Способ измерения параметров колебательных контуров Советский патент 1980 года по МПК G01R27/02 

1

Изобретение предназначено для контроля параметров параллельных и последовательных колебательных контуров при изготовлении последних или при проведении научных экспериментов

Известен способ измерения параметров параллельных колебательных контуров 13 основанный на сравнении тока, протекающего через объект, с активным, емкостным и индуктивным токами, протекающими через образцовые элементы, установлении квадратур ной зависимости между.вектором разности сравниваемых TokoB и вектором напряжения питания схемы и последующими регулировками емкостного И ин.дуктивного тока до состояния равновесия. Способ обладает низким быстро дейтсвием, вследствие необходимости проведения ряда последовательных регулировок токов.

Известен способ измерения параметров нерезонансных пассивных трехэлементных двухполюсников 23 , заключающийся в преобразовании двухполюсника в активную величину и последовательном осуществлении двух состояний квазиравновесия путем изменения частоты питающего напряжения и последующем умножении и .делении промежуточных величин. Способ обладает низким быстродействием и сложностью, кроме того, ему присуща невысокая точность измерения.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является способ инвариантного преобразования параметров двухполюсных электрических цепей 3 , основанный на родаче

to на измерительную схему ступенчатого напряжения и последующей обработке выходного сигнала измерительной схемы выполнением последовательных операций дифференцирования и интегриро15вания и вычитания выходного сигнала.

Этот способ имеет невысокую точность ввиду большого количества аналоговых операций над выходным сигналом.

Целью настоящего изобретения яв20ляется повышение точности измерения..

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения параметров колебательных контуров, заключающем25ся в подаче на измерительный блок ступенчатого напряжения и исследовании реакции блока на входной сигнал, на измерительный блок одновременг{О подают ступенчатое, линейно измс;ич;о30 щееся и параболическое напряжение с

определенными весовыми коэффициентами, причем значения весовых коэффициентов устанавливают перед измерениями каждого из параметров, а значени измеряемого параметра определяют по мгновенным значениям выходной реакции измерительного блока в-выбранный момент времени.

Измерение параметров колебательных контуров осуществляется следующим образом: перед измерением устанавливают значения весовых коэффициентов, соответствующие измерению данного параметра и зависящие от вида измеряемого параметра и выбранного момента времени измерения. Затем на вход измерительного блока (составленного из определенным образом включенных исследуемого колебательного контура, усилителя постоянного тока и опорного элемента RQ) подают одновременно ступенчатое напряжение со своим весовым коэффициентом, линейно изменяющееся напряжение со своим весовым коэффициентом и параболическое напряжение также со своим весовым коэффициентом; сигнал, снимаемый с измерительного блока, подают на измеритель мгновенных значений сигнала :в выбранный момент времени и по этим значениям судят ю величине измеряе:мого параметра.

На чертеже показано устройство для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит формирователь ступенчатого напряжения 1, формирователь линейно изменяющегося напряжения 2j формирователь параболического напряжения 3, блок установки весовых коэффициентов 4, измерительный блок 5 (составленный из определенный образом включенных исследуемого колебательного контура, УПТ и опорного элемента Rg), измеритель мгновенных значений б и.синхронизирующий блок 7. При этом выходы формирователей воздействующих напряжений 1-3 соединены с соответствующими входами блока установки весовых коэффициентов 4, выход которого через измерительный бло подают на измеритель мгновенных значений 6, а выходы синхронизирующего блока соединены с управляющими входами формирователей воздействующих напряжений и измерителем мгновенных значений.

Измерение параметров колебательнь контуров рассмотрим на примере измерения параметров параллельной трехэлементной цепи.

Перед измерением устанавливают значения весовых коэффициентов, соответствующие выбранному измеряемом; параметру.

По сигналу Пуск на вход синхронизируюшего блока 7, на управляющие входы форг-4ирователей напряжений 1-3 поступает разрешающий сигнал и с их

выходов сигналы поступают на входы блока установки весовых коэффициентов 4, блок установки весовых коэффициентов осуществляет перемножение каждого напряжения на соответствующий весовой коэффициент с последующим их сумглированием с выхода олока весовых коэффициентов, суммарное напряжение через измерительный блок 5 подается на вход измерителя мгновен-ных значений б. Весовые коэффициенты

выбраны таким образом, что сигнаип на входе измерителя мгновенных значений в выбранный момент времени определен только одним параметром колебательного контура, и по сигналу синхрониS зирующего блока 7 измеритель мгновенных значений фиксирует это напряжение. Напряжения, поступающие с формирователей 1-3, соответственно есть

UT (t)

Uo

Uo (t)

Us t

t) - Uo ,

Ur

где t - текущее.время,

Uo IB - единичная амплитуда. Напряжение на выходе блока зесовых коэффициентов 4 имеет вид и (t) ао + а , t ajt, (2)

где Эд, а, а - весовые коэффициенты. Напряжение на выходе измерительного блока 5 имеет вид ,

г и(

(t)dl-t) Ly i ;

Установку значений весовых коэффициентов ад, а.,, 89 производят оди раз при настройке и определяют ик следующим образом.

Задаются значением момента време.ни измерения to, в который необхо димо осуществить измерение,отыскивают весовые коэффициенты путем решения следующих систем уравнений. При измерении R

dU(t.--to) d-t.

I U

( t) dt о

.° и ( t to)

При измерении С

сГиС-Ь о1,н d

J и (t)dt 0 и ( t to )

(5

0 При измерении L

J°U (t) dt 1 U (t t

(6

0 :5)

Подставив выражение (2) в (М. (&}, получим при измерении R

2 ;j О + t a, to + i

0

a., to + 1

Получаем систему трех уравнений с тремя неизвестными. Решают данную систему с помощью определителей. Определители систем: Отсадда находим йС(о . ,; . „ - т. - I Sij безразмерная величина m m Подставив выражение (7) в (2) иМ li(t) (-2 + о Подставив вь1рг1жекие (8) в (3) мент вре.лени to получим ) - It IJO UQ Принято за IB. Аналогичным образом, при изме U(t) ( - 2t } J.(t ) т .где «ь - масштабный коэффицие плитуды UQ и имеющий при измерении Ly. .. U(,) . (3 -, t -. -, сз I ° II I -. i Т . , . - tfj . где m - масштабный коэффицие ный 1 и размерностью Момент времени to задается си зирующим блоком 7, а оценка с на выходе изглерительного блок осуществляется по команде с б измерителем мгновенных значен При измерении параметров д люсной цепи с последовательны динением элементов ее включаю цепь обратной связи операцион усилителя, а опорный элемент на его выходе. Математические выкладки для ад, а , , а| получают аналогичным об.paaoMk По предлагаемому способу может быть осуществлено измерение парамет-. ров контуров и цепей, содержащих и менее трех элементов. Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества . Повышается точность измерения, так как по предлагаемому способу осуществляется измерение непосредственно значения сигнала на выходе измерительного блока без осуществления над сигналом аналоговых операций последовательного дифференцирования, интегрирования и вычитания, погрешности которых в прототипе суммируются. Кроме того, по предлагаемолту способу нет необходимости добиваться равенства постоянных времени каких-либо узлов. Имеется возможность произвольного выбора момента времени измерения, а, следовательно, устройства по предлагаемому способу могут иметь теоретически любое быстродействие. изобретения Способ измерения параметров колебательных контуров, заключающийся в подаче на измерительный блок ступенчатого напряжения и исследовании реакции блока на входной сигнал, о т л и ч а ю Щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, на измерительный блок одновременно подают ступенчатое, линейно изменяюшееся и параболическое напряжения с определенными весовыми коэффициентаsr г причем значения весовых коэффицкектов устанавливают перед измерениями каждого из параметров, а значение измеряемого параметра опреде, по мгновенным значениям выходной реакции измерительного блбка в выбранный момент времени. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 467297, кл. G 01 R 27/02, 1973. 2.Авторской свидетельство СССР W 234508, кл. G 01 R 27/02, 1968. 3.Авторское свидетельство СССР . 421949, кл. G 01 R 27/00, 15.02.72 (прототип).