Преобразователь параметров трехэлементных нерезонансных пассивных двухполюсников Советский патент 1990 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения параметров комплексных сопротивлений, например для измерения параметров датчиков.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 приведена структурная схема преобразователя параметров трехэлементных нерезонансных пассивных двухполюсников; на фиг.2 - последовательно-параллельная и параллельно-последовательная трехэлементные схемы замещения двухполюсника.

Преобразователь параметров трехэлементных нерезонансных пассивных, двухполюсников содержит источник 1 питания, блок 2 сопротивлений, включающий измеряемый пассивный двухпо- люсник 3 (сопротивление) и образцовый элемент 4, усилитель 5, управляемые делители 6 и 7 напряжения, амплитудный детектор 8 огибающей, измерители 9-11 отношения напряжений, сумматоры 12 и 13, фазочувствительный индикатор 14 и интегратор 15.

Выход источника 1 питания подключен к первому входу блока 2 сопротивлений, выход которого подключен к входу усилителя 5, выход которого соединен со вторым входом блока 2 сопротивлений. Выход усилителя 5 соединен с первым входом измерителя 9 отношения напряжений, вторым входом сумматора 13 и первым входом управляе мого делителя 6 напряжения, второй (управляющий) вход которого подключен к выходу амплитудного детектора 8 огибающей, а выход - ко второму входу сумматора 12 и второму входу измерителя 9 отношения напряжений. Первый вход сумматора 12 соединен с выходом источника 1 питания, выход подключен к первому входу измерителя 10 отношения напряжений,, выход которого соединен с входом амплитудного детектора 8 огибающей. Выход сумматора 12 соединен также с первым входом управляемого делителя 7 напряжения, второй (управляющий) вход которого соединен с выходом фазочувствительного индикатора 14. Второй вход измерителя 10 отношения напряжений соединен с первым входом сумматора 13 и выходом управляемого делителя 7 напряжения,вто- рой вход которого подключен к выходу фазочувствительного индикатора 14. Первые входы фазочувствительного ин

J

JQ

пп 25

55

30

дикатора 14 и измерителя 11 отношения напряжений соединены с выходом сумматора 13, а вторые их входы подключены к выходу сумматора 12. Вход интегратора 15 соединен с выходом измерителя 11 отношения напряжений.

Измеряемый пассивный двухполюсник 3 и образцовый элемент 4 соединены последовательно, общая точка их соединения представляет собой выход блока 2 сопротивлений. Вторые выводы пассивного измеряемого двухполюсника 3 и образцового элемента 4 представляют собой первый и второй (или второй и первый) входы блока 2 сопротивлений.

Преобразователь работает следующим образом.

Напряжение U0 с выхода источника 1 частотномодулированного питания поступает на вход усилителя 5. выходное напряжение которого определяется соотношением параметров измеряемого двухполюсника 3 и образцового элемента 4. В случае последовательно-параллельной схемы (фиг.2,а) замещения двухполюсника 3, когда образцовым элементом является емкость С0, выходное напряжение усилителя 5 равно

1

35

40

45

50

и. -и„

-§-- - j

сг

COCЈRi

1 + JOOC(R,

где С, Сг, Pv, - параметры схемы замещения двухполюсника. Это напряжение поступает через управляемый делитель 6 напряжения с коэффициентом передачи К, на первый вход сумматора 12, на второй вход которого подается напряжение U0 с выхода источника 1 частотно-модулированного питания. Напряжение U3 с выхода сумматора, равное алгебраической сумме, напряжений выходного напряжения управляемого делителя 6 напряжения U K-U U3

п СогСгК + к СоСг+с о-с гК

U C2(l + JGJC,R ) поступает на первый вход управляемого делителя 7 напряжения с коэффициентом передачи К2, выходное напряжение U которого равно

U 4 U3K2.

Это напряжение поступает на второй вход сумматора 13, на перый вход которого поступает напряжение с выхода усилителя 5. Напряжение Ug- с вы хода сумматора 13, равное алгебраической сумме напряжений U0 и 1)4, U5

{, .lK1-Ci+iiaR 1 КСоС1+С1Со С1Сг1ч 1)Кг1С1С 2. U Сг(1 н JMC,R,)

ния до тех пор, пока напряжение U§

поступает на первый вход фазочувствн- тельного индикатора 14, на второй вход которого подается напряжение Uj с выхода сумматора 12. Выходное напряжение фазочувствительного индикатора 14 изменяет коэффициент переда- Q пряжения равен чи управляемого делителя 7 напряжене станет в квадратуре с напряжение U,, т.е. ReU3U 0. В состоянии кв зиравновесия Re UjUg 0 коэффициен передачи управляемого делителя 7 на

пряжения равен

не станет в квадратуре с напряжением U,, т.е. ReU3U 0. В состоянии квазиравновесия Re UjUg 0 коэффициент передачи управляемого делителя 7 на

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения параметров комплексных сопротивлений, например для измерения параметров датчиков. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Напряжение с выхода источника 1 частотно-модулированного питания поступает на вход усилителя 5, выходное напряжение которого определяется соотношением параметров измеряемого двухполюсника 3 и образцового элемента 4, образующих блок 2 сопротивления. Это напряжение через управляемый делитель 6 напряжения поступает на первый вход сумматора 12. Напряжение с выхода сумматора 12 поступает на первый вход управляемого делителя 7 напряжения, выходное напряжение которого подается на второй вход сумматора 13, на первый вход которого поступает напряжение с выхода усилителя 5. Напряжение с выхода сумматора 13 подается на первый вход фазочувствительного индикатора 14, на второй вход которого подается выходной сигнал напряжения сумматора 12. Выходное напряжение фазочувствительного индикатора 14 изменяет коэффициент передачи управляемого делителя 7 напряжения. Коэффициент передачи управляемого делителя 6 напряжения изменяется по сигналам с амплитудного детектора 8 огибающей. Преобразователь содержит также измерители 9 и 10 отношения напряжений. 2 ил.

1

+ с„с0 - с,с2к() + b T-CCo - с2к,)сг

.,,(

2 (сйсг + с,с0 - с,сгк,)г «- Ј-гр-(с0 - с2к,}2

и не зависит от частоты источника 1 частотно-модулированного питания при условии С0 - С2К, 0. Это условие выполняется посредством изменения коэффициента передачи управляемого делителя 6 напряжения выходным напряжением амплитудного детектора 8 огибающей. После выполнения условия С - С2К, 0 коэффициенты передачи управляемых делителей 6 и 7 напряжения определяются выражениями

„ С i „ С о кг - г и Ki

и

где U и - выходное напряжение и - постоянная времени интегратора 15.

В случае параллельно-последовательной схемы (фиг.2,б) замещения двухполюсника образцовый элемент 4 и исследуемый двухполюсник 3 необходимо поменять местами (при этом поменяются местами входы блока 2). Функции преобразования параметров двухполюсника с параллельно-последовательной схемой замещения имеют вид

и,

Поскольку объект измерения с по- следовательно-параллельной схемой замещения подключается между выходом источника 1 питания и входом усилителя 5, то преобразование параметров двухполюсника осуществляется в режиме заданного напряжения на объекте

1

0

5

0

измерения, а так как с параллельно- последовательной схемой подключается между входом и выходом усилителя 5, то преобразование его параметров осуществляется в режиме заданного тока через двухполюсник, значение которого определяется значением напряжения U0 и значением образцового элемента С0. Преобразователь параметров трехэлементных нерезонансных пассивных двухполюсников обладает расширенными функциональными возможностями, так как при его использовании обеспечивается преобразование всех грех неизвестных параметров измеряемого пассивного двухполюсника.

Формула изобретения

5

Преобразователь параметров трехэлементных нерезонансных пассивных двухполюсников, содержащий последовательно соединенные источник пита0 ния, блок сопротивлений и усилитель, выход которого соединен с вторым входом блока сопротивлений, последовательно соединенные первый сумматор, первый управляемый делитель напряже5 ния, второй сумматор, фазочувстви- тельный индикатор, первый и второй измерители отношения напряжений, выход второго сумматора соединен с первым входом второго измерителя отноше-

0 ния напряжений, второй вход которого соединен с вторым входом фазочувст- вительного индикатора, выходом первого сумматора и первым входом первого измерителя отношения напряжения, вто5 РОЙ вход которого соединен с выходом первого управляемого делителя напряжения, второй вход которого соединен с выходом фазочувствительного индикатора, выход источника питания соединен с первым входом первого сумматора, отлич ающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены интегратор, амплитудный детектор огибающей, второй управляемый делитель напряжения и третий измеритель отношения напряжений, первый и второй входы которого соединены соответственно с первыми входом и выходом управляемого делителя напряжения, вы

а

j L

F

Риг.2

ход которого соединен с вторым входом первого сумматора, выход первого измерителя отношения напряжения через амплитудный детектор огибающей соединен с вторым входом управляемого делителя напряжения, первый вход которого соединен также с выходом усили- теля и с вторым входом второго сумматора, выход второго измерителя отношения напряжений соединен с входом интегратора.

J