Мост для измерения параметров пятиэлементных двухполюсников Советский патент 1987 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к мостовым устройствам, и может быть использовано, например, в автоматике, телемеханике, связи.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерения путем учета дополнительных элементов и раздельного зависимого уравновешивания.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, который через резистор 2 соединен с входом one- рационного усилителя 3, в цепь отрицательной обратной связи которого включен объект 4 измерения. Выход операционного усилителя 3 соединен с входом сумматора 5. Генератор 1 прямо- угольных импульсов через резистор 6 соединен с входом операционного усилителя 7, в цепь отрицательной обратной связи которого включен переменный резистор 8. Выход генератора 1 прямо- угольных импульсов через ключ 9 и переменный резистор 10, соединенный последовательно с конденсатором 11, подключен к входу операционного усилителя 12, в цепь отрицательной об- ратной связи которого включен переменный резистор 13. Выход операционного усилителя 12 подключен к сумматору 5. Выход генератора 1 прямоугольных импульсов через ключ 9 и через переменный резистор 14, включенный последовательно с конденсатором 15, подключен к входу операционного усилителя 16, в цепь отрицательной обратной связи которого включен пере- менный резистор 17. Выход операционного усилителя 16 соединен с сумматором 5, выход последнего соединен с нуль-индикатором 18 и через конденсатор 19 с входом операционного усили- теля 20, в цепь отрицательной обратной связи которого включены последовательно соединенные резистор 21 и переменный конденсатор 22. Выход операционного усилителя 20 соединен с детектором 23, служащим для определения экспоненциальной формы переходного напряжения. Выход сумматора 5 через ключ 24 соединен с выходом операционного усилителя 20. Объект измере- ния содержит активные со противления (резисторы) 23 - 27 и индуктивности 28 и 29.

Устройство работает следующим образом.

Сначала ключи 9 и 24 размыкают. При подаче прямоугольных импульсов генератором 1 прямоугольных импульсов на выходе сумматора 5 получают напряжение

is

Zi

Uc(t)i-R.|-R..E. .

где Е

RZ

27 R,8

R,

RI

R2 - Rfc

45 hi.

гй

29

амплитуда прямоугольных импульсоЬ;

сопротивление резистора 2;

сопротивление резистора 6;

сопротивление резистора 8;

сопротивление резистрра 27;

сопротивление резистора 25;

сопротивление резистора 26;

индуктивность 28;

индуктивность 29;

время.

После затухания переходного процесса на выходе сумматора 5 получают напряжение

Е Е Uy(«) --Rg.

Регулировкой резистора 8 добиваются равенства нулю Uг () . Дпя индикации используют нуль-индикатор 18, откуда получают первое условие равновесия

R

Тогда на выходе сумматора том

. |.

получают напряжение (,

UcCt)

-.iH-t 2Ь

+О2 ГеЬ1; RflНч

Изображение по Лапласу Uyется выражением

г(,,Ь Чг;Ь

-2в

L

19

На выходе операционного усилителя 20 получают напряжение UjjjCt), изображение по Лапласу которого

vi )i-(,)v.p

Р+;

2S

.JJ

1

с.-ГSll 2i

3 13073544

где Rj, - сопротивление резистора 21;

C,9 - емкость конденсатора 19;R - -t-f --is if - 29

C22. емкость конденсатора 22.где К„ и R, сопротивления реэистоОчевидно, напряжение ) содер-ров 10 и 14;

жит две экспоненциальные составляющие ,С и С - емкость конденсаторов

и кратковременный скачок напряжения-11 и 15,

cTCt)Это возможно сделать, так как

.RJJ/LJ, и Rjt/Ljs определены .ранее

U2o(t),(t)+ (---- - )х(2) и (3), С„ и С,5 известны.

2. 1т JQТогда на выходе сумматора 5 полуТогда на выходе операционного уси- то при равенстве Rj5/R2 Rii/ e дости- лителя 20 получают напряжение, содер- гаемом регулировкой , на выходе жащее одну экспоненциальную составля- сумматора 5 получают напряжение, со- кщую и кратковременный скачок напря- 25 держащее одну экспоненциальную сос- жениятавляющую, что фиксируют с помощью

детектора 23. Отсюда получают четверt IP ° условле равновесия

)) + (c- --f--)x.

R, L V,, L,, ()

xRj,e 2- J ..Пятое условие равновесия получают

Наличие в составе ) только од-из равенства нулю сигнала на выходе

ной экспоненциальной составляющейсумматора 5, которого добиваются ре-

фиксируют с помощью детектора 23,гулировкой переменного резистора 17,

служащего для определения экспонбнци- -35и фиксируют с помощью нуль-индикатоальной формы переходного напряжения.ра 18: При дальнейшем изменении С,, полу1 4 . (3)

Kj к

1 R2tf k 40 „

-п- Г-.) По трем измеренным элементам Rj

Момент рав енствТ определяют анало-% R, имеется раздельный отчет (1),

гично предыдущему случаю значения Ц и L, легко

получить ИЗ выражений 42) и (3 Для

II . 45проведения измерения необходимо осуUjp(t)--R С r(f(t) + (--::- - ---)хществить семь регулировочных опера jj 22 21 2Jций, т.е. имеет место раздельное за-- t |Висимое уравновешивание. При измереxR. е J ,НИИ параметров двухполюсника, дуального

т.е. для установления наличия равен- Qрассмотренному, необходимо объект изства (3) также можно использовать де-мерения подключить к входу операционтектор 23, служащий для определенияного усилителя 3, а постоянный резисэкспоненциальной формы переходноготор 2 включить в цепь отрицательной

напряженияобратной связи операционного усилите55 Затем замыкают ключи 9 и 24. Вые- Введение двух операционных усилитавляют значение сопротивлений резис- телей, детектора, служащего для уста- торов 10 и 14 таким образом, чтобы новления экспоненциальной формы перевыполнялись равенства:ходного напряжения, резисторов и конЕ R

- --- V

П to

5 . 13073546

денсатрров позволило проводить изме- четвертьй и пятый переменные резисто- рения пятиэлементных двухполюсников, ры, второй резистор, второй и третий соответствунмцих канонической форме конденсаторы, при этом первый вход Форстера. .четвертого операционного усилителя

Формула изобретения 5 соединеноС первой клеммой для подключения объекта измерения и через треМост для измерения параметров пяти- тий резистор - с первым выходом гене- элементныхдвухполюсников,содержащий ратора прямоугольных импульсов, выход генератор прямоугольных импульсов,пер- четвертого операционного усилителя вьй выход которого через первый резис- fO соединен с второй клеммой для подклю- тор соединен с первым входом первого чения объекта измерения и с третьим операционного усилителя,в цепь отрица- входом сумматора, к четвёртому входу тельной обратной связи которого включен которого подключен выход пятого опе- первый переменный резистор, при этом рационного усилителя, выход сумматора выход первого операционного усилителя 15 соединен с входом нуль-индикатора, соединен с первым входом сумматора, через первый ключ - с входом Детекто- второй вход которого соединен с выхо- ра, к которому также подключен выход дом второго операционного усилителя, третьего операционного усилителя, и третий операционный усилитель, в цепь через второй конденсатор - с вторым отрицательной обратной связи которого 20 входом третьего операционного усили- включены последовательно соединенные теля, второй вход второго операцион- второй резистор и переменный конден- ного усилителя через последовательно сатор, второй переменный резистор, соединенные первый конденсатор и вто- первый конденсатор, нуль-индикатор, рой переменный резистор и первый вход два ключа, при зтом второй выход ге- 25 пятого операционного усилителя через нератора прямоугольных импульсов, последовательно соединенные третий второй вход первого операционного уси- конденсатор и третий переменный рези- лителя, первые входы второго и треть- стор соединены и через второй ключ его операционных усилителей соединены подключены к первому выходу генерато- с общей шиной, отличающий- 30 ра прямоугольных импульсов, в цепи с я тем, что, с целью повышения точ- отрицательной обратной связи второго ности и быстродействия измерения за и пятого операционных усилителей со- счет учета дополнительных элементов ответственно включены четвертый и пя- и раздельного зависимого уравновеши- тый переменные резисторы, вторые вко- вания, в него введены четвертый и пя- 35 Д четвертого и.пятого операционных тый операционные усилители, третий, усилителей соединены с общей шиной.