АНАЛОГОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ ЧЕТЬ!РЕХПОЛЮСНИКОВ Советский патент 1974 года по МПК G01R29/00 

1

Изобретение относится к области радиоизмерительной технички и может быть применено при измерении амплитудно-фазочастотных характеристик четырехполюсников.

Известе« аналоговый измеритель комплексного коэффициента передачи четырехполюсников, содержащий опорный генератор и множительные устройства на операционных усилителях.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что оно снабжено термопреобразователями, амплитудным детектором, магнитоэлектрическими логометрами и переключателем, причем нагреватели термопреобразователя подключены к выходам операционных усилителей, а их термопары, включенные попарно и встречно, соедИНены со входами дифференциальных усилителей, выход каждого из которых через фильтр нижних частот соединен с одной из обмоток магнитоэлектрических логометров, вход амплитудного детектора соединен с опорным входом прибора, а его выход - с нагревателем термопреобразователя, термопара которого через усилитель связана со вторыми обмотками магнитоэлектрических логометров, а через переключатель - с Нагревателем термоцреобразователя.

Это отличие позволяет повысить точность измерения и обеспечить независимость показаний прибора от значений опорного напряжения, расширить функциональные возможности и диапазон частот измеряемых сигналов. Функциональная схема описываемого устройства прИведена на чертеже, где: / - опорный генератор; 2 - выход опорного генератора вых, иол siiico/; 3 - выход опорного генератора Uиы, t/nncosco/; 4,5 - опорные входы прибора; 6 - исследуемая система; 7- вход исследуемой системы; 8 - выход исследуемой системы; 9 - сигнальный вход прибора; 10, 11, 12, 13 - операционные усилители; 14 - инверти.рующие Входы операционных усилителей; 15, 16, 17 - резисторы; 18 - неинвертП|рующие входы операционных усилителей; 19 - выходы операционных усилителей; 20 - резистор; 21 - нагреватель термоирсобразователя; 22 - термопреобразователь; 23 - термопара; 24 - вход дифференциального усилителя; 25 - дифференциальный усилитель; 26 - выход дифференциального усилителя; 27 - фильтр нижних частот; 28 - резистор; 29 - обмотки магнитоэлектрического логометра; 30 - магнлтоэлектрический логометр; 31 - вход ам;плитудного детектора; 32 - амплитудный детектор; 33 - выход амплитудного детектора; 34 - нагреватель термопреобразователя; 35 - тер.мопреобразователь; 36 - термопара термопреобразователя; 37 - усилитель; 38 - резисторы; 39 - обмотки логометра; 40 - переключатель.

Схема работает следующим образом.

Опорное напряжение Uon sinco/ с выхода 2 генератора / поступает на опорный вход 4 прибора и на вход 7 исследуемой системы 6. Оиорное наиряжение Uon cosco с выхода 3 генератора / поступает на опорный вход 5 ирибора. Напряжение Оизм sin (со/+ф) с .выхода 8, сдвинутое на угол ф по отношению к опорному напряжению, поступает на сигнальный вход 9 прибора.

Операционные усил-ители 10, 11, 12 и 13 производят векторное сложение измеряемого и опорного напряжений, так что выходное напряжение f/i операционного усилителя 10

U м sin()-f.f/on sinco/ ; (1) выходное напряжение t/2 операционного усилителя // равно:

U2 sm{ti t + (f)-UonSinu) (2) выходное напряжение U операционного усил ителя 12 равно:

С/з /(,м 51п(ш/ + ф) + г:/оп cosco/ : (3) выходное напряжение U операционного уеилителя 13 равно:

/4 /C4 t/H-iM 51п()-UouCOStj)t,(4)

где /Сь KZ, Кз к - соответствепно коэффициенты передачи операционных усилителей 10, 11, 12 и 13.

Напряжение с выхода 19 операционных усилителей поступает на нагреватели 21 термопреобразователей 22, в результате чего на выходе термопар 23 термопреобразователей возникает термоэ.д.с., значение которой пропорционально квадрату среднего за период значения тока, протекающего через нагреватель. Термопары термопреобразователей, включенных на выходе операционных усилителей 10-13, включены попарно и встречно, при этом наиряжеиия, поступающие на вход 24 дифференциальных усилителей 25, равны:

а) для канала с операционными усилителями 10 III 11:

U-. К, {К t/нзм sin К + f)- rUonSm tl}4(

, {/Г.Л „зм8т(шГ;- cp)- onsinu)/|)2d/; 6

б) для канала с операционными усилителями 12 и 13: и, К, sin (о)/ f ср) -Ь и,, coso,}- - К, J{/r, У„зм sin («М-ср) - f/on COS l«/j)2 cf/, где /Сб - коэффициент иередачи термопреобразоеателей 22. Коэффициент передачи онерациониых усилителей выбирают рааными, так что /Ci /Са К

При этом, преобразуя выражения (5) и (6), получим:

бз /СвЬи. СОЗф

(8) (9) /6 /Сб и:ш п51Пф,

где Кв. К5-К - коэффициент пропорциональности.

Далее напряжения U и Ue усиливаются дифференциальныМИ усилителями 25, проходят через фильтр нижних частот 27 и через резистор 28 поступают на обмотки 29 магнитоэлектрических логометров 30. При этом токи, нротекающие через Э : обмотки, будут равны

а)для канала с операционными усилителями 10 и 11:

к,,

-- (10)

б)для канала с оисрационными усилитсля.ми 12 и 13:

К--Kg-и,

/,,(И)

где /Су - коэффициент передачи дифференциального усилителя; /Се - коэффициент передачи фильтра

нижних частот;

-/ - сопротивление резистора 28. Напряжение на выходе 33 амплитудного детекто1ра 32 раиио:

(12)

и : ,

где /Сд - коэффициент передачи амплитудного детектора 32.

Далее напряжение Ur поступает на вход (34) термопреобразователя 35, при этом напряжение на его выходе (36) будет:

U, .K,.UL

(13)

где /Сю - коэффициент передачи термопреобразо.вателя 35.

С выхода термонреобразователя напряжение Ug через переключатель 40, который находится в иоложен1ии а, усилитель 37 и резисторы 38 поступает на обмотки 39 магнитоэлектрических логометров. При этом токи, протекаюихие по этим обмотка М, будут равны: г KI-K,,.K,,UI .,R, где /Си - коэффициент передачи зсилите/ 2 - сопротивление резисторов 55. Угол отклонения указателя (стрелки) магнитоэлектрического логометра а пропорционален отношению токов, протекающих через его обмотюи, потому для канала с операционными усилителями 10 и // имеем: / К-,,, f/M .м t/on COS о /, (-,оЛ-, Ai2/ n cos о; для канала с операционными усилителям п 13 имеем: /2 , Д|.изм оп Sin у /, - Ki.Kn sin 9 , KI-- K-j где /(i2 ;коэффициент проKl-K,,,-K,,-R, порциональности. /{ - ,,-- модуль коэффициента передачи исследуемой системы. Таким образо м, показания а логометра ка«ала с операционными усилителями /Он 11 пропорциональны действительной составляющей вектора 1козффициента передачи исследуемой системы, а показаНИЯ а лого.метра канала с операционными усилителями 12 и 13 пропорциональны мнимой соста1вляющей этого вектора « не зависят от значения опорного напряжения UonДля расширения функциональных возможностей в приборе предусмотрен режим, прИ котором показания прибора пропорциональны ортогональным составляющим вектора напряжения на выходе 1исследуемой системы, при этом переключатель 40 переводится в положение в. Тогда выходное напряжение Ui амплитудного детектора, минуя термонреобразователь 35 через усилитель 37 и резистор 58 постуцает на обмотки 39 логометров. При этом токи, протекающие по этим обмоткам, будут равны: /С,, В это,м случае угол отклонения стрелки логометра капала с операционными усилителями 10 и 11 будет равен: ,„/, f,KJ,U,UonCOS fR2 / l/ g/CjjL/On /{,3LH3MCOs-f; (18) для канала с операционными усилителями 12 и 13: ,- h ,,Sin( ,,,sin9,(19) f{, K- /{,- где /Cis коэффициент /.-Л- ./, пропорциональности. При этом показания логометров не зависят от значения опорного напряжения. Выбирают К., при этом (i3 и плкалы логометров однозначно градуируются в значениях ортогональных составляющих коэффициента передачи и выходного напряжения исследуемой системы. Для расщирения частотного диапазона прибора в область инфранизких частот в схеме установлены ф,ильтры нилших частот 27, которые могут исключаться из схемы при исследовании сигналов на частотах более 5 Гц. Предмет изобретения Аналоговый измеритель комплексного коэффициента передачи четырех1полюсников, содержащий опорный генератор и Множительное устройство на операционных усилителях, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения, обеспечения независимости показаний П|ри1бора от значения опорного напряжения, расширения функциональных возможностей и диапазона частот измеряемых сигналов, он снабжен термопреобразователям;и, ам;плитудным детектором, магнитоэлектрическими логометрами и 1пе|рвкл1Очателвм, причем нагреватели термопреобразователя подключены к выходам операционных усилителей, а их термопары, включенные попарно и встречно, соединены со входам1И дифферендиалыных усилителей, выход каждого из которых через фильтр нижних частот соединен с одной из обмоток магнитоэлектрических логоиметров, вход амплитудного детектора соединей с опорным входом прибора, а его выход- с нагревателем термопреобразовате.чя, термопара которого через усилитель связана со вторыми обмотками магнитоэлектрических логометров, а через переключатель - с нагревателем термопреобразователя.

58