ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТАНГЕНСА УГЛА ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ В УНИФИЦИРОВАННЫЕСИГНАЛЫ Советский патент 1974 года по МПК H03M1/60 

1

Изобретение относится к электроизмерительной и контрольной технике и может быть использовано как для измерения тангенса угла потерь электрических конденсаторов во всем диапазоне частот, так и для контроля конденсаторов по этому параметру.

Известное устройство, содержащее дифференциальный усилитель-ограничитель, усилитель постоянного тока, охваченный цепью параллельной отрицательной обратной связи, дифференциатор, интегратор, вычитающий и масштабирующий усилители, характеризуется сложностью формирования компенсирующих напряжений, сравнительно низким быстродействием, а также тем, что измерение tg6 производится на одной или нескольких фиксированных частотах, тогда как зачастую на практике необходимо знать величину tg6 в щироком диапазоне частот (от О до оо).

В предлагаемом устройстве, с целью -получения периода следования импульсов, величина которого прямо иропорциональна состоящей тангенса угла потерь в проводящих частях конденсаторов, выход дифференциального уси.тителя-ограничителя через образцовый резистор и усилитель постоянного тока, в цепь обратной связи которого включен измеряемый конденсатор, соединен с инвертирующим входом вычитающего устройства непосредственно и с неинвертирующим - через

дифференциатор и интегратор, причем выход вычита1ощего усилителя через масщтабирующий усилитель подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя-ограничителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходом интегратора; кроме того, с целью получения частоты следования импульсов, величина которой прямо пропорциональна составляющей тангенса угла потерь в

диэлектрике конденсатора, выход дифференциального усилителя-ограничителя через измеряемый конденсатор соединен со входом усилителя постоянного тока, в цепь обратной связи которого включен образцовый конденсатор.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого преобразователя; на фиг. 2-временные диаграммы на выходах эле 1ентов схемы.

Рассмотрим работу преобразователя на нримере преобразования в период следования пря.моугольных импульсов составляющей тангенса угла потерь конденсатора, обусловленной потерями в проводящих частях (1§б)д/.

Пусть с выхода дифференциального усилителя-ограничителя 1 в начальный момент времени снимается напряжение . Это напряжение через образцовый резистор 2 с величиной сопротивления Ro поступает на

вход усилителя постоянного тока (УПТ) 3, в цепь параллельной отрицательной ооратнои связи которого включен конденсатор 4 с преобразуемой составляющей (tg6)M; при этом на выходе УПТ 3 напряжение изменяется во времени по следующему закону: 2 - - ЕО 4- 0 где г - сопротивление проводящих частей конденсатора 4; С - емкость конденсатора 4. Это напряжение подается на вход дифференциатора 5, с выхода которого снимается напряжение , :- „где Тд - постоянная времени дифференциатора 5. Напряжение с выхода дифференциатора 5 подается на вход интегратора 6, с выхода которого снимается напряжение и, Е,-где Тп - постоянная времени интегратора 6. На входы вычитающего усилителя 7 подаются напряжения с выходом УПТ 3 и интегратора 6, а с выхода (при ) снимается напряжение // // // - р -Ь п -йПри этом на инвертирующий вход дифференциального усилителя-ограничителя 1 с выхода масштабирующего усилителя 8 подается напряжениеи,К Е,, а на неинвертирующий - напряжение и,2Е,-- RoC С выхода интегратора 6 (Л - коэффициент передачи масштабирующего усилителя 8). В момент смены знака разности напряжений на входах дифференциального усилителяограничителя 1, напряжение на его выходе скачком изменится до величины -{-Ед, после чего напряжение на выходе УПТ 3 скачком изменится на величину - 2 - R. и будет изменяться во времени по следующему закону: t;,/(;f,),A,; При этом на выходе дифференциатора 5 + °Й на выходе интегратора 6 напряжение .и,к о-напряжение, до которого зарядился интегратор 6 за время предыдущего цикла. Теперь с выхода вычитающего усилителя 7 снимается напряжение (прнтд Ти)и. и,-и, + а с выхода масштабнрующего усилителя 8 - напряжение (нритд Ти), п Р и, Е,. в момент повторной смены знака разности на входах дифференциального усилителяограничителя 1 напряжение на его выходе вновь сменит знак и т. д. Период генерируемых импульсов определяется выражением (при ): Т , где (иг - круговая частота, при которой определяется (tg6)M-. При преобразовании составляющей тангенса угла потерь конденсатора, обусловленной потерями в диэлектрике (tg6)д , конденсатор 4 с искомым (1§б)д, включается во входную цепь УПТ 3, в цепь параллельной отрицательной обратной связи которого включается ооразцовын конденсатор с пленочным диэлектриком типа полистирола или фторопласта, остальные связи и работа преобразователя аналогичны рассмотренным выше. Частота генерируемых прямоугольных импульсов (при ) определяется следующим выражением: f (tgSb, где Шг - круговая частота, при которой определяется (tg6) д . Предмет изобретения 1. Преобразователь тангенса угла потерь электрических конденсаторов в унифицированные сигналы, содержащий дифференциальный усилитель-ограничитель, усилитель постоянного тока, охваченный цепью параллельной отрицательной обратной связи, дифференциатор, интегратор, вычитающий и масштабирующий усилители, отличающийся тем, что, с целью получения периода следования импульсов, величина которого прямо пропорциональна составляющей тангенса угла потерь в проводящих частях конденсаоров, в нем выход дифференциального усиителя-ограничителя через образцовый резитор и усилитель постоянного тока, в цепь

обратной связи которого включен измеряемый конденсатор, соединен с инвертирующим входом вычитающего устройства непосредственно и с неинвертирующим - через дифференциатор и интегратор, причем выход вычитающего усилителя через масщтабирующий усилитель подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя-ограничителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходом интегратора.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения частоты следования импульсов, величина которой прямо пропорциональна составляющей тангенса угла потерь в диэлектрике конденсатора, в нем выход дифференциального усилителяограничителя через измеряемый конденсатор соединен со входом усилителя постоянного тока, в цепь обратной связи которого включен образцовый конденсатор.

Т--if кг С

:f.,,f.tr,.,;

Фиг. 2