Мост для измерения параметров трехэлементных двухполюсников Советский патент 1985 года по МПК G01R17/10 

11171721 Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к мостовьм цепям, и может быть использовано в автоматике, телемеханике, связи.5 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 f синусоидальных колебаний, выход которого 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 отрицательной 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 конденсатор 13. Выход второго операционного усилителя 12 соединен с первым входом сумматора 14, выход которого соединен с вторым входом дифференциального усилите;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 связи которого включен второй переменный резистор 18. Выход третьего операционного усилителя 17 подключен к второму входу сумматора 14. Резисторы 11 и 16 подключены к выходу ключа 5. Детектор 9, реагирующий на наличие переходного процесса, содержит ключ 19, подключенный к выходу первого операционного усилителя 7, а также к блоку 4 управления, интегратор 20, со ди на нер пол ни выр где бан где нул клю пол уси fl Q сос дал диненный с ключом 19, и нуль-инатором 21. Рассмотрим работу устройства примере измерения параметров езонансных трехэлементных двухюсников. Операторное сопротивлеобъекта измерения задается ажанием Z(p) Р Р +ой К, , 8 масштабный коэффициент- полюс и нуль операторного сопротивления соответственно; комплексньш параметр; О, + 1. Рассмотрим случай . Генератор 1 синусоидальных колеий вьщает напряжение . и, (t) U sinut, и - амплитуда; Ы - круговая частота. В момент перехода U(t) через ь блок 4 управления открывает чи 5 и 19. На выходе ключа 5 чают напряжение (со t -t-tp), коэффициент пропорциональности, вносимьй фазовращателем 3 и ключом 5; Cf - сдвиг фазы, задаваемый регулируемым фазовращателем 3. огда на выходе операционного ителя 7 получают напряжение Urn К« Р sinЧ + cjcosq o(t) Rft Р + Ы siniy К X l 0}(4MCtgCf-f В) + ( В ctgcpj / . д ч j«r-oi (ч-actg tii-4-B)«-soct5 n(« t+ Q ) - ItI значение сопротивления резистора 6; (+b)ctgcf + В) arctgM arctg 0)2-В (actgcp ледовательно, напряжение Uj.(t) оит из двух составляющих-синусоиной, соответствующей установившемуся режиму, и экспоненциальной, соответствующей переходному режиму; С помощью регулируемого фазовращателя 3 изменяют сдвиг фазы (jf до тех пор, пока не исчезнет переходный процесс в объекте 8 измерения. Это произойдет при выполнении равенства (первое условие равновесия) + Q ctgq ОС При этом Р 4 В sin СР К X sin cf KX ca(+Gjctg4+В)2 +( Buctgq) V sin (cot + 0 ) . Таким образом, отсутствие переходного процесса в измерительной цепи позволяет получить первое.условие равновесия и, кроме того, позволяет провести измерение на одной фиксированной частоте СО . Через заранее заданное число периодов колебания блок 4 управления закрывает ключи 5 и 19, при переходе через нуль синусоидального напряжения U,(t). При наличии переходного процесса выходной сигнал интегратора 20 отличен от нуля, так как интеграл от синусоидальной финкции за конечное число периодов равен нулю, а от экспоненциальной функции нет. Таким образом, регулировкой регулируемого фазовращателя получают нулевой сигнал на выходе нуль-индикатор 21, после чего определяют по назаначению круговой частоты 01 , измеренной частотомером 2, по полученному сдвигу фаз Cf из зависимости (1) полюс операторного сопротивления объекта 8 измерения , Тогда на выходе дифференциального усилителя 10 получают напряжение.

,о-.

коэффициент пропорциональности, BHOr симый дифференциальным усилителем

. 10.

На синфазном выходе фазового детектора получают сигнал iUe тор пол дет u WC где изв нов час изм фик R, ния зна ры люс не лед № K,,K,K,Cos4( коэффициент пропорциональности, вносимьй фазовым детектором 15 по синфазному каналу. Регулировкой сопротивления резиса 18 сводят U.Uc к нулю, откуда условие равновесия учают второе (-1) R|6 На квадратурном выходе фазового ектора получают сигналы , К|о K.K,sinc( а)К , ii R К - коэффициент пропорциональности, вносимый фазовым детектором 15 по квадратурному каналу. Регулировкой сопротивления резис11 сводят U U|j к нулю и полуравновесиятретье условие tf + &d2 СОС|, R,, (3) j учитывая, что (и Из (2) и первого условия равестно из есия (1) и частота определена 2, получают тотомером . Ria . иС„ R,, U + ui В Ы ,, Таким образом, параметры объекта 8 ерения К, об, и измеряют на одной сированной частоте, В случае необходимости определения L, С параметров объекта 8 измере, они. могут быть подсчитаны по чениям К, oi , В. Устройство может измерять параметрезонансных трехэлементных двухпоников, содержащих резисторов, и являющихся параллельным либо посовательным соединением элементов

$11717216

В случае, если измеряемый резонансныйэлементом, он должен быть включен

двухполюсник является соединениемна вход операционного усилителя 7,

прследовательно включенных элементов,в цепь отрицательной обратной сйязи

соединенных параллельно с третьим5 которого включен резистор.

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.