Преобразователь параметров многоэлементых двухполюсников Советский патент 1992 года по МПК G01R27/00 

00 XI

Предлагаемое изобретение относится к электроизмерительной технике, а более конкретно к преобразователям параметров электрических цепей в электрические сигна лы, и может быть использовано, например, в автоматике, телемеханике, связи.

Известно устройство, содержащее генератор прямоугольных импульсов, включенный через трехэлементный исследуемый двухполюсник к входу операционного уси- лителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен конденсатор, К выходу операционного усилителя подключен дифференциатор, к выходу которого подключен второй дифференциатор.

Недостатком данного устройства является невозможность преобразования параметров многоэлементных нерезонансных двухполюсников.

Известно устройство, содержащее ге- нератор прямоугольных импульсов, соединенный через резистор с входом операционного усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен четырехэлементный исследуемый двухпо- люсник. К выходу операционного усилителя подключен полосовой фильтр.

Недостатком данного устройства является невозможность преобразования параметров многоэлементных нерезонансных двухполюсников.

Известно устройство, содержащее генератор прямоугольных импульсов, через образцовый конденсатор соединенный с входом операционного усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен объект измерения. К выходу операционного усилителя присоединены входы двух устройств выборки. Выходы первого и вт орого устройств выборки присоединены к входам первого вычитающего устройства. Выход операционного усилителя и выход второго устройства выборки соединены с входами второго вычитающего устройства, выход которого соединен с интегратором.

Данное устройство выбрано в качестве прототипа.

Недостаткам данного устройства является невозможность преобразования параметров многоэлементных нерезонансных двухполюсников.

Цель изобретения - расширение области использования за счет обеспечения измерения многоэлементных нерезонансных двухполюсников.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее генератор прямоугольных импульсов, первая клемма выхода которого соединена последовательно с резистором, операционным усилителем, с

первым входом блока обработки, с первым входом первого сумматора, выход которого является первым выходом преобразователя, причем вход и выход операционного усилителя являются клеммами для подключения исследуемого многоэлементного двухполюсника, вторая клемма выхода генератора прямоугольных импульсов и неинвертирующий вход операционного усилителя соединены с общей шиной, снабжено п-1 сумматорами и п-1 блоками обработки, где п- число, большее числа экспоненциальных составляющих переходной характеристики исследуемого многоэлементного двухполюсника. Каждый блок обработки содержит блок деления, первый вход которого является первым входом блока обработки, соединенный последовательно с первым входом второго сумматора, и первым входом умножителя, выход которого является выходом блока обработки, а также блок формирования экспонент, первый и второй детекторы постоянной составляющей и блок с регулируемым коэффициентом передачи, входы которых объединены и являются вторым входом блока обработки, который соединен с первой клеммой выхода генератора прямоугольных импульсов, причем выход блока формирования экспоненты соединен с вторыми входами блока деления и блока умножения, выходы первого и второго детекторов постоянной составляющей соединены соответственно с первым входом и выходом второго сумматора. Выход блока с регулируемым коэффициентом передачи соединен с вторым входом второго сумматора. Выход операционного усилителя соединен с вторыми входами п сумматоров, первые входы п-1 сумматоров соединены соответственно с первыми выходами п-2 блоков обработки. Первые входы п-1 сумматоров соединены соответственно с выходом п-1 блока обработки, а выходы п-1 сумматоров соответственно являются п-1 выходами преобразователя.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - схема объекта измерения.

Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, блок 2 для получения переходной характеристики, соединенный с генератором 1 прямоугольных импульсов и первым блоком 3 обработки. Последний соединен с генератором 1 прямоугольных импульсов и вторым блоком 4 обработки, соединенным с генератором 1 прямоугольных импульсов и третьим блоком 5 обработки, соединенным с генератором 1 прямоугольных импульсов, Третий блок 5 обработки через четвертый блок б обработки соединен с генератором 1 прямоугольных импульсов и с последующим блоком обработки, соединенным с генератором 1 прямоугольных импульсов. Количество блоков обработки больше или равно количеству экспонент в переходной функции. Блок 2 для получения переходной характеристики содержит операционный усилитель 7, в цепь отрицательной обратной связи которого включен измеряемый двухполюсник 8. К входу операционного усилителя 7 подключен резистор 9, соединенный с генератором 1 прямоугольных импульсов.

БлокЗ обработки содержит блок 10 формирования экспоненты с регулируемыми коэффициентом и постоянной затухания, соединенный с генератором 1 прямоугольных импульсов и блоком 11 деления, вход которого соединен с блоком 2 для получения переходной характеристики, а выход с сумматором 12, который через блок 13 с регулируемым коэффициентом передачи соединен с генератором 1 прямоугольных импульсов. Блок 11 деления подключен к детектору 14 постоянной составляющей, соединенному с генератором 1 прямоугольных импульсов. Сумматор 12 соединен с блоком 15 умножения, который соединен с выходом блока 10 формирования экспоненты с регулируемыми коэффициентом и постоянной затухания. Блок 15 умножения соединен с сумматором 16, выход которого является выходом блока 3 обработки, с детектором 17 постоянной составляющей и с выходом блока 2 для получения переходной характеристики.

Устройство работает следующим образом.

После подачи прямоугольного импульса генератором 1 прямоугольных импульсов на выходе блока 2 для получения переходной характеристики получают напряжение Р

-tfr

1 ГЧ л

LR. 4- R/-e

-

где Е - амплитуда прямоугольного импульса, выдаваемого генератором 1 прямоугольных импульсов;

Rg - активное сопротивление резистора 9;

RI - одно из активных солротивлений объекта измерения 8 (см. фиг.2); хА. - одна из индуктивностей объекта 8 измерения;

«-Ј

t - время.

10

На выходе блока 10 формирования экспоненты с регулируемым коэффициентом и постоянной затухания получают напряжение

UioW-AioE0 1,

где АЮ - регулируемый коэффициент;

а ю - регулируемая постоянная затухания.

На выходе блока 11 деления получают напряжение

Пг-,./

v,--. Ј г, СХД

sL, Ъ Ь|еи pp. /., ., н

л г-п/11 ч „ С/,-К,о It

15 ll(ll--i e - К Я -,е

где Ки - коэффициент пропорциональности, вносимый блоком 11 деления.

При I а I «ю I стечением времени все экспоненты затухают.

При at аю 1-я экспонента вырождается в постоянную составляющую.

Все остальные составляющие (экспоненты) затухают практически до нуля, а наличие постоянной составляющей фиксируют детектором 14 постоянной составляющей.

На выходе сумматора 12 получают напряжение (при единичных коэффициентах передачи сумматора 12)

иЛфЬ.Й-.--1 -1 .-

20

25

30

A1QP9

II А о Н(0К9

35

где В13 - регулируемое напряжение, выдаваемое блоком 13 с регулируемым коэффициентом передачи 13;

0

5

0

5

Kit

ERn

r - постоянная составляющая,

Аю RQ возникающая при On - Дю

Регулировкой Bi3 добиваются равенства нулю постоянной составляющей Ui2(t). Тогда

и т-:гк ERi...)t

%( - е Аюк9

На выходе блока 15 умножения получают напряжение

гн

jliKiAoe -,,

. ,

-V1)/ I/ rlJ.plXjt

,(5Ь n e t

. ER:

AioRg

1

где Kis - коэффициент пропорциональности, вносимый блоком 15 умножения.

Коэффициенты Кп и Kis подбирают, чтобы их значения были взаимообратными, что

легко достигается на практике (Кп -). Тогда

U(5(t

1Kg

На выходе сумматоров 16 получают напряжение

Рп

Л- y.t ЈД J.

-{

R,

U

R,

которое несет информацию о параллельно включенных индуктивности Ln и активном сопротивлении Rn.

Аналогичным образом можно показать, что на выходе каждого блока обработки после проведения аналогичных операций будут иметься экспоненциальные составляющие вида

t«i

i I ЛЛ С ГЧ

U.(t) ,

где I - номер экспоненциальной составляющей в переходной характеристике измеряемого двухполюсника.

Определение параметров единичных экспонент не представляет труда.

При преобразовании параметров дуального двухполюсника в экспоненциальные составляющие измеряемый двухполюсник включают ао входную цепь операционного усилителя 7, а резистор 9 включают в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 7.

В литературе отсутствует описание преобразователей п элементных пассивных двухполюсников в электрические сигналы.

Известно, что такие двухполюсники являются схемами замещения многочисленных объектов измерения в метрологии, контроле электрических цепей и т.д.

В частности, при контроле узлов радиоэлектронной аппаратуры, а именно фильтров, имеется необходимость определения параметров канонических цепей форетера, являющихся элементами фильтров. Для этой цели используют снятие частотной характеристики всего изделия, что трудоемко и не позволяет локализовать дефекты цепи. Предлагаемый преобразователь устраняет данный недостаток и дает возможность измерения параметров многоэлементных двухполюсников.

Формула изобретения

Преобразователь параметров многоэлементных двухполюсников, содержащий

генератор прямоугольных импульсов, первая клемма выхода которого соединена последовательно с резистором, операционным усилителем, с первым входом блока обработки, с первым входом первого сумматора, выход которого является первым выходом преобразователя, причем вход и выход операционного усилителя являются клеммами для подключения исследуемого многоэлементного двухполюсника, вторая клемма

выхода генератора прямоугольных импульсов и неинвертирующий вход операционного усилителя соединены с общей шиной, о т- личающийся тем, что, с целью расширения области использования за счет обеспечения измерения многоэлементных нерезонзнсных двухполюсников, введены п-1 сумматор и п-1 блоков обработки, где п - число, большее числа экспоненциальных составляющих переходной характеристики

исследуемого многоэлементного двухполюсника, каждый блок обработки содержит блок деления, первый вход которого является первым входом блока обработки, соединенный последовательно с первым

входом второго сумматора, и первым входом умножителя, выход которого является выходом блока обработки, а также блок формирования экспонент, первый и второй детекторы постоянной составляющей и блок с

регулируемым коэффициентом передачи, входы которых объединены и являются вторым входом блока обработки, который соединен с первой клеммой выхода генератора прямоугольных импульсов, причем выход

блока формирования экспоненты соединен с вторыми входами блока деления и блока умножения, выходы первого и второго детекторов постоянной составляющей соединены соответственно с первым входом и

выходом второго сумматора, выход блока с регулируемым коэффициентом передачи соединен с вторым входом второго сумматора, выход операционного усилителя соединен с вторыми входами п сумматоров, первые

входы п-1 сумматоров соединены соответственно с первыми выходами п-2 блоков обработки, первые входы п-1 сумматоров соединены соответственно с выходом п-1 блока обработки, а выходы п-1 сумматоров

5 соответственно являются п-1 выходами преобразователя,

N4

I

Изобретение относится к преобразователям параметров электрических цепей в электрические сигналы и может быть использовано, например, в автоматике, телемеханике, связи. Цель изобретения - расширение области использования за счет обеспечения измерений многоэлементных нерезонансных двухполюсников. Изобретение включает генератор 1, блоки 2-6, усилитель 7, двухполюсник 8, резистор 9, а также блоки 10, 11, 13 и 15, сумматоры 12 и 16, детекторы 14 и 17. Особенностью изобретения является введение п-1 сумматоров 161-16п 1, п-1 блоков