Преобразователь параметров трехэлементных нерезонансных двухполюсников Советский патент 1985 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к электроиз мерительной технике, в частности к измерению параметров пассивных -комплексных величин. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя путем обеспечения преобразования параметров двухполюсников с параллельно-последовательной И последовательно-параллельной схемами замещения и в двух режимах заданного тока и заданного напряжени я. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема преобразователя параметров нерезонансных двухполюсни ков; на фиг, 2 - последовательно-параллельная и параллельно-последовательная схемы замещения нерез.онансного двухполюсника. Преобразователь (фиг. 1) содержит источник 1 питания, усилитель 2, образцовый элемент 3, измеряемый двухполюсник 4, выход усилителя 2 соединен с входами сумматора 5 и переключателя 6, другие входы сумматора 5 и переключателя 6 соединены с источником 1 питания, выход сумматора 5 соединен с входами измерителя 7 отношения напряжений, управляемого делителя 8 напряжение, вькод переключа - теля 6 соединен с входом второго сум матора 9, другой вход которого соеди нен с выходом управляемого делителя 8 напряжения и входом измерителя 7 отношения напряжений, выход второго сумматора 9 соединен с вторыми входа ми измерителя 10 отношения напряжени и фазочувствительного индикатора 11, выход соединен с управляющим входом управляемого делителя 8 напряжения. Нерезонансный двухполюсник (фиг.2 а) по последовательно-параллельной схеме замещения состоит из известной емкости С , соединенной последовательно с параллельно соединенными R и Cjf, а по параллельно-последователь ной схеме замещения (фиг. 2 б) двухполюсник состоит из известной емкости С, , соединенной параллельно с. последовательно соединенным RX и С. Преобразователь работает следующим образом. Напряжение U с вькода источника 1 питания поступает на вход усилителя 2, выходное напряжение которого определяется соотношением параметров образцового элемента 3 и двухполюсника 4 .В случае последовательно-параллель ной схемы замещения двухполюсника 4 и, когда образцовым элементом 3 является емкость Сд, равная С, то выходное напряжение усилителя 2 Ц, равно сумме напряжения питания U и падению напряжения на параллельно соединенных R и Cv v -Х и -й„ , /я -° ° + ju)C,R, Это напряжение поступает на.один из входов сумматора 5, на другой вход которого подается напряжение Ц, с выхода источника 1 питания. Напряжение 112 с выхода сумматора 5 равно алгебраической сумме напряжений U., и й« и поступает на управляемый делитель 8 напряжения, выходное напряжение которого равно тт т ,, /04 З JUC Rгде К - коэффициент передачи управляемого делителя 8 напряжения . Это напряжение поступает на второй сумматор 9, на который через переключатель 6 поступает напряжение Uj . с выхода нг/гочника 1 питания. Напряжение и. с выхода сумматоре 9 равно алгебраической сумме напряжений UD и йэ .; 1 - iU)Rx(Ct - СоЮ - UorrjwCxR; и поступает на один из входов фазочувствительного индикатора 11, а на дру1ой вход поступает напряжение выхода сумматора 5. Выходное напряжение фазочувствительного индикатора 11 изменяет коэффициент передачи К управляемого делителя 8 напряжения до тех пор, пока напряжение U в квад.ратуре или синфазно с напряжением U2 , т.е. ReUjO О, или 0. Например, s квадратурном состоянии квазиравновесия (ReUaU - 0) Условие квазиравновесия для рассматриваемого случая описывается выражением ju)R(C5 - KC.Q) 0, из которого видно, ЧТОБ указанном состоянии квазиравновесия коэффициент передачи управляемого делителя 8 напряжения равен К Су /Сд . Напряжения 11, и U К соответственно с учетом значения равны и и iflCoRj 0 1 + ju), Ь й„ 1 + juCxRx Отношение напряжений Ь. , U и Uj пропорциональны преобразуемым параметрам. из Сх или - С U2 UA1и . sr случае парал-чельно-г.оследовательной схемы замещения двухполюсни ка 4 и, когда образцовым элементом является емкость С, равная С , напряжение на сумматор 9 поступает че рез переключатель 6 с выхода усилит ля 2. В этом случае функции преобра зования имеют вид и Со из - -- ИПИ -:- Ш ИЛИ ,-- --; -Х Cf 5 В синфазном состоянии квазиравно весия ( и ) аргумент коэффи циента передачи управля мого делите ,ля 8 напряжения равен + /2, и для полюсника со схемой, состоящей из известной емкости С, , соединенной последовательно с параллельно соеди ненными R и С,(, функции преобразо вания описываются выражением jwCoRx

Ях

О

h 694 У4 Сл U4 ИЛИ :- и С ои 2 Если двухполюсник состоит из известной емкости С , соединенной параллельно с последовательно соединенными Rj и С;(, то в состоянии квазиравновесия (ImuU Р функции преобра-muзования имеют вид g: или §i Поскольку в рассмотренных случаях объект измерения подключается между входом и выходом усилителя 2, то преобразование параметров двухполюсника 4 осуществляется в режиме заданного тока, значение которого определяется значением напряжения U и значением образцового конденсатора Сд . Преобразователь также обеспечивает преобразование параметров двухполюсников в режиме заданного напряжения на объекте измерения. Для этого необходимо двухполюсник 4 и образцовый элемент 3 поменять местами, при этом функции преобразования аналогичны приведенным для каждой из схем двухполюсника соответственно. Если известным элементом, включенным последовательно или 11араллельно остальной части двухполюсника 4, является комплексное сопротивление, то образцовый элемент 3 должен быть ему идентичен.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРА1-1ЕТРОВ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ НЕРЕЗОНАНСНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий источник пит ния, первый выход которого соединен с первым входом первого сумматора, а второй выход - с корпусом, усилитель, вход которого соединен с одни из выводов образцового элемента и одним зажимом для подключения измер емого двухполюсника, другой зажим к торого соединен с выходом усилителя и вторым входом первого сумматора. Фиг.1 выход которого соединен с первыми входами первого и второго измерителя отношения напряжений, управляемого делителя напряжений, фазочувствительного индикатора, выход которого соединен с управляющим входом управляемого делителя напряжения, выход которого соединен с вторым входом первого измерителя отношения напряжений, причем второй вход фазочувствительного индикатора соединен с вторым входом второго измерителя отношения напряжений, второй вход усилителя соединен с корпусом, отличающийся TeMj что, с целью расширения функциональных возможное тей, в Herd введены второй сумматор и переключательj причем первый выход источника питания и выход усилителя. соединены через переключатель с пер вым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом управляемого делителя напряжения, а выход - с вторым входом фазочувствительного индикатора, другой вывод образцового элемента соединен с первым выходом источника питания.