Квазиуравновешенный преобразователь параметров трехэлементных резонансных пассивных двухполюсников Советский патент 1991 года по МПК G01R27/02 

О

VJ о о го

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для из- мерения параметров комплексных сопротивлений, в частности для преобразования параметров датчиков в напряжение.

Цель изобретения - расширение обла сти применения.

На фиг.1 приведена структурная схема квазиуравновешенного преобразователя параметров трехэлементных резонансных пассивных двухполюсников; на фиг.2 - схема замещения преобразуемых двухполюсников.

Квазиуравновешенный преобразователь параметров трехэлементных резонансных пассивных двухполюсников содержит генератор 1 частотно-модулированного сигнала, блок 2 сопротивлений, включающий в себя преобразуемый двухполюсник 3 и образцовый элемент 4, усилитель 5, сумматор 6, интегродифференцирующий блок 7, включающий в себя интегратор 8 и дифференциатор 9, измеритель 10 отношения напряжений, фазочувствительный индикатор 11, сумматор 12. управляемый делитель 13 напряжения, измеритель 14 отношения напряжений, амплитудный детектор 15 огибающей и управляемый делитель 16 напряжения.

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

Вход и выход интегратора 8 представляет собой первые (вторые) вход и выход интегро ифференцирующего блока 7. Вход и выход дифференциатора 9 представляет собой вторые (первые) вход и выход интег- родифференцирующего блока 7,

Выход генератора 1 частотно-модулированного сигнала соединен с первым входом блока 2 сопротивлений, выход которого соединен с входом усилителя 5. Выход последнего соединен с первым входом сумматора 6, второй вход которого соединен с первым выходом интегродифференцирую- щего блока 7, второй выход которого соединен с первыми входами измерителя 10 . отношения напряжений и фазочувствитель- ного индикатора 11, вторые входы которых соединены с выходом усилителя 5. Второй вход интегродифференцирующего блока 7 подключен к выходу сумматора 12, второй вход которого соединен с выходом управляемого делителя 13 напряжения и с первым входом измерителя 14 отношения напряжений. Вход амплитудного детектора погибающей подключен к выходу измерителя 14 отношения напряжений, а выход - к второму управляющему входу управляемого дел ителя 16 напряжения, выход которого соединен с первым входом интегродифференцирующего блока 7. Выходчсумматора 6 соединен с вторым входом блока 2 сопротивлений. Выход генератора 1 частотно-мо0 дулированного сигнала соединен с первым входом сумматора 12 и с первым входом управляемого делителя 16 напряжения. Выход фазочувствительного индикатора 11 соединен с первым (управляющим) входом

5 управляемого делителя 13 напряжения, второй вход которого подключен к выходу усилителя 5, а также к второму входу измерителя 14 отношения напряжений. Квазиуравновешенный преобразова0 тель параметров трехэлементных резонансных пассивных двухполюсников работает следующим образом.

Напряжение с выхода генератора 1 частотно-модулированного сигнала поступает

5 через блок 2 сопротивлений на вход усилителя. В том случае, когда преобразуемый двухполюсник 3 включен между выходом генератора 1 и входом усилителя 5 и состоит из индуктивности Lx, параллельно которой

0 включены последовательно соединенные емкость Сх и сопротивление Rx (фиг,2а), а образцовый элемент RO включен между входом усилителя 5 и выходом сумматора 6, напряжение Ui на выходе сумматора 6 рав5 но (исходя из равенства токов, текущих на вход усилителя 5)

RnцС Ко

J L ; ,.г о i

0

5

0

5

V-u.

(CdL J U jcoCxR,

где Do - напряжение на выходе генератора 1.

Это напряжение равно сумме выходного напряжения U2 усилителя 5 и выходного напряжения Оз интегратора 8

+ p3.

Напряжение Оз равно

U3 u,aU4 U0Ki, где Ки коэффициент передачи интегратора 8;

Ki - коэффициент передачи управляемого делителя 16 напряжения;

Од- напряжение на выходе управляемого делителя 16 напряжения.

Изменение коэффициента передачи Ki приводит к изменению напряжения Оз, а следовательно, и к изменению 1)2:

02 1М-Оз

или

,|| | f R°M±J C Eo

°li«bx JCO +UJUCXRX

Напряжение U2 через управляемый делитель 13 напряжения с коэффициентом передачи К2 (Us U2K2) поступает на второй вход сумматора 12, где оно суммируется с напряжением 00

Об Оо + U5,

а результат суммирования Об дифференцируется по частоте генератора дифференциатором 9:

U j wKaUe или y j w Кд(и0 + Us). Выразив Оо через U2 и подставив в выражение для О, получим

. , о д м

После достижения второго состояния квазиравновесия дК2/д ш 0 коэффициенты передачи управляемых делителей 13 и 16 напряжения равны:

Ki

Ro

и К2 R,

KU LxRo

учетом которых функции преобразования меют вид:

U,-Ц,

и,

R, U.,

К ц L х U

. - ± i

И- В II К

U,

3 ос

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения параметров комплексных сопротивлений, в частности для преобразования параметров датчиков в напряжение. Цель изобретения - расширение области применения. Напряжение с выхода генератора 1 частотно-модулированного сигнала поступает через блок 2 сопротивлений, образуемым преобразуемым двухполюсником 3 и образцовым элементом 4, на вход усилителя 5. Выходное напряжение усилителя 5 подается на первый вход сумматора 6, на второй вход которого поступает напряжение с первого выхода интегродифференцирующего блока 7, состоящего из интегратора 8 и дифференциатора 9. Выходное напряжение усилителя 5 через управляемый делитель 13 напряжения поступает на второй вход сумматора 12. Выходное напряжение дифференциатора 9 подается на первый вход фазочувствительного индикатора 11, на второй вход которого поступает выходное напряжение усилителя 5. Выходное напряжение фазочувствительного индикатора изменяет коэффициент передачи управляемого делителя 13 напряжения. Огибающая выходного напряжения измерителя 14 отношения напряжений выделяется амплитудным детектором 15 огибающей, выходное напряжение которого изменяет коэффициент передачи управляемого делителя 16. Квазиуравновешенный преобразователь содержит также измеритель 10 отношения напряжений. 2 ил.

И U . jI

Это напряжение U поступает на первый вход фазочувствительного индикатора 11, на второй вход которого поступает на- пряжение U2 с выхода усилителя 5. Выходное напряжение фазочувствительного индикатора 11 изменяет коэффициент передачи управляемого делителя 13 напряжения до тех пор. пока напряжение О не будет синфазно с напряжением U2, т.е.

I m U2 U/ О

Условие квазиравновесия для рассматриваемого случая описывается выражением

c.tC, в, v

л.,«,; -.в. ,-,г. - -) ис-м

откуда К2 в момент достижения квазиравновесия ImO U 0 равен

и изменяется при изменении частоты генератора 1, а следовательно, изменяется напряжение на выходе измерителя 14 отношения напряжений, огибающая которого выделяется амплитудным детектором 15 огибающей. Выходное напряжение последнего изменяет коэффициент передачи Ki управляемого делителя 16 напряжения до тех пор, пока коэффициент передачи К2 управляемого делителя 3 напряжения не будет зависеть от изменения частоты генератора 1 частотно-модулированного сигнала, т.е.

5

0 5

0

5

0

-u-iT

В том случае,, когда преобразуемый двухполюсник 3 состоит из последовательного соединения Сх и параллельно соединенных RX и Lx (фиг 26) и включен между входом усилителя 5 и выходом сумматора 6. а образцовый элемент 4 включен между выходом генератора 1 и входом усилителя 5. функции преобразования имеют вид: Ut Ua i

..R0C (h R0ka Для преобразования параметров двухполюсников, изображенных на фиг.2в.г, интегратор 8 и дифференциатор 9 следует поменять местами. В этом случае двухполюсник 3 со схемой соединения элементов (фиг.2в) включают между входом усилителя 5 и выходом генератора 1, а образцовый элемент 4 (сопротивление RO) - между входом усилителя 5 и выходом сумматора 6. Функции преобразования имеют вид:

i , и г л У ч -У-t --У i la af u/ иг/ R0 u« В том случае, когда двухполюсник 3 (фиг.2г) включен между входом усилителя 5 и выходом сумматоров 6, а образцовый элемент 4 (сопротивление R0) - между выходом генератора 1 и входом усилителя 5, функции преобразования имеют вид: . 0г U±

4 U° k a|J М О M. ku RQC

U,

R,

U-

Использование квазиуравновешенного преобразователя параметров трехэлементных резонансных пассивных двухполюсников позволяет расширить область применения, так как при этом увеличивается число типов параллельно-последовательных и последовательно-параллельных схем замещения преобразуемых двухполюсников. Формула изобретения Квазиуравновешенный преобразователь параметров трехэлементных резонанс- ных пассивных двухполюсников, содержащий последовательно соединенные генератор частотно-модулированного сигнала, блок сопротивлений, усилитель и первый сумматор, последовательно соединенные первый управляемый делитель напряжения и интегродифференцирующий блок, первый выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, первый вход первого управляемого делителя напряжения соединен с выходом генератора частотно-модулированногосигнала, амплитудный детектор огибающей, выход которого соединен с вторым входом первого управляемого делителя напряжения, второй управляемый делитель напряжения, фазочувствительный индикатор, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, в него введены первый и второй измерители отношения напряжений и второй сумматор, первый вход которого соединен с выходом генератора частотно-модулированного сигнала, второй

Сх . Сх

-r-Hl-a-г- -

1

5

вход - с выходом второгого управляемого делителя напряжения и с первым входом второго измерителя отношения напряжений, выход которого подключен к входу амплитудного детектора огибающей, выход второго сумматора соединен с вторым входом интегродифференцирующего блока, второй выход которого соединен с первыми входами первого измерителя отношения напряжения и фазочувствительного индикатора, вторые входы которых соединены с выходом усилителя, с вторым входом второго измерителя отношения напряжения и с первым входом управляемого делителя напряжения, второй выход которого соединен с выходом фазочувствительного индикатора.

ь

0

0

Фм.г