Преобразователь разности полных сопротивлений двухполюсников в напряжение Советский патент 1990 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении различных физических величин посредством дифференциальных параметрических датчиков.

Цель изобретения - повышение быстродействия и улучшение линейности функции преобразования.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема преобразователя разности полных сопротивлений двухполюсников в па- пряжение; па фиг. 2 - эпюры напряжений на выходе источника возбуждающего сигнала, интегратора и блока управления. Преобразователь разности полных сопротивлений двухполюсников в напряжение содержит источник 1 возбуждающего сигнала, первый 2 и второй 3 диоды, интегратор 4, переключатель 5, конденсатор 6, повтор итель 7, первый 8 и второй 9 измеряемые двухполюсники, опорный резистор Ю, блок 11 управления, преобразователь 12 напряжения в ток, отрезок 13 коаксиального кабели и общую щину 14.

Возбуждающий сигнал от источника 1 поступает через отрезок 13 коаксиального кабеля, наружный проводник которого соединен с общей щиной 14 на общую точку первого 2 и второго 3 диодов, а также на первый вход интегратора 4. К входу и выходу соответственно первого 2 и второго 3 диодов подключены входы первого 8 и второго 9 измеряемых двухполюсников, выходы которых соединены с общей шиной. Выход интегратора 4 через переключатель 5 соединен с конденсатором 6, а также соединен последовательно с повторителем 7, преобразователем 12 напряжения в ток, опорным резистором 10 и общей щиной 14. Выход преобразователя 12 соединен с первым управляемым входом источника 1 и вторым входом интегратора 4. Блок 11 управления соединен первым выходом с переключателем 5, а вторым выходом - с вторым управляющим входом источника 1.

Преобразователь разности полных сопротивлений двухполюсников в напряжение работает следующим образом.

Источник 1 сигнала возбуждения генерирует переменный ток симметричной формы с амплитудой 1о (ток может быть и прямоугольной формы). Импульсы отрицательной полярности проходят через первый диод 2, первый двухполюсник 8, имеющий полное сопротивление Zi, и опорный резистор 10 (Ro). А импульсы положительной полярности проходят через второй диод 3, двухполюсник 9, имеющий полное сопротивление Z-, и опорный резистор 10. Полярность сигнала воз- .буждения меняется по импульсам длительностью Т/2, следу ющим с периодом Т, управляющим воздействием на источник 1 является сигнал от второго выхода блока 11 управления. Напряжения, формируемые на двухполюсниках 8 и 9 и опорном резисторе 10, под действием сигнала возбуждения от источника 1 и тока с преобразователя 12 интегрируются интегратором 4.

Если источник 1 возбуждающего сигнала формирует синусоидальный сигнал тока Ui с амплитудным значением, равным Ь, то в момент времени 1„ напряжение на выходе интегратора равно п. В течение первого полупериода сигнала возбужден-ия на входы интегратора действуют три напряжения: loZi, loRo и (К-т - постоянный коэффициент передачи преобразователя 12). Под их действием напряжение U4 на выходе интегратора убывает со скоростью

5 I oZ 1 I oRo+u «inj K:: o .

Рде т - постоянная времени интегратора 4. В течение второго полупериода Т/2 после смень знака сигнала возбуждения ° напряжение на выходе интегратора возрастает со скоростью

IoZ2-loRo-U « n KnKrRo.24 - I ;

25 В конце периода преобразования Т в мо- мент времени i,+ напряжение на выходе интегратора с учетом того, что при нулевых начальных условиях на интеграторе 4 RC -1- j U8x(t)Uo const, напряжение, до которого заряжается интегратор 4 за

30 время Т, равно значению

(T),

(3)

и того, что время, за которое напряжение на интеграторе достигает значения напря- 35 жения, поданного на его вход, при выполнении условия равно , а также с учетом выражений (1) и (2) определяется следуюпхим выражением

.ыж( 40 в

X(loZ| -InRo+Uвыx п K нтRo)dt-|- (InZ2-IoRo-U.)dt. (4

т- о

45 В установившемся режиме преобразования напряжения на выходе интегратора 4 , UebU(n-f 1, ..., которые имеют место в моменты времени 1„, U+i, ..., будут равны, т. е. . , Учитывая это, а также полагая, что в это время 50 полное сопротивление Zi имеет превращение относительно своего номинального значения ()-AZ, а полное сопротивление 7,-f-AZ, из выражения (4) получим

55

(UenK-jAZIo UiwxKnHTRn

-- +

+

AZlo UBbi«K Ro

(5)

откуда

,, AZlo

)

КчнтКо

Это напряжение по сигналу Ui,ii с первого выхода блока 11 управления запоминается на конденсаторе 6. Так как конденсатор 6 заряжается через малое сопротивление переключателя 5 от источника напряжения, каковым является в данном случае интегратор 4 по отношению к конденсатору 6, то для его заряда достаточно короткого по длительности импульса, т.е. выполнения условия 1„«Т. Конкретное численное значение длительности t определяется при практической реализации .с учетом выбора элементной базы.

Полученное выражение (6) является функцией преобразования. В общем виде она может быть представлена в следующей форме:

,(7)

где К const. K-wrRo

Функции вида являются линейными, поэтому линейна и функция преобразования (7).

Формула изобретения

Преобразователь разности полных сопротивлений двухполюсников в напряжение,

U;i

содержащий последовательно соединенные первый диод, внутренний проводник отрез- ка коаксиального кабеля, интегратор, причем

наружный проводник коаксиального кабеля

5 соединен с общей шиной, второй диод, подключенный выводом положительной полярности к выходу первого диода, а также конденсатор и источник возбуждающего сигнала, вход первого диода и выход второго являются клеммами для подключения входов,

а общая щина является клеммой для подключения выходрв первого и второго измеряемых двухполюсников через наружный проводник коаксиального кабеля, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродей15 ствия и улучшения линейности функции преобразования, введены последовательно соединенные блок управления, переключатель, повторитель, преобразователь напряжения в ток, опорный резистор и общая шина, выход преобразователя напряжения в ток сое20 динен с вторым входом интегратора и первым выводом источника возбуждающего сигнала, второй вывод которого соединен с первым входом интегратора, второй выход блока управления соединен с управляющим

25 входом источника возбуждающего сигнала, выход интегратора соединен с вторым выходом переключателя, вход конденсатора соединен с первым выходом переключателя, а выход его - с общей шиной, причем выход повторителя и общая шина являются 30 клеммами для снятия информативного напряжения.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении разных физических величин посредством дифференциальных параметрических датчиков. Цель изобретения - повышение быстродействия и улучшение линейности функции преобразования. Преобразователь разности полных сопротивлений двухполюсников в напряжение содержит источник 1 возбуждающего сигнала, диоды 2, 3, интегратор 4, переключатель 5, конденсатор 6, повторитель 7, опорный резистор 10, блок 11 управления, преобразователь 12 напряжения в ток, отрезок 13 коаксиального кабеля, общую шину 14, а 8, 9 - измеряемые двухполюсники. 2 ил.

h

Г/2

Ч

II

I

- . ,, XT Xt

xIP + SbiK. CnJKfjHT

XT X

x