов между сигналами на входе и выходе цинамических объектов, отношения амплитуд этих сигналов, времени переходных процессов, значения частоты колебаний, величин электрической емкости и индуктивности.

Известны устройства для измерения nal0 раме тров динамических объектов. Одно из ус т зойсгв для измерения параметров динамических звеньев содержит вольтметр и измердтель фазового сдвига ЕФ-2 313 . Оапако прибор НФ-2 применим только дпя низких1 частот и при отсутствии в сигнале постоянных смешений.

Известно также устройство, содержашее генератор гармонических колебаний, усилитель и блок индикации P2) . Однако это устройство является громоздким и сложно в обрашении. Оно требует строгого равенства коэффициентов усиления по горизонтальным и вертикальным пластинам осциппографа и строгого центрирования эллипса на экране электроннолучевой трубки, что практически невыполнимо. Это приводит к большим погрешностям при измерении.

Кроме того, известное устройство неработоспособности при действии шумов н иоо..—

;тоянных составляющих в измеряемом сигна ле, требует больших затрат времени на про ведение пересчетов параметров эллипса в значение фазового сдвига и отношештя Qw-! плитуд, очень чувствительно к дрейфам ну лей усилителей и не пригодно для исследования нелинейных объектов; известное уст ройство не может быть использовано для измерения времени переходного процесса,,частоты, электрической емкости и индуктив.ностн

Цель изобретенйя- повышение точности измерения фазовыхсдвигов, отношения амплитуд, времени переходных процессов, частоты, емкости и индуктивности в присутствии помех и постоянных составляюци1х, а также сокрашение времени измерения.

>>(>)".> у("()> 1)1(тн > сн»(»(((>п .> >(i>р (1> (IИ и вт(>)>11",1 xe>)>)>e! Кт>(руР!II!11 "ЛИ:11>РН1,я(;1И, щ.)>еклк> (ателем, (:у?1?(аторг>м, первым и вто) >ы>! ((o)>e>>.(eннь(ми р(>знсто)>а((и, к01(д(- нсатором, операционным усилителем и лимбом, причем генератор гармоничесиях колебаний соелтен с первым и вторым корректирующим звеном; со вторым непосредственно, а с первь(м через исследуемый объект, выход первого корректирующего звена через усилитель подключен к первому входу переключателя, первьй выход которого присоединен к первому входу сумматора, второй вход сумматора присоединен к выходу второго корректирую>пего звена и выводу первого регу-лируемого резистора, соединенного с его подвижным контактом, второй вывод которо го соедйнен с параллельно включенным операционным усилителем, конденсатором и вто рым переменным резистором, подвижной кон-такт которого соединен с одним из выврдов, вторые выходы паралельно соединенных элементов подсоединены к третьему входу

I сумматора, первый и второй переменные )>е- зисторы механически связаны между собой и лимбом, выход сумматора подключен ко второму входу переключателя и к первому входу блока индикации, второй вход которого соединен со вторым и третьим выходом переключателя.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства для измерения параметров динамических объектоВ .

Устройство содержит генератор 1 гармонических колебаний, первый и второй корректирующие звенья 2 и.З, вход звена 2 соединен с генератором 1 гармонических колебаний, вход звена 3 — с выходом исследуе мого динамического объекта 4, вход которого подключен к генератору 1 гармонических колебаний, инвертирую(пий усилитель 5 — с регулируемым коэффициентом усиления, вход которого соединен с выходом корректирующе-го звена 3, а выход — с первым входом переключателя 6, имею(пего два переключения (см. черт., положения А и 5), сумматор 7, первый вход которого соединен с первым выходом переключателя 6, а второй вход— с корректируюцщм звеном 2; Операционный усялятель 8, выход которого подключен к третьему входу сумматора 7, конденсатор

9, включенный в цепь Отрицательной Обрат ной связи операционного усилителя 8, второй регулируемый резистор 10, включе.(ный параллельно конденсатору О, и(рвый регулируемый резистор 11, включенныи между вы ходом корректируй>щего;>вена 2 >l входом

Опе)>ационного у(..и>п(т(>>1>(8, н(((1>и>1(нь>Й кок такт которого 11(>.1(>;» чин».н > н выходу корректкру?О(цеГ 0 >в??((> 2, 1>1 16 ) 2, heelõ(>íè÷eoки cBR çë>(>(û>1 О ) к I у:11(ру(> 1ь>. Iи рР >и(:торами,10 и 11 и п)н» )>(>дуи) (>1>111>11,1>1 1 n(ниц:м измеряемых вели >>и) н блок 13 (111>(((к>>н>(н, напри(:е)> осциллограф, с верт((ка>н,н(>и и горизонтальной разверткой, один н:-.> вход(в к(— торого подключен к выходу сумматора 7 и второму входу переключателя 6, а другой через второй и третий выходы переключателя 6 подключается либо к инвертирующему усилителю 5 (положение A), либо к выходу сумматора 7 (положение Б).

Устройство работает следующим дбразом.

Сигнал с генератора 1 гармонических колебаний подается на исследуемый объект, 4 и одновременно через корректируюц)ее звено 2 на блок фазового сдвига, состояще,го из сумматора 7, усилителя 8, конденса.тора 9, резисторов 10 и 11 и лимба 12 и далее на вход блока 13 индикации, (в даниом случае осциллограф).

При измерении фазовых сдвигов, времени переходного процесса, величины электрической емкости и инцуктивности сигнал с исследуемого объекта 4 через корректирующее звено 3, инвертирующий усилитель 5 и пере ключатель 6 (в положепиИ А) поступает на второй вход блока 13 индикации. При этом на экране блока 13 индикации (осциллографе) будет наблюдаться эллипсообразная кривая. С помощью механически связанных ре гулируемых резисторов 10 и 11 устанавливают такое значение постоянной времени Т(сек) блока фазового сдвига, при котором эп липс на экране блока 1 Э индикации превра титься в прямую линию, что говорит о равен стве фаз сигнала исследуемого объекта 4 и

)блока фазового сдвига. Постоянную времени

)Т считывают с лимба 12, Значение фазового сдвига определяют по формуле:

9 P.ayctg g g где )> величина фазового сдвига;

7 - постоянная времени; — частота, задаваемая с генерао 4 тора 1 гармонических колебаний. !

Для подавления шумов и компенсации постоянных составляющих в предлагаемой схеме используются корректирук»яие звенья

2 и 3, включение которых согласно схеме совершенно не требует коррекции результатов измерений.

При измерении отношения амплитуд (ко .торсе производят, после замера фазового сдвига — при выставленном положении механически связанных регулируемых резисторов

10 и 11) сигнал с исследуемого объекта 4 через корректирующее звено 3, инвертирующий усилитель 5, переключатель 6 (в полМ женин Б} поступает на один из входов сумматора 7 и через переключатель 6 поступа-! ет на второй вход блока 13 н?щик(1>ц>и.

;":) >

1!ри .-т« ll ) -»<));.))«г блока 1 г )<)г<)«):аци)< будет гг г<0<») >а< Рг>>» ) () я),!ля .>)н ) <и я е И<<)не!<<-.Ни< .ì коэффициента усиления с п<»).«>г«ью усилителя

5 ц<гб><в)»ю < ся г)ревраг<)ен<ия примоя линии, наблюдаемой на экране блока индикации, B ,точку, что соответствует равенству амплитуд с усилителя 5 и звена 2. Значение отноше ния амплитуд (модуль на выходе и входе ,исследуемого объекта 4 считывают непосред:ственно со шкалы (на чертеже не показана) усилителя 5.

lO

Это возможно благодаря тому, что узел

:фазового сдвига не изменяет амплитуды сиг,нала на выходе сумматора 7, поступаю»пай ! ,с корректирующего звена 2. !

Ь

Формула изобретения

У стройство для измерения параметров ди1намических объектов, содержащее генератор ® гармонических колебаний, усилитель и блок

)индикации, отлича ющееся тем, <> что, с целью повышения точности измерения

,фазовых сдвигов, отношения амплитуд, време,. ни переходных процессов, частоты, емкости и ®

,,индуктивности в присутствии помех 1 постоян)ных составляющих, а также сокращения време:ни измерения, оно снабжено первым и вторым корректирующим звеном, переключателем, сумматором, первым и вторым переменными ре Ь

:зисторами, конденсатором, операционным уси1 лителем и лимбом, причем генератор гармони ческих колебаний соединен с первым и втовв1м

<» (> к<>(> ><»к Г))г)»<ш< (,.»)»<»)(< .<> < О ))Г<- f)1 ???? ????????????????????> а с <)<»р!»)>гt через ««;г)»еауом),<)<

)бъект, выход первог<> к<»ррок-< нрующего ..>»е;на через усилитель подключен к первому !

)»ходу переключателя, первый выход которого подсоединен к первому входу сумматора,

;первого регулируемого ре;»истора, соединен ного с его подвижным. контактом, второй вь|вод которого соединен с параллельно вклкченным операционным усилителем, конденсатором и вторым переменным резистором, подвижный контакт которого соединен с одним из выводов, вторые выходы параллей)ьно соединенных элементов подсоединены к третьему входу сумматора, первый и второй переменные резисторы механически связаны между собой и лимбом, выход сумматора подключен ко второму входу переключателя и к первому входу блока индикации, второй вход которого соединен со вторым и третьим ,выходом переключателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Приборы я методы определения частотных характеристик систем автоматического ре гулирования", М., ЦИНТИ Приборэлектро, 190, стр. 58. .t

2. Патридж Г. "Электронные измерите))ьные приборы, Л., Госэнергоиздат, 1061, )стр. 219, Составитель М. барашков

Редактор А. Морозова Техред А. Демьянова Корректор Т. Кравченко

Заказ 3521/366 Тираж 1029 Подписное

UHHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

13.3035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4