Преобразователь комплексного сопротивления Советский патент 1988 года по МПК G01R27/00 

(21)3913810/24-21

(22)18.06.85

(46) 30.03.88. Бкш.- № 12

(71)Грузинский политехнический институт им. В.И. Ленина

(72)М.Г.Бережиани и Я.Н.Тавартки- ладзе

(53)621.317.73(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1057879, кл. G pi R 27/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 540225, кл. G 01 R 27/00, 1974.

(54)ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

(57)Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования электрохимических систем, исследования и контроля процессов фазовых переходов, например кристаллизации из расплавов, спекания, а также явлений, протекающих на границе раздела фаз. Изобретение расширяет функциональные возможности устройства за счет формирования сигнала, характеризующего фазовый угол. Для этого в устройство дополнительно введены три детектора 7, 8 и 11 огибающей, блок 13 формирования управляющих сигналов, нуль-орган 12, реле 9 времени и блок памяти 14. Устройство также содержит генератор 1 напряжения, клеммы 2 и 3 для подключения измеряемого объекта 4, операционный усилитель 5 регулируемый резистор 6, сумматор 10. При условии быст- рогг) достижения равновесия и выборе . достаточно малого интервала работы реле времени ступенчатость измерений сводится к минимуму. 1 ил.

с S

1(Л

СО 00

ел

о

00 СП

Изобретение относятся к электроизмерительной технике, в частности к измерению комплексного сопротивления, и может быть использовано для исследования электрохимических сис- тем, для исследования и контроля процессов фазовых переходов, наприме кристаллизации из расипавов, спекания, а также явлений, протекающих на границе раздела фаз.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения формирования сигнала, характеризующего фазовый угол.

На чертеже представлена функциональная схема преобразователя комплексного сопротивления.

Устройство содержит генератор 1 напряжения, выход которого через клеммы 2 и 3 для подключения измеряемого объекта 4 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя ,5 и первым выводом регулируемого резистора 6, второй вывод которого соединен с выходом операционного усилителя 5 и входом первого детек то ра огибающей 7, вход второго детектора о гибающей 8 соединен с выходом генератора, вькоды детекторов 7 и 8 ч-ерез первую и вторую группу размыкающих, контактов реле времени соединены с первым -входом сумматора 10, второй вход которого через первую и вторую группы замыкающих контактов реле времени 9 соединены соответст- венно с выходом операционного усилителя 5 и генератора напряжений 1, выход сумматора 10 подключен к входу третьего детектора огибающей 11, а через третью группу размыкающих контактов реле времени 9 соединен с входом нуль-органа 12 и,входом блока формирования управляющих сигналов 13 выход которого подключен к управляющему входу регулируемого резистора 6, выход нуль-органа подключен к.управляющему входу реле времени 9, выход третьего детектора огибающей 11 че- р.ез третью группу замыкающих контактов времени 9 соединен с входом бло- ка памяти 14.

Устройство работает следующим

образом.

I

Сигнал вида J sincot (где U,n - амплитуда, to - круговая частота) с выхода генератора 1 поступает на вхо второго детектора 8 и на измеряемое комплексное сопротивление объекта 4,

подключенное к инвертирующему операционного усилителя 5,в обратную связь которого подключен регулируемы резистор 6. На выходе усилителя 5 формируется сигнал вида:

sin (ut+tf-lSO ),

(1)

где

Z| - величина комплексного сопротивления;

Ч - угол фазового сдвига; R сопротивление регулируемого резистора 6.

На выходах детекторов 7 и 8 формируются постоянные напряжения, соответствующие амплитудам входных сигналов:

R

UT - k, т и

(2)

Ug k. и„ ,

где kj коэффициент передачи детектора.

Вычитая и и bg на сумматоре 10, на выходе получаем напряжение

и,„ k. k. и (1 - -|-),. (3)

где k - коэффициент передачи сумматора 10.

В зависимости от U,,, , поступающего на вход блока формирования управляющего сигнала 13, в качестве которого может быть использовано интегрирующее звено, на выходе блока формируется соответствующий управляемый сигнал, вызывающий уменьшение или увеличение сопротивления регулируемого резистора 6, пока не будет достигнуто значение R lz| . При этом на выходе сумматора 10 и на входе нуль-органа 12 достигается U, 0. На выходе нуль-органа формируется сигнал, вызывающий срабатывание реле врбмени9. В результате этого осуществляется перекоммутация всех групп реле времени 9 и устройство переходит в режим измерения фазового сдвига, а регулируемый резистор 6 остается в достигнутом положении. Вследствие размыкания нормально замкнутых и замыкания нормально разомкнутых контактов на входы сумматора 10 подаются сигналы вида:

|i г, - и,я(п (uL Cf) и, U sin (ut)

U 2 k kp-sin

Ha выходе сумматора получаем переменное напряжение

и, 2kU sin - cos (t+|) (5)

На блок памяти 1.4 с выхода третьего детектора 11 подается напряжение, хар актеризующее фазовый сдвиг:

-(6)

2

Цикличность измерения обеспечивается возвращением реле времени 9 через определенное время в исходное положение - в режим измерения величины комплексного сопротивления объекта. При отключении контакта между выходом третьего детектора 11 и блоком памяти 14 на выходе блока памяти 14 сохраняется напряжение Um до следующего перехода устройства в режим измерения фазы.

Преобразователь позволяет измерять величину комплексного сопротивления и угол фазового сдвига. Значение ве- личины определяется по установленному сопротивлению резистора 6. Из анализа выражения (6) следует, что устройство в режиме измерения фазы обладает дос- чувствительностью в области Cf 90°.. .

Оптимальная амплитудно-частотная и фазовая характеристика усилителя 5 обеспечивается тем, что единичный

коэффициент передачи и стабильная . нагрузка по току поддерживаются автоматически. При условии быстрого достижения равновесия в выборе достаточно малого интервала работы реле времени 9 определенная ступенчатость измерений сводится к минимуму.

15

20

10

25ЗО ,

40

45

Формула изобретения

Преобразователь комплексного сопротивления, содержащий генератор напряжения, выход которого подключен к первой клемме для подктпочения измеряемого объекта, вторая клемма для подключения измеряемого объекта соединена с интвертирующим входом операционного усилителя и первьгм выводом . регулируемого резистора, второй вывод которого соединен с выходом операционного усилителя, сумматор, о т- ли чающийся тем, что, с. целью расширения функциональных возможностей, введены три детектора огибающей, блок формирования управляющих сигналов, нуль-орган, реле времени и блок памяти, причем выход операционного усилителя соединен с входом первого детектора огибающей, вход второго детектора огибающей соединен с выходом генератора напряжения, выходы детек горов огибающей через первую и вторую группы размыкающих контактов реле времени соединены с первым входом сумматора, второй вход которого через соответствующие первые и вторые группы замыкающих контактов реле времени соединены с выходом операционного усилителя и выходом генератора напряжения, выход, сумматора соединен через последова- тельно соединенные третий детектор огибающей, третью группу замыкающих контактов реле времени с входом блока памяти, выход сумматора через третью группу размыкающих контактов реле времени соединен с входом нуль- рргана и входом блока формирования . управляющих сигналов, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого резистора, выход нуль- органа соединен с управляющим входом реле времени.