Преобразователь параметров нерезонансных пассивных трехэлементных двухполюсников Советский патент 1976 года по МПК G01R17/06 

1

Изобретение относится к электроизме-ч рительной технике и, в частности, к измерению составляющих комплексных величин переменного тока.

Известно устройство, позволяющее измерять параметры нерезонансных пассивных трехэлементных двухполюсников, содержащее трансформатор, образцовые проводимости, усилители, амплитудный детек тор огибающейJисточник частотно модулированного сигнала, амплитудно-дифференциальный указатель.

Однако известное устройство имеет низкое быстродействие, так как результат измерения получается путем последовательного приведения измерительной цепи в два состояния квазиравновесия и последующего преобразования параметров двухэлементной цепи, а также ограниченные функциональные возможности.

Цель изобретения - повысить быстродействие и расщирить функдиональные возможности преобразователя.

Это достигается тем, что выход первого усилителя подсоединен ко входам первого логометрического преобразователя, первого управляемого делителя напряжения и через другую вторичную обмотку трансформатора ко входам второго и треть5 его логометрического преобразователя, а также фазочувствительного индикатора, выход которого подключен к управляющему входу второго управляемого делителя напряжения, другой вход которого подключен

0 ко второму входу третьего логометрического преобразователя, входу второго управляемого делителя напряжения и выходу второго усили-теля, в цепи обратной связи которого стоит образцовый элемент, ана5 логичный третьему преобразуемому элементу двухполюсника, а вход усилителя через образцовый активный элемент соединен с выходом второго управляемого делителя напряжения и другим входом второ0 го логометрического преобразователя, и через цепочку, состоящую из двух равных образцовых элементов, идентичных первому элементу двухполюсника, соединен со входом первого усилителя, причем средняя

5 точка этой цепочки подключена к другому

входу первого логометрического преобразователя и к выходу первого управляемого делителя напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом амплитудного детектора огибающей, входы которого подключены к выходам второго и третьего логометрических преобразователей.

На чертеже представлена функпиональная схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь состоит из источника

Iчастотно модулированного сигнала, подключенного к обмотке 2 трансформатора 3, обмотки 4, исследуемого двухполюсника 5, содержащего преобразуемые элементы 6 ( С ), 7 ( R-), и 8 ( Cg ), усилителя 9, управляемого делителя напряжения lOj образцовых конденсаторов

II(С) и 12 ( С), обмотки 13 логометрических преобразователей 14, 15 и 16, фазочувствительного индикатора 17, управляемого делителя напряжения 18, втрого усилителя 19, образцовых конденсатора 2О ( С2о), сопротивления 21 ( Ra-i)

и амплитудного детектора огибающей 22, Работает преобразователь следующим

образом.

Напряжение на выходе усилителя 9 равно

)

U,-

i/jt«C +1/(

где ЁО -напряжение, снимаемое с обмотки 4 трансформатора 3;

k - коэффициент передачи управляемого делителя напряжения 10 (К$ 1). При этом ток, протекающий через исследуемый двухполюсник 5, равен току 0 протекающему через конденсатор 11, т.е. у и Напряжение, приложенное к емкости 8 исследуемого двухполюсника 5,

равно

ig- -1/1шС

e

l/jouCg + /C-r/R)tja;Cg Как видно из этих равенств при

Напряжение, приложенное к параллельному соединению элементов 6 и 7, равно

6,1

с-а 11алгебраически сумПри

и Uc

путем подмируя величины

ключения к выходу усилителя 9 одного из концов обмо-тки 13 трансформатора 3, имеющей такое же количество витков, что и обмотка 4, на другом конце обмотки 13

получим напряжение

относительно земли равное напряжению U. , , т.е. 4,Vi,jTaK как емкость конденсатора 11 равна емкости конденсатора 12 ( С.2 и учитывая, что к ним приложено одно и то же напряжение, то протекающий через конденсатор 12 ( ) ток Л 2. равен

I

Таким образом мы получили ток J

равный току Л , текущему через двухполюсник, и напряжение U, U, приложенное к параллельному соединению элементов 6 и 7 исследуемого двухполюсника. Затем, разложив ток Л - Л- на активную и реактивную составляющие относительно напряжения U

можно по6, т лучить величины, пропорциональные элементам 6 и 7 исследуемого двухполюсника. При выполнении условия синфазности выходного напряжения усилителя 19 с напряжением (j , которое достигается путем изменения величины коэффициента передачи управляемого делителя напряжения 18 выходным сигналом фазочувствительного индикатора 17,модуль величины отнощения напряжений U и , определяемый логометрическим преобразователем 16, пропорционален С, , а м одуль величины отнощения напряжения V., и напряжения на выходе управляемого делителя напряжения 18 , определяемый логометрическим преобразователем 15, пропорционален R . Выходные сигналы логометрических преобразователей 15 и 16 поступают на амплитудный детектор огибающей 22, который выделяет огибающую амплитуды этих сигналов при изменении частоты источника 1. Выходной сигнал амплитудного детектора огибающей 22 изменяет коэффициент передачи К управляемого делителя напряжения 10 до тех пор, пока не наступит равенство приводящее измерительную цепь в состояние квазиравновесия, при котором выходной сигнал логометрического преобразователя 14 пропорционален величине емкости Со , т.е.

10

С С

11

О,

где

jo - напряжение на выходе управляемого делителя напряжения 1О, выходной сигнал логометрического преобразователя 15 пропррционален величине сопротивления R , т.е.

111.

., 8

выходной сигнал логометрического преобразователя 16 пропорционален величине

т.е.

емкости

и

19

S So

13

И каждый из выходных сигналов инвариантен к изменению частоты за счет того, что, напряжение на выходе усилителя 9 ( Up) при К-С Cg всегда (независимо от частоты) равно падению напряжения на емкости Cg , и соответственно, напряжение всегда (независимо от частоты) равно падению напряжения на элементах 6 ( С ) и 7 ( за счет того, что ток J поступающий на вход преобразователя, собранного на базе усилителя 19 всегда (независимо от частоты) равен току, текущему через исследуемый двухполюсник, а также за счет того, что преобразование, осуществляемое преобразователем на базе усилителя 19, является частотонезависимым.

Формула изобретения

Преобразователь параметров нерезонансных пассивных трехэлементных двухполюсников, содержащий первый преобразуемый элемент (активный или реактивный), последовательно соединенный с комплексным сопротивлением, представляющим собой параллельное соединение второго преобразующего элемента (активного) и третьего (реактивного), амплитудный детектор, ИСТОЧНИК частотно модулированного сигнала, подключенный к первичной обмотке трансформатора, вторичная обмотка которого через исследуемый двухполюсник подключена к входу первого усилителя, логометрические преобразователи, делители напряжения, второй усилитель и фазочувствительный индикатор, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей преобразователя, выход первого усилителя подключен к входам первого логометрического преобразователя,

первого управляемого делителя напряжения и через другую вторичную обмотку трансформатора - ко входам второго и третьего логометрического преобразователя, а также фазочувствительного индикатора,

выход которого подключен к управляющему входу второго управляемого делителя напряжения, вторым входом подключенного к второму входу третьего логометрического преобразователя, входу второго управляемого делителя напряжения и выходу второго усилителя, в цепь обратной связи которого включен образцовый элемент, аналогичный третьему преобразуемому элементу двухполюсника, а вход усилителя

через образцовый активный элемент соединен с выходом второго управляемого делителя напряжения и другим входом второго логометрического преобразователя, и через цепочку, состоящую из двух равных образцовых элементов, идентичных

первому элементу двухполюсника, соединен с входом первого усилителя, причем средняя точка этой цепочки подключена к дрзгому входу первого логометрического преобразователя и к выходу первого управляе мого делителя напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом амплитудного детектора огибающей, входы которого подсоединены к выходам второго и

третьего логометрических преобразователей.