Способ измерения параметров колебательных контуров Советский патент 1991 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения параметров параллельных и последовательных колебательных контуров при изготовлении последних и при проведении научных экспериментов.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На фиг.1 изображено устройство, реализующее способ, на фиг. 2 - схема управления.

Устройство содержит формирователь 1 ступенчатого напряжения, формирователь 2 линейно изменяющегося напряжения, формирователь 3 параболического напряжения, первый 4, второй 5 и третий 6 весовые сумматоры, блок 7 измерения, состоящий из определенным образом включенных операционного усилителя, исследуемого контура и опорного элемента - сопротивления RO, три умножителя 8-10, три интегратора 11-13, четвертый 14 и пятый 15 весовые сумматоры и схему 15 управления.

Схема 16 управления состоит из генератора 17 импульсов, триггера 18 и счетчика 19.

Устройство позволяет измерять параметры параллельных и последователь- .ных трех- и двухэлементных контуров. Информация о параметрах контура формируется параллельно в виде напряжений.

По сигналу Пуск, поступающему на вход триггера 18 схемы 16 управления, последний изменяет свое состояние. Снимается сигнал запрета с входа обнуления счетчика 19, кото®ел

1C

СО

ел

рый начинает считать импульсы, поступающие с генератора 17. При поступлении сигнала от схемы 16 управления на выходе формирователя 1 ступенчатого напряжения появляется скачок напряжения, который последовательно соединенными формирователями 2 и 3 преобразуется в линейно изменяющееся и параболическое напряжения. Формирователи 2 и 3 могут быть выполнены в виде интеграторов. Линейно изменяющееся напряжение с формирователя 2 воздействует на блок 7 измерения. При этом выходной сигнал блока 7 измерения описывается следующим выражением:

y(t) at+alt+ait ,

CD л

где a, SR0Cjr, a2 ---,

Kx

a §5o

2T, K

координаты,

Jx c

S - скорость изменения

линейно изменяющего- 25 ся напряжения (при дальнейших расчетах принимают S - f)i

Cj( - значения элементов

Выходное напряжение интегратора 13 равно коэффициенту а- из выражения (1), т.е. пропорционально величине, обратной индуктивности Ц исследуемого контура: Ј

fr

+азс

y(t)V3(t)dt J (а, 0 о

--4St i|gt.)dt.

Ј«

е5

Выходные напряжения hj, h и h

а5.

(6) инR - значение опорного

исследуемого контура J -JQ теграторов 11-13 поступают на входы

четвертого 14 и пятого 15 весовых сумматоров, причем коэффициенты подобраны так, что выходное напряжение четвертого весового сумматора 14 равно коэффициенту af, т.е. обратно про порционально сопротивлению Rx:

7)

сопротивления.

Как следует из выражения (1) задача определения параметров колеба- тельного контура сводится к нахожде нию коэффициента 8ц, а и а.

Весовыми сумматорами 4 - 6 из ступенчатого, линейно изменяющегося и параболического напряжений формируются три полиномиальных сигнала вида

35

d«h. + dzihi +

d3(h3.

40

Выходное напряжение пятого весового сумматора 15 равно коэффициенту а т.е. пропорционально емкости С

2

хг

v;(t) - c1t.+cЈ;t + cVle ,

(2)

где коэффициенты C;j имеют, например, значения, приведенные в табл,1

Таблица 1

мени t , формируемого схемой 16 управления, на выходах интеграторов получают напряжения

h; - J y(t)v;(t)dt, (3)

где i « 1,° 2, 3J

y(t) - определяется выражением (1); Vj(t) - определяется выражением (2). В соответствии с выражением (3)

h, J y(t)V,(t)dt j (a,+a2t+ +abt2) я dt a(+ar o/2+a 3-t2/3. (4)

t

5

hi z

j y(t)V2(t)dt j (a,+aat +

12 V +

+ Гэ t)dt .

(5)

Выходное напряжение интегратора 13 равно коэффициенту а- из выражения (1), т.е. пропорционально величине, обратной индуктивности Ц исследуемого контура: Ј

fr

+азс

y(t)V3(t)dt J (а, 0 о

--4St i|gt.)dt.

Ј«

е5

Выходные напряжения hj, h и h

а5.

(6 интеграторов 11-13 поступают на входы

d«h. + dzihi +

d3(h3.

Выходное напряжение пятого весового сумматора 15 равно коэффициенту а т.е. пропорционально емкости С

2

х

4 Vd32hr

Значения коэффициентов ны в табл. 2.

dji

(8) приведеТаблица

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения параметров параллельных и последовательных колебательных контуров. Цель изобретения - повышение точности измерения - достигается путем перехода от оценок в точке к интегральным оценкам. Для этого на измерительный блок воздействуют линейно изменяющимся напряжением, формируют полиномиальные функции путем суммирования ступенчатого, линейно изменяющегося и параболического напряжений со своими коэффициентами, выходное напряжение из. мерительного блока интегрируют с полиномиальными функциями на заданном интервале и суммируют с весовыми коэффициентами, определенными временем интегрирования/ 2 ил., 2 табл.

Примечание, v - интерв ал времени

интегрирования интеграторами 11 -13.55

После перемножения умножителями 8 - 10 и интегрирования интеграторами 11 - 13 в течение интервала вреИспользуя значения h(, hг и полученные в (4), (5) и (6), а

из табл.2, проверяют

а

V1

0

- --(

1 7 (аг

3

с а 3 - а.

Процесс измерения заканчивается при поступлении сигнала переполнения с выхода счетчика 19 на установочный вход триггера 18. При этом последний изменяет свое состояние на исходное и схема возвращается в установившийся режим.

Таким образом, на выходе триггера формируется сигнал, длительность которого определяется частотой генератора 17 и коэффициентом пересчета счетчика 19. Данный сигнал и определяет время измерения (С).

Для измерения параметров последо - нательного КкЬкСх контура последний необходимо включить в цепь отрицательной обратной связи, а. опорное

10

сопротивление - на вход операционного усилителя. Исследование контуров с другими схемами замещения потребует изменения коэффициентов С-и d

Ji

Предлагаемый способ обеспечивает большую точность, так как при оценке параметров колебательного контура используются интегральные оценки.

Формула изобретения

Способ измерения параметров колебательных контуров, заключающийся в воздействии на измерительный блок линейно изменяющимся напряжением, формировании полиномиальных функций путем суммирования ступенчатого, линейно изменяющегося и параболического напряжений со своими коэффициентами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, выходное напряжение измерительного блока интегрируют с полиномиальными функциями на заданном интервале и суммируют с весовыми коэффициентами, определяемыми временем интегрирования .

Лоъ Ч

HI ч

К формирователю 1

П

К интеграторам 11,12, 3 Фие.2