Преобразователь параметров комплексных сопротивлений Советский патент 1991 года по МПК G01R27/02 

w

ё

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано при построении преобразователей параметров комплексных сопротивлений, например, емкостных и индуктивных датчиков. Преобразователь содержит генератор 1 синусоидального напряжения, преобразуемое сопротивление 2, операционный усилитель 3, образцовый элемент 4, управляемый делитель 5 напряжения, фазочувстви- тельный индикатор 6, резисторы 7 и 8. Преобразователь имеет повышенную точность преобразования за счет уменьшения погрешности, обусловленной конечной величиной коэффициента усиления усилителя. 1 ил.

О

ю о оо VI ел

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано при построении преобразователей параметров комплексных сопротивлений, например, емкостных и индуктивных датчиков.

Цель изобретения - повышение точности преобразования параметров комплексных сопротивлений, путем уменьшения погрешности, обусловленной конечной величиной коэффициента усиления усилителя.

На чертеже представлена функциональная схема преобразователя параметров комплексных сопротивлений.

Преобразователь содержит генератор 1 синусоидального напряжения, измеряемое комплексное сопротивление 2, операционный усилитель 3, образцовый элемент 4, уп- равляемый делитель 5 напряжения, фазочувствительный индикатор 6, первый и второй резисторы 7 и 8,

Выход генератора 1 через преобразуемое комплексное сопротивление 2 подключен к инвертирующему входу усилителя 3 и первому выводу образцового элемента 4. Выход усилителя 3 подключен к входу управляемого делителя 5 напряжения и первому входу фазочувствительного индикатора б, выход которого соединен с управляющим входом управляемого делителя 5 напряжения. Резисторы 7 и 8, имеющие равные зна- чения сопротивлений, соединены последовательно и подключены между выходом усилителя 3 и общей шиной, а их средняя точка соединена с неинвертирующим входом усилителя 3. Выход управляемого делителя 5 напряжения подключен к второму выводу образцового элемента 4, выход генератора 1 соединен с вторым входом фазочувствительного индикатора б.

Преобразователь работает следующим образом.

Напряжение Ui с выхода генератора 1 подается через измеряемое комплексное сопротивление 2 на вход усилителя 3, выходное напряжение 1)2 которого определяется из условия равенства токов на входе усилителя и в цепи обратной связи с учетом равенства значений сопротивлений резисторов 7 и 8:

u -(f+e)

Z0

0)

где Zx Rx + 1 /j ш Сх ; Z0 1 /j со Со ; e -U2/Ky;

Ку - коэффициент усиления усилителя. После преобразований получаем

(-1+ -+тЛ- +

2 ZoКу ZQКу

I)- 2

Подставляя вместо Zx , 0 , получим

/3Z0

U2u--Ui U2p и12-1-2Ку/3-Ку1

(3)

где ft

Z

U2.

Zx+Zo U2p - реальное значение напряжения

Это напряжение подается на вход фазо- чувствительного индикатора 6, на другой вход которого подается напряжение Ui с выхода генератора. Выходной сигнал фазочувствительного индикатора изменяет коэффициент деления управляемого делители 5 напряжения до достижения состояния квазиравновесия между входными напряжениями фазочувствительного индикатора.

Выражение для коэффициента передачи К управляемого делителя напряжения

имеет вид

к -Cz(Ky-2)

р Со(Ку+2

при Ку оо получаем Ки Сх/Со, где Кр и Ки - соответственно реальное и идеальное значения К. Подставляя выражение для Кр в формулу (3), получим

1

j ft Сх Rx

(«)

при Ку оо.

При Ку оо имеем

U2n -2Ui

1

со G Rx (5)

Величина относительной погрешности по параметру U2

yv2 U2P - U2n 2

U2n

-Kv - 2

(6)

55

Величина относительной логрешности по параметру К

Кр - Ки 4 Сх

К4

Со (Ку + 2) Сх

Для известного преобразователя выражения, описывающие относительные погрешности преобразования, имеют вид

Х

(Ку + 1) 1 + KypV

(8) (9)

, Л а - ° где РСХ - г . г

LO т их

Для повышения точности преобразования модули относительных погрешностей преобразователя, определяемых выражениями (6) и (7), должны быть меньше соответствующих величин для известного преобразователя, определяемых выражениями (8) и (9). Указанный эффект достигается при выполнении условия

p. s 1 1 ,

При известном диапазоне изменения значений Сх по отношению к С0 условие (10) может быть выполнено путем соответствующего выбора Со. что позволяет повысить точность преобразования за счет уменьшения погрешности, обусловленной конечностью значения

Ку.

Преобразователь также обеспечивает преобразование параметров комплексной проводимости, при этом преобразуемая комплексная проводимость должна быть включена между входом усилителя и выходом управляемого делителя напряжения, а

образцовый элемент - между выходом генератора и входом усилителя.

Формула изобретения Преобразователь параметров комплек5 сных сопротивлений, содержащий генератор синусоидального напряжения, образцовый элемент, управляемый делитель напряжения, фазочувствительный индикатор, операционный усилитель.

10 инвертирующий вход которого соединен с первым выводом образцового элемента непосредственно и через преобразуемое сопротивление с выходом генератора синусоидального напряжения, а выход опе15 рационного усилителя соединен с входом управляемого делителя напряжения и первым входом фазочувствительного индикатора, выход которого соединен с управляющим входом управляемого делите20 ля напряжения, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности путем (Ю)уменьшения погрешности, обусловленной

конечной величиной коэффициента усиления усилителя, в преобразователь введены

25 первый и второй резисторы, имеющие равные значения сопротивлений, при этом пер- вые выводы резисторов соединены соответственно, с выходом операционного усилителя и общей шиной, а вторые выводы

30 объединены и соединены с неинвертирующим входом операционного усилителя, выход управляемого делителя напряжения соединен с вторым выводом образцового элемента, выход генератора соединен с вто35 рым входом фазочувствительного индикатора.