Измеритель параметров пассивных двухполюсников Советский патент 1984 года по МПК G01R27/02 

г вход - с первыми входами первого и второго переключателей, четвертый вход - с входом третьего переключателя, пятый, шестой и седьмой входы блока управления - соответственно с входами первого, третьего и второго ключей, восьмой вход - с вторым входом второго переключателя, первый второй и третий выходы четвертого переключателя являются первым, вторым и третьим выходами блока управления, выходы первого, второго и третьего переключателей соединены с пятым, четвертым и шестым выходами блока управления, а выходы первого, третьего и второго ключей соединены соответственно с редьмым,восьмым и девятым выходами блока управления.

3.Измеритель по пп. 1 и 2, о т личающийся тем, что формирователь внешнего воздействия содержит генератор тактовых импуль сов.

4.Изме5)итель по пп.1 - 3, о т личающийся тем, что масштабирующий преобразователь состоит из трех каналов, причем первый вход масштабирующего преобразователя соединен с входами первого и второго каналов, второй вход - с входом третьего канала, а выходы первого, второго и третьего каналов соединены соответственно с первым, третьим

:и вторым выходами масштабирующего преобразователя.

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий формирователь напряжения внешнего воздействия, образцовый элемент, операционный усилитель, первый и второй элементы выборки и хранения, первый и второй вычитатели напряжет ния, дифференциатор, интегратор и блок управления, причем один входной зажим соединен с образцовым элементом и входом операционного усилителя, выход которого соединен с входом второго элемента выборки и хранения и первым входом первого вычи тателя напряжения, выход которого соединен с дифференциатором, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены сумматор, управляемый интегратор, функциональный преобразователь, пиковый детектор, масштабирующий преобразователь, причем выход формирователя напряжения внешнего воздействия соединен с первым входом масштабирукяцего преобразователя, а через сумматор - с вторым входом блока управления, выход операционного усилителя соединен с первым и седьмым входами блока управ-, ления и вторым входом масштабирующего преобразователя, выход второго элемента выборки и хранения через функциональный преобразователь соединен с первым входом второго вычитателя напряжения, второй вход которого соединен с третьим выходом масштабирующего преобразователя, вход дифференциатора соединен с входом пикового детектора, через пер вый элемент выборки и хранения - с третьим входом второго вычитателя напряжения, а через интегратор соединен с пятым входом блока управления, первый выход масшта:бирукхцего преобразователя соединен с воськадм входом блока управления, выход дифференциатора соединен с шестым входом блока управления, первый выход блока управления соединен с вторым i выводом образцового элемента, второй выход блока управления соединен с (Л вторым входным зажимом, третий выход блока управления через управляемый интегратор соединен с третьим входом блока управления, четвертый выход блока управления соединен с вторым входом первого вычитателя на-; пряжения, второй выход Масштабирующего преобразователя соединен с четвертым входом блока управления, пя:о втый и шестой выходы блока управления соединены с вторым и третьим входа:о ми сумматора соответственно, неин:о :о вертирукяций вход операционного усилителя соединен с земляной клеммой, выходы второго вычитателя напряжений , пикового детектора и седьмой, девятый и восьмой выходы блока управления соединены с первым, вторым, третьим, четвертым .и пятым вы ходными зажимаМи устройства. 2. Измеритель по п.1, о т л и чающийся тем, что блок управления содержит четыре переключателя и три ключа, причем первый вход блока управления соединен с первым входом четвертого переключателя , второй вход - с вторым входом четвертого переключателя, третий

Изобретение относится к контрольно-измерител1гной технике и может быть использовано для измерения параметров пятиэлементных двухполюсников, а также для измерения параметров процессов в гальванотехнике и влагометрии.

Известен преобразователь параметров нерезонансных трехэлементных двухполюсников в напряжение, содержащий образцовый элемент и элемент сравнения Л

Недостатком преобразователя является невозможность измерения параметров пятиэлементных двухполюсников.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пр образователь параметров четырехэлементных двухполюсников в напряжение, содержащий формирователь опорного напряжения, исследуемый двухполюсник, операционный усилитель, образцовый элемент, первый элемент выборки и хранения, первый вычитатель напряжения, дифференциатор, второй вычитающий усилитель, второй и третий элементы выборки и хранения, задатчик интервала времени, ключ, интегратор и третий вычитатель напряжений 2 .

Недостатком известного преобразователя является,невозможность измерения параметров пятиэлементного двухполюсника, который, например может представлять собой схему замещения гигрометрического первичного преобразователя влажности, где элементы Н,С и В, R, С определяют соответственно параметры барьерного и пористого слоев. Причем пористый слой является источником полезного сигнала, а барьерный - источником помех, в связи с чем возникает необходимость раздельного измерения параметров пористого слоя независимо от параметров R;, и С;( , значение которых в процессе преобразования остается неизменным.

цель изобретения - расширение O функциональных возможностей измерителя параметров пассивных двухполюсников.

поставленная цель достигается тем, что в измеритель параметров

5 пассивных двухполюсников, содержащий формирователь напряжения внешнего воздействия,образцовый элемент, операционный усилитель,первый и второй элементы выборки и хранения,

0 первый и второй.вычитатели напряжения, дифференциатор, интегратор и блок управления, причем один входной зажим соединен с образцовым элементом и входом операционного усилите5 ля, выход которого соединен с входом второго элемента выборки и хранения и первым входом первого вычита теля напряжения, выход которого соединен с дифференциатором, введены

Q сумматор, управляемый интегратор, ,функциональный преобразователь, пиковый детектор, масштабирующий преобразователь, причем выход формирователя напряжения внешнего воздействия соединен с первым входом масштабирующего преобразователя, а через сумматор - с вторым входом блока управления, выход операционного усилителя соединен с первым и седьмым входами блока управления и втоpfcjM входом масштабирующего преобразователя, выход второго элемента выборки и хранения через функциональный преобразователь соединен с первым входом второго вычитателя напряжения, второй вход которого соединен с третьим выходом масштабирующего преобразователя, вход дифференциатора соединен с входом пикового детектора, через первый элеглент выборки и хранения - с третьим входом второго вычитателя напряжения, а через интегратор соединен с пятым входом блока управления, первый выход масштабирукндего преобразователя соединен с восьмым входом блока управления, выход дешифратора соединен с шестым входом блока управления, первый выход блока управления соединен с вторым выводом образцового элемента, второй выход блока управления соединен с вторым входным зажимом, третий выход блока управления через управляемый интегратор соединен с третьим входом блоца управления, четвертый выход бло/са управления соединен с вторым уходом первого вычитателя напряжени рторой выход масштабирующего преобразователя соединен с четвертыгд входом блока управления, пятый и ше той выхода блока управления соединены с вторым и третьим входами сумматора -соответственно, неинвертирукмций вход операционного усилителя соединен с земляной клеммой, выходы второго вычитателя напряжений, пикового детектора и седьмой, девятый и восьмой выходы блока управления соединены с первым, вторялм, третьим четвертым и пятым выходными зажима-гми устройства.

БЛОК управления содержит четыре переключателя и три ключа, причем. первый вход блока управления соединен с первым входом четвертого переключателя, второй вход - с вторым входом четвертого переключателя, третий вход - с первыми входами первого и второго переключателей, четвертый вход - с входом третьего переключателя , пятый и седьмой входы блока управления - соответственно с входами первого, третьего и второго ключей, восьмой вход - с вторым входом второго переключателя, первый, второй и третий выходы четвертого переключателя являются первым, вторым и третьим выходами блока управления, выходаа первого, второго и третьего переключателей соединены с пятым, четвертым и шестым выходами блока управления, а выходы первого, третьего и второго ключей соединены соответственно с седьмым, восьмым и девятым выходами блока управления.

Формирователь внешнего воздействия содержит генератор тактовых им{пульсов.

масштабирующий преобразователь состоит из трех каналов, причем первый вход масштабируквдего преобразователя соединен с входами первого и второго каналов, второй вход - с входом третьего канала, а выходы певого, второго и третьего каналов со динены соответственно с первым, третьим и вторым выходами масштабирующего преобразователя.

На чертеже приведена структурная схема измерителя параметров пассивных двухполюсников.

Измеритель - содержит тактовый генератор 1, форфшрователь 2 напряжения внгаянего воздействия, cyivD iaTop 3, первый 4, второй 5, третий 6 и четвертый 7 переключатели, клеглмы для подключения исследуемого двухполюсника 8, образцовый элемент 9, операционный усилитель 10, первый 11 и второй 12 {саналы масштабирующего преобразователя, управляемый интегратор 13, первый вычитатель 14 напряжений, дифференциатор 15, первый 16 и второй 17 элементы выборки и хранения, функциональный преобразователь 18, второй вычитатель 19 напряжений, интегратор 20,первый 21 второй 22 и третий 23 ключи, пиковы детектор 24, третий канал 25 масштабирующего преобразователя , масштабирующий преобразователь 26 и блок управления (не показан).

Одна из клекм для подключения исследуемого двухполюсника 8 и одни из выводов образцового элемента 9 соединены с входом операционного усилителя 10, выход которого ,соединен с входом второго элемента 17 выборки и хранения, а также с одним из входов первого вычитателя 14 напряжений, выход которого,соединен с дифференциатором 15.

Выход тактового генератора 1 соединен с входом формирователя 2 напряжения внешнего воздействия, выход которого через второй канал 12 масштабирующего преобразователя 25 соединен с вторым входом второго переключателя 5 блока управления, а также - с первым входом сумматора Зг выход которого соединен с вторым входом четвертого переключателя 7 блока управления, первый вход которого соединен с выходом операционного усилителя 10.

Первый выход четвертого переключателя 7 соединен с вторым выводом образцового элемента 9, второй - с другой клеммой для подключения исследуемого двухполюсника 8, третий с входом управляемого интегратора 1выход которого соединен с входом

первого переключателя 4 и с первым входом второго переключателя 5 блока управления, четвертый выход которого соединен с другим входом первого вычитателя 14 напряжений.

Выход операционного усилителя 10 соединен с входом второго ключа 22 блока управления и через последовательно соединенные первый канал 11 |масштабирунвдего преобразователя 26 (И третий переключатель 6 - с вторым входомсумматора 3, третий выход первого вычитателя 14 напряжений со единен с входом пикового детектора 24, через интегратор 20 - с входом/ первого ключа 21 блока управления, а через первый элемент 16 выборки и хранения - с первым входом второго вычитателя 19 напряжений, второй вход которого соединен с выходом функционального преобразователя 18, вход которого соединен с выходом первого элемента 16 выборки и хранения.

Третий вход второго вычитателя 19 напряжений соединен с выходом третье го канала 25 масштабирующего преобразователя 2$, первый вход которого соединен с выходом формирователя 2 напряжения внешнего воздействия.

Выход дифференциатора 15 соединен с входом третьего ключа 23 блока управления.

Измеритель параметров пассивных двухполюсников работает следующим образом.

На первом этапе работы измерителя переключатели 4 и 6 находятся в разомкнутом состоянии, переключатели 5 и 7 - в положении, указанном на чертеже, вследствие чего исследуемый двухполюсник Ь включен в цепь обратной связи операционного усилителя 10, а образцовый элемент 9 входе последнего.

При поступлении на первый вход переключателя 7 напряжения внешнего воздействия Ug , представлякадего собой импульсное напряжение прямоугольной формы типа меандр, и выра батываемого формирователем 2 напряжения внешнего воздействия, выходное напряжение операционного усилителя 10 равно:

-at Чойг/. -atx UoR- DO .

UJt)-,,e .-(ve , ,

« c--(

Напряжение 1)0(1) через вычитатель 14 напряжений и дифференциатор 15 поступает на вход ключа 23, на выходе которого формируется напряжение, пропорциональное 1/С, последнее измеряется при помощи цифрового вольтметра.

Затем переключатель 5 переводится в среднее положение, при этом на другой вход вычитателя 14 напряжени начинает поступать выходное напряжение управляемого интегратора 13, коэффициент передачи которого описывается выражением K,(P)1/PC,R,, приче регулировка K|ij осуществляется путем изменения значения параметра С,.

Регулировка К, осуществляется до тех пор, пока выходное напряжение дифференциатора не станет равно нулю в установившийся момент времени|1|}ст 5-б) а/, т.е. после окончания переходного процесса н.а выходе операционного усилителя 10, обусловленного действием напряжения UQ , необходимо, чтобы .

Выделение напряжения ul осуществляется при помощи ключа 23, управляемого тактовым генератором 1.

В результате проведения данной операции компенсации линейно изменяющейся составляю1 ей напряжения (t) коэффициент передачи управляемого интегратора 13 равен

K,)l/PC,I{o

Выходное напряжение первого вычитателя 14 напряжений поступает на вход первого элемента 16 выборки и хранения, который по команде тактового генератора 1 в начальный момент IQ действия напряжения И фиксирует напряжение

UofijRi UoR.

ь «oCRjiR, RC

и хранит его в течение всего процесса измерения.

далее осуществляется перевод переключателя 7 в положение, обратное приведенному на чертеже, переключатель 5 переводится в нижнее положение, а переключатель 4 замыкается.

В результате .данных коммутаций исследуемый двухполюсник 8 включается на входе операционного усилитегя 10, а образцовый элемент 9 Е, ы цепь обратной связи, дополнительно замыкается цепь положительной обратной связи, образуемой управляемым интегратором 13 и переключателем 4 .

В результате действия положительной обратной связи выходное напряжение операционного усилителя 10 описывается выражением:

МР)-:

7 (М- tfi +-MfMllll /8VP).jR,pC2R,t1