Способ формирования сигналов для преобразования параметров пассивных нерезонансных двух-или трехполюсников Советский патент 1985 года по МПК G01R27/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и -может быть использовано в полярографах и потенциостатах, электролитическая ячейка которых может быть представлена в виде схемы замещения, состоящей из сопротивления раствора, измеряемой проводимости, и емкости, возникающей на границе раздела фаз.. Цель изобретения - упрощение преобразования и повышение точности преобразования. В отличие от известного в предлагаемом способе на выход исследуемого объекта подают сумму двух (вместо трех) напряжений, способ не требует проведения нелинейных анало говых операций деления или умножения. В результате этого достигается упрощение способа и повышение его точности. Так как по предлагаемому способу запоминание сигнала рассогласования производят в то время, когда дополнительное напряжение не подают на исследуемьй объект, а во время подачи дополнительного на.пряжения наисследуемый объект сигнал рассогласования не формируют, дополнительное напряжение не является напряжением положительной обра ной связи, несмотря на то, что полярность его совпадает с полярность испытательного напряжения. Поэтому устройства, реализующие предлагаемый способ, отличаются большей устойчивостью, большим быстродействием. В связи с тем, что по предлагае мому способу переменная составляющая полного тока, протекакицего через исследуемый объект, используется в качестве выходного сигнала так же, как и постоянная составляющая полного тока, в устройствах, реализующих предлагаемь1й способ, просто решаются вопросы гальванической раз вязки. На чертеже представлена структур ная схема преобразователя параметров пассивных нерезонансных двухполюсников, реализующего предлагаемый способ. Преобразователь параметров пассивных нерезонансных двухполюсников содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, ключи 2 и 3, источник 4 медленно меняющегося напряжения, сумматор 5, образованный операционным усилителем 6 и резисторами 7-9, преобразователь 10 тока в напряжение, состоящий из операционного усилителя 11 и резистора 12, инвертор 13, состоящий из операционного усилителя 14 и резисторов 15 и 16, ре-: гулятор 17, содержащий операционный усилитель 18 и образцовые элементы (резисторы, конденсаторы и их цепи) 19 и 20, исследуемый двухполюсник 21, состоящий из резисторов 22 и 23 и конденсатора 24, запоминающий элемент 25,выполненйый в виде конденсатора, разделительный конденсатор 26, трансформатор 27, регистрирующий блок 28. При этом выход генератора 1 подключен к управляющим входам ключей 2 и 3, выход исследуемого двухполюсника 21 через последовательно соединенные преобразователь 10 тока в напряжение, инвертор 13, первьй ключ 2, запоминающий элемент 25, регулятор 17 и второй ключ 3 подключен к первому входу сумматора 5, второй вход которого подключен к источнику 4 медленно меняющегося напряжения, а выход - к входу исследуемого двухполюсника 21. Устройство работает следующим ббразом., Напряжение на выходе регулятора 17 используется в качестве дополнительного напряжения. Ключ 3 служит для образования импульсов дополнительного напряжения. Эти импульсы суммируются сумматором 5 с напряжением от источника 4 медленно меняющегося напряжения и далее поступают на вход исследуемого двухполюсника 21 . В первой части периода -импульса ключ 2 закрыт, а ключ 3 открыт. Если Rg )TO в это время полное напряжение на выходе двухполюсника 21 u-U, где Е - значение напряжения на выходе источника 4 медленно меняющегося напряжения, А - значение напряжения на выходе рег.улятора 17. Во второй части периода импульса ключ 3 закрыт, а ключ 2 открыт. В это время полное напряжение на входе двухполюсника 21

Полное напряжение (J | на входе двухполюсника имеет постоянную U,. и , переменную l составляющие.

Если в течение периода импульса время открытого состояния ключей равно времени их закрытого состояния.

то

(4)

где знак плюс в формуле 4 соответствует второй части периода импульса, а знак минус - первой части периода импульса.

Полный ток 3. протекающий через

При этом напряжение на выходе

регулятора

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОа ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ НЕРЕЗОНАНСНЫХ ДВУХ- ИЛИ ТРЕХПОЛЮСНИКОВ, по которому на двух- или трехполюсник, являющимися исследуемым объектом, непрерывно подают постоянное или медленно меняющееся испытательное напряжение и дополнительное напряжение той же полярности, значение которого определяют, исходя из значения сопротивления исследуемого объекта переменной составляющей полного тока, протекающего через исследуемый объект, а значение постоянной составляющей полного тока используют в качестве выходного сигнала, о тличающийся тем, что, с целью упрощения преобразования и повышения точности, дополнительное напряжение подают в виде периодической последовательности прямоугольных импульсов постоянной частоты и длительности, причем в первую часть периода импульса на вход исследуемого объекта подают испытательное и дополнительное напряжение, а во вторую часть периода - только испытательное напряжение,/при этом значение полного тока, протекающего через исследуемый объект, запоминают во второй части периода импульса и используют в качестве сигнала рассогласования для формирования значения дополнительного напряжения в первой части периода таким образом, чтобы величина сигнала рассогласования была минимальной, причем значение переменной составляющей полного тока, протекающего через исследуемый объект, также используют в качества выходного сигнала.

Во второй части периода ключ 2 открыт, а.ключ 3 закрыт. В результа те этого напряжение на конденсаторе 25 равно 1± (10) ziJ tS Это напряжение является напряжением рассогласования регулятора 17 и в установившемся режиме его значение не превышает погрешности регулирования. Поэтому т .

Ютсвдда

(12)

Если в качестве элементов 19 и 20 выбраны резисторы, то коэффициент передачи регулятора 17

20

(13)

что совпадает с формулой (16) при Q 2.,

Постоянная составляющая напряжения (Jj, на выходе инвертора 13 определяется по формуле (17). Переменную составляющую этого напряжения можно определить по формуле периода импульса время открытого состояния ключей равно времени их закрытого состояния (или длительность первой части периода равна длительности второй части периода),, что соответствует скважности импульса Q 2. В более общем случае QT 2. Можно показать, что в этом случае