Устройство для измерения параметров колебательных контуров Советский патент 1990 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения параметров параллельных и последовательных колебательных контуров.

Целью изобретения является повьше- ние точности измерения путем исключения операции дифференцирования.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения параметров колебательных контуров.

Устройство содержит формирователь 1 опорного воздействия, блок 2 измерения, первьй 3 и второй 4 интеграторы, девять делителей 5-13 напряжений, первый 14, второй 15 и третий 16 сумматоры, первый 17, второй 18 и третий 19 фильтры нижних частот,диф- . ференциатор 20, третий 21, четвертый 22 и пятый 23 интеграторы,

Блок 2 измерения включает исследуемый колебательный контур 24,операционный усилитель 25 и опорньш резитор 26 (R(,).

Выход формирователя 1 опорного воздействия через блок 2 измерения

соединен с входом первого интегратора 3, через первый 5, четвертьш 8 и седьмой 11 делители напряжений - с первыми входами сумматоров 14 - 16. Выход первого интегратора 3 сое

дивен с входом второго интегратора 4 и через второй 6, пятый 9 и восьмой 12 делители напряжений - с вторыми входами сумматоров 14 - 16.Выход второго интегратора 4 через третий 7, шестой 10 и девятый 13 дели- тели напряжений соединен с третьими входами сумматоров 14 - 16. Выход формирователя 1 опорного воздейст0

0

5

вия подключен к вторым входам второго 6 и четвертого 8 делителей напряжений и входам диФЛеренциатора 20 и третьего интегратора 21, который последовательно соединен с четвертым и пятым Интеграторами 22 и 23. Выход дисЬЬеренциатора 20 подключен к второму входу первого делителя 5 напряжений, выход третьего интегратора 21 - к вторым входам третьего 7, пятого 9 и седьмого 11 делителей напряжений, выход четвертого интегратора 22 - к вторым входам шестого 10 и восьмого 12 делителей напряжений, а выход пятого интегратора 23 - к второму входу девятого делителя 13 напряжений. Выходы сумматоров 14 - 16 соединены с фильтрами 17 - 19 нижних частот.

Устройство работает следующим образом.

По сигналу Пуск, поступающему на формирователь 1 опорного воздействия, с выхода последнего на блок 2 измерения поступает линейно изменяющееся напряжение. При этом на выходе блока 2 измерения напряжение изменяется по закону

(1)

X., (t) + -|-- St R f

. -I- s .

на выходе первого интегратора 3 - по закону

RO

- X

X,(t) R,C,St S -|-+ s -i-- 2)

. L, S 6

на ВБПсрде второго интегратора 4 - по закону

x,(t)

R jCjj-S

.t , Rf s tl 2 Rr 6

R.

Q i S 24

(3)

где S Cx

LX R,

скорость изменения напряжения на входе блока 2 измерения;

измеряемая емкость; измеряемая индуктивность; измеряемое сопротивление. Уравнения (I), (2) и (3) представляют собой систему линейно независимых уравнений. Решая эту систему ртносительно неизвестных, за которые RO R о

7 6x,it) S

взяты ,

получим:

R,C,

.12Хз1 1.

(4)

.§Ы) )

ts

t.S

)

(5)

§X4(t)

(6)

где X,(t) - сигнал на выходе блока

2 измерения;

Xj(t) - сигнал на выходе первого интегратора 3j

Xj(t) - сигнал на выходе второго интегратора 4. Делители в выражениях (4), (5) и (6) формируются из выходного сигнала формирователя 1 опорного воздействия при помощи дифференциатора 20,третьего 21, четвертого 22 и пятого 23 интеграторов. Дифференциатор 20 линейно изменяющееся напряжение формирователя 1 опорного воздействия U St преобразует в постоянное напряжение и S. На выходах третьего 21, четвертого 22 и пятого. 23 интеграторов напряжения соответственно равны:

St

2. I

St St.

0

В результате операций деления,выполняемых делителями 5-13 напряжений, на входах первого сумматора 14 образуются напряжения:

-Liit). г

S

(t)

и.

. ts

и.

Для соответствия с выражением (4) весовые коэффициенты для первого сумматора 14 должны иметь следующие значения: а, 1; а, -6; а 12.

Второй 15 и третий 16 сумматоры имеют на входах напряжения:

0

и.

и

и

5

10

1г

ts

-X3(tl

-Xlitl.

u«

X7Ct)

u

11

x,(t)

и

t3

X3(t)

30

Весовые коэффициенты для этих сумматоров имеют следующие значения: Ь, -6; Ь, 30; Ьз -48 и с. 12; с -48; Сд 72.

Таким образом,при поступлении опорного воздействия на выходе сумматоров -14 - 16 формируются напряжения, пропорциональные параметрам колебательного контура, причем напря- J5 жения Лормируются через время задерж- ки, определяемое только используемой элементной базой и не зависящее от времени переходного процесса в исследуемом контуре. Фильтры 17-19 ниж- 0 них частот .выполняют усреднение результатов преобразования во времени. До получения максимального быстродействия информация о результатах измерения снимается непосредственно 5 с выхода сумматоров 14 - 16. Для получения усредненных результатов информация снимается с выходов фильтров 17-19 нижних частот. Для преобразования параметров последователь- 0 ного колебательного контура включения опорного элемента и исследуемого контура меняются местами.

Из операций, производимых над выходным сигналом блока 2 измерения, 5 исключена операция дифсЬеренцирования, приводящая к усилению высокочастотного шума. Благодаря этому существенно снижено влияние шума и уменьшена случайная погрешность измерения.

Формула изобрет

е н и я

Устройство для измерения параметров колебательных контуров, содержащее формирователь опорного возденет- ВИЯ, выход которого через блок измерения соединен с первым интегратором, три сумматора, .диЛ)ференциатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй интегратор, девять делителей напряжений, третий,четвертый и пятый интеграторы, три фильтра иижних частот, причем выход блока измерения через первый, четвертый и седьмой делители напряжений соединен с первыми входами первого,второго и третьего сумматоров соответственно, выход первого интегратора соединен с входом второго ийтегратора и через второй, пятый и восьмой делители напряжений - с вторыми входами первого, второго и третьего сумматоров соответственно, выход второго интегратора через третий, шестой и девятый делители напряжений соединен с третьими входами первого,второго и третьего сумматоров соответствен- fio, выход формирователя опорного воздействия подключен к вторым входам второго и четвертого делителей напряжений, входу дифференциатора

,Q и входу третьего интегратора, который последовательно соединен с четвертым и пятым интеграторами,выход дифференциатора подключен к второму входу первого делителя напряжений,

1 выход третьего интегратора - к вторым входам третьего, пятого и седьмого делителей напряжений, выход четвертого интегратора - к вторым входам шестого и восьмого делителей

20 напряжений, а выход пятого интегратора - к второму входу девятого делителя напряжений, первый, второй и третий сумматоры своими выходами соединены с входами первого, второго и

25 третьего фильтров нижних частот соответственно.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения параметров параллельных и последовательных колебательных контуров. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет использования при анализе выходного сигнала блока измерения дополнительных сигналов, получаемых из опорного напряжения, что дает возможность от оценки параметров в точке перейти к интегральной оценке за счет замены операции дифференцирования выходного сигнала измерительного блока на двойное интегрирование. Устройство содержит формирователь 1 опорного воздействия, блок 2 измерения, состоящий из определенным образом включенных исследуемого контура, операционного усилителя и опорного элемента, интеграторы 3, 4, делители 5...13 напряжений, сумматоры 14...16, фильтры 17...19 нижних частот, дифференциатор 20, интеграторы 21...23. Устройство формирует напряжения, пропорциональные параметрам исследуемого колебательного контура, в течение всего периода воздействия опорного сигнала с большей точностью благодаря исключению операции дифференцирования информативного сигнала. 2 ил.