Измеритель постоянной времени двухэлементных двухполюсников Советский патент 1992 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, а более конкретно- к измерителям постоянной времени, и может быть использовано в автоматике, телемеханике, связи.

Известно устройство для измерения постоянной времени 1, содержащее генератор импульсов, соединенный через ключ с цифровым счетчиком Ключ соединен с триггером, соединенным со сравнивающим устройством. К сравнивающему устройству подсоединены конденсатор, один вывод которого заземлен, и активное сопротивление, второй конец которого подсоединен к источнику постоянного напряжения

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения постоянной времени двухэлементных двухполюсников,

что обусловлено необходимостью подключения дополнительного сопротивления к объекту измерения

Известно устройство для измерения постоянной времени, содержащее источник постоянного тока 2, ключ, переменное активное сопротивление, варийметр, измерительный шунт, индикатор, трансформатор тока, первичная обмотка которого соединена последовательно с измерительным шунтом, а вторичная обмотка соединена с входом первого пикового детектора, второй пиковый детектор, вход которого соединен с выходом измерительного шунта, измеритель отношения, к первому входу которого подключен выход первого пикового детектора, выход измерителя отношений подключен к входу индикатора.

Х| 00

ы

ё

Недостатком данного устройства является низкая точность, обусловленная тем, что устройство собрано из низкоточных измерительных преобразователей.

Известен преобразователь параметров в частотно-временные сигналы 3, содержащий измерительную цепь, состоящую из усилителя постоянного тока, в цепь отрицательной обратной связи и на вход которого подключены исследуемая цепь и опорный элемент, разделительную цепь и ключ, подключенный к переключателю рода работы, сравнивающий блок, интегратор, сумматор, причем выход сравнивающего блока соединен одним своим входом через интегратор с управляющим входом ключа, первым входом сумматора, который является одним из входов устройства, а другим входом устройства является вход ключа, выход которого через разделительную цепь подключен к второму входу сумматора и через переключатель рода работы - к третьему входу сумматора, выход которого подключен ко второму входу сравнивающего блока.

Недостатком данного устройства явля- ется низкая точность измерения постоянной времени высокодобротных конденсаторов, что обусловлено влиянием выходного сопротивления сравнивающего устройства.

Данное устройство выбрано в качестве прототипа.

Целью изобретения является повышение точности измерения постоянной времени объекта измерения.

Цель достигается тем, что известное ус- тройство, содержащее операционный усилитель и измеряемый двухполюсник, представляющий параллельное соединение активного сопротивления и, емкости, снабжают источником экспоненциально затуха- ющего синусоидального напряжения с регулируемой постоянной времени, образцовым регистром и фазочувствительным синфазным детектором. Источник экспоненциально затухающего синусоидального напряжения с регулируемой постоянной времени соединен через образцовый резистор с операционным усилителем, в цепь отрицательной обратной связи которого включен объекд измерения. Выход операци- онного усилителя подключен к входу фазо- чувствительного синфазного детектора, опорный вход которого соединен с выходом источника экспоненциально затухающего синусоидального напряжения с регулируе- мой постоянной времени. ,

Источник экспоненциально затухающего синусоидального напряжения с регулируемой постоянной времени содержит генератор синусоидального напряжения,

умножитель, источник экспоненциально затухающего напряжения с регулируемой постоянной времени.

Генератор синусоидального напряжения соединен с умножителем и источником экспоненциально затухающего напряжения, который подключен к умножителю.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемое устройство содержит известный элемент - операционный усилитель, соединение которого с широко распространенными элементами: образцовым резистором, фазочувствительным синфазным детектором, а также с неописанным в доступной литературе источником экспоненциально затухающего синусоидального напряжения с регулируемой постоянной времени создает новое по сравнению с прототипом свойство, а именно более высокую точность измерения постоянной времени.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критериям новизна и существенные отличия.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 экспоненциально затухающего синусоидального напряжения с регулируемой постоянной времени, соединенный через образцовый резистор 2 с операционным усилителем 3, в цепь отрицательной обратной связи которого включен объект 4 измерения. Выход операционного усилителя 3 соединен с фазочувствительным синфазным детектором 5, опорный вход которого соединен с выходом генератора 1 экспоненциально затухающего напряжения с регулируемой постоянной времени.

Генератор 1 экспоненциально затухающего напряжения с регулируемой постоянной времени содержит генератор 6 синусоидального напряжения, соединенный с умножителем 7 и источником экЪпоненци- ально затухающего напряжения 8, соединенным с умножителем 7, выход которого соединен с выходом источника экспоненциально затухающего напряжения с регулируемой постоянной времени 1.

Устройство работает следующим образом,

На выходе генератора источника экспоненциально затухающего напряжения с регулируемой постоянной времени 1 получают напряжение

u u)t, ,

где Um - амплитуда выходного напряжения генератора 1;

т- регулируемая постоянная времени;

ш-угловая частота выходного напряжения;

t- время.

Ток в образцовом резисторе 2 равен

l2 Ime sinon,,

Um

ъ

где R - сопротивление образцового резистора 2.

Напряжение на выходе операционного усилителя 3 является решением дифференциального уравнения

1ГГ+Ш:и Г

где R и С - активное сопротивление и емкость объекта измерения 4. Тогда

4 1 1 , е(- +R)sirtot-OJCOSu t

U

ТГ

W2+«

На выходе фазочувствительного детектора 5 получают напряжение

(кс

+ KS- коэффициент пропорциональности, вносимый фазочувствительным синфазным детектором 5.

Регулировкой добиваются нулевого сигнала на выходе фазочувствительного синфазного детектора 5.

Тогда

.

При измерении постоянной времени двухполюсника, состоящего из последовательно включенных индуктивности и активности сопротивления, объект измерения включают во входную цепь операционного

усилителя 3, а образцовый резистор 2 - в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 3.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1.Измеритель постоянной времени двухэлементных двухполюсников, в котором емкость и активное сопротивление соединены параллельно, отличающийся

тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены источник экспоненциально-затухающего синусоидального напряжения с регулируемой постоянной времени, образцовый резистор, фазочувствительный синфазный детектор, причем источник экспоненциально-затухающего синусоидально-затухающего синусоидального напряжения соединен с выводом образцового резистора и с входом фазочувствительного детектора, второй вывод образцового резистора соединен с выводом измеряемого двухполюсника и с инвертирующим входом операционного усилителя, его выход соединен с вторым выводом двухполюсника и с вторым входом фазочувстви- тельного детектора, выход которого является выходом измерителя, причем неинвертирующий вход операционного усилителя и третий вход фазочувствительного

синфазного детектора соединены с общей шиной.

2.Измеритель поп. 1,отличающий- с я тем, что, с целью упрощения конструкции, источник экспоненциально-затухающего синусоидального нрпряжения с регулируемой постоянной времени содержит генератор синусоидального напряжения, умножитель, источник экспоненциально-затухающего напряжения, причем выход генератора синусоидального напряжения соединен с входом умножителя и с входом источника экспоненциально-затухающего напряжения, его выход соединен с вторым входом умножителя, его выход является выходом источника экспоненциально-затухающего синусоидального напряжения с регулируемой постоянной времени.

UMI 7

шаявт ц- , J

Л

Т

8

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в автоматике, телемеханике, связи. Цель изобретения - повышение точности измерений -достигается путем устранения влияния выходного сопротивления сравнивающего устройства. Источник 1 экспоненциально затухающего синусоидального напряжения через образцовый резистор 2 соединен с операционным усилителем 3, в Цепь отрицательной обратной связи которого включен объект 4 измерения, выход операционного усилителя соединен с фазочувст- вительным синфазным детектором 5, выход которого соединен с выходом генератора 1 экспоненциально затухающего напряжения, причем вторые входы операционного усилителя и фазочувствительного детектора соединены с общей шиной 1 з п ф-лы, 1 ил сл