Преобразователь параметров трехэлементных двухполюсников в напряжение Советский патент 1982 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и может быть использовано при построении преобразователей параметров МДП стр тур,, биологических объектов. Известен преобразователь парамет .ров трехэлементных двухполюсников, щлполненный на нескольких контурах уравновешивания С1. Недостатками данного устройства являются низкое быстродействие и сложность в исполнении. Наиболее близким техническим решением к изобретению, является пре образователь параметров трехэлементных двухполюсников в код, содер жащий генератор пилообразного напря жения, исследуемый двухполюсник, усилитель постоянного тока, опорный резистор, преобразователь мгновенно го значения напряжения В код, дифференциатор, узел измерения постоянной времени, в состав которого входят дифференциатор, exert сравнения, источник опорных постоянных напряжений, триггер, преобразовател временного интервала в код, узел задержки, ключи, устройство перемно жения кодов, функциональный преобра .зователь напряжения в код 21, Недостатком известного преобразователя является достаточно высокая погрешность измерения параметра С , обусловленная тем, что о значе нии параметра судят по мгновенному значению выходного напрях ения усилителя постоянного тока, изменяющегося скачкообразно, а на качество измерений подобного рода оказывает сильное влияние дрожание момента запуска стробирующего импульса, вызываемого различными фак.торатии. Целью изобретения является повышение точности преобразования параметров трехэлементных двухполюсников. Указанная цель достигается тем, что в преобразователь параметров т:рёхэлементных двухполюсников в напряжение, содерхсащий исследуе1иый двухполюсник, включенный между выходом формирователя опорного напряжения и входом усилителя постояннотого тока, в цепь обратной связи которогй включен -опорный , а выход соединен с входом узла измерения постоянной времени и узел задержки, дополнительно введены блок Hj6opKH и хранения, два вычитающих усилителя, масштабирующий преобраэователь, делитель напряжений, регистрирующий блок причем выход усилителя постоянного тока соединен с входом блока выборки и хранения, а также с одними входами первого и второго вычитакяцих усилителей, выход последнего через масштабирукядий преобразователь соединен с другим .входом первого вычитающего усилителя, с первым входом регистрирующего блока и одним входом делителя напря жений, выход которого соединен с тр тьим входом регистрирующего блока, второй вход которого соединен с выходом первого вычитающего усилителя один выход узла измерения постоянно времени соединен с первым управляющим входом блока выборки и хранения выход которой соединен с другим входом второго вычитающего усилителя, выход формирователя опорного на ряжения соединен со вторым управляю щим входом блока выборки и хранения через узел задержки - с управляющим входом регистрирующего блока, а так же с управляющим входом узла измере ния постоянной времени, другой выхо которого соединен с другим входом , делителя напряжений. На фиг. i приведена структурная электрическая схема преобразователя на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.. Преобразователь содержит формирователь 1 опорного напряжения, исследуемый двухполюсник 2, усилитель 3 постоянного тока, опорный конденсатор 4 (CQ), узел 5 измерения постоянной времени, блок 6 выборки и хранения, первый и второй вычитающие усилители 7 и 8, масштабирующий преобразователь 9, делител 10 напряжений, регистрирукяций блок 11, узел 12 задержки. Преобразователь работает следующим образом. По сигналу Пуск запускается. формирователь 1 опорного напряжения который вырабатывает двухполярное импульсное напряжение Up прямоуголь ной формы (фиг. 2а). Выходное напряжение усилителя 3 постоянного тока (фиг. 2б), обуслов ленное подачей скачка постоянного напряжения, связано с параметрами и следуемого двухполюсника 2 следующим образом UoCi UoC2/,./RC (t) . еЖ1-е) 1-Г) Сл где C,,,CQ,,R - параметры исследуемого двухполюсника 2. Напряжение Ujd) поступает на вхо узла 5 измерения постоянной времени в функции которого входят формирование синхронного с моментом подачи напряжения UQ, интервала времени., равного постоянной времени исследуемого двухполюсника 2() (фиг. 2в), и напряжения, пропорционального Т . Импульс длительностью utf с выхода узла 5 измерения постоянной времени постурает на первый управляющий вход блока 6 выборки и хранения, которая осуществляет операцию выборки и хранения значения напряжения U г( t) в момент окончания импульса Таким образом, блок 6 выборки и хранения запоминает напряжение (фиг. 26) UrtCi . UoCi «J + -. Сброс блока 6 выборки и хранения осуществляется в момент смены знака напряжения UQ, которое поступает на второй управлякяций вход блока 6 вы.борки и хранения с выхода формирователя 1 опорного напрях ения. Напряжение U-j(t) поступает на один из входов второго вычитающего усилителя 8, на другой вход которого поступает напряжение U(t) Начиная с момента времени t,j,,pf(5+6)t, .т.е. после окончания переходного процесса в измерительной схеме, выходное напряжение второго вычитающего усилителя 8 -равноие(ьет) 0,368 . Напряжение Ug(t,p) после прохождения масштабирукадего преобразователя 9, коэффициент передачи которого рач вен Кд 2,71, становится равным ) и поступает на один из входов первого вычитающего усилителя 7, на другой вход которого постуneieT выходное напряжение усилителя 3 постоянного тока. Выходное напряжение первого вычитагацего усилителя 7, начиная с момента времени .ст равно nit V - тУЬст - Напряжение, пропорциональное пааметру R, получается: в результате перации деления напряжения, пропорионального RC, вырабатываемого узом 5 измерения постоянной времени, а напряжение пропорциональное пааметру Сг. Операция деления осуществляется при.помощи делителя 10 напряжений. Напряжения U, U, U, пропорциональные соответственно параметрам C-i, С т., R, поступают на регистрирующий блок 11 и регистрируются последним по команде узла 12 задержки,который вырабатывает управляющий импульс t в момент времени t з .Использование преобразователя, основанного на измерении выходного напряжения измерительной схемы не в момент подачи воздействия, когда кру тизна экспоненциальной составляющей максимальна, а в момент времени, равный Vf т.е. когда крутизна экспоненциального напряжения в 2,7 раз меньше, позволяет при том же времен стробирования уменьшить погрешность измерения, обусловленную эффектом дрожания стробирующего импульса, 2, 8 раза. Ввиду того, что исключается зависимость времени стробирования от длительности фронта выходного напря жения измерительной схемы, становит возможным до известных пределов уме ньшить время стробирования, что так же позволит уменьшить влияние эффек та дрожания. При измерении выходного напряжен измерительной схемы в момент времен равный 2 V, влияние эффекта дрожания стробируювдего импульса снизится соответственно в 7,4 раза, а коэффициент передачи масштабирующего преобразователя при этом следует взять равным К. 7,38. Коэффициент передачи масштабирующего преобразователя 9 можно выс тавлять не с точностью до сотых долей ас точностью до десятых, что более удобно при юстировке, но при этом операцию выборки необходимо осуществлять в момент времени, смещенный относительно Т на соответств ющую величину. В этом случае импульс д t /j- необхо димо заполнить импульсами тактовой частоты и подать на вход счетчика импульсов, коэффициент счета которо го выбран, исходя из значения коэффициента передачи масштабирующего преобразователя. Выходной импульс счетчика импуль сов является управляющим импульсов для схемы выборки и хранения. Формула изобретения Преобразователь параметров трехэлементных двухполюсников в напряжение , содержащий исследуемый двухполюсник, включенный между выходом формирователя опорного напряжения и входом усилителя постоянного тока, в цепь обратной связи которого включен опорный элемент, а выход соединен с входом узла измерения постоянной времени, узел задержки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него дополнительно введен блок выборки и хранения, два вычитающих усилителя, масштабирующий преобразователь, делитель напряжений, регистрирующий блок, причем выход усилителя постоянного тока соединен с -входом блока выборки и хранения, а также с одними входами первого и второго вычитающих усилителей, выход последнего через масштабирующий преобразователь соединен с другим входом первого вычитающего усилителя, с первым входом регистрирующего блока и одним входом делителя напряжений, выход которого соединен с третьим входом регистрирукйцего блока, второй вход которого соединен с выходом первого вычитающего усилителя, один выход узла измерения постоянг ной времени соединен .с первым управляющим входом блока выборки и хранения, выход которого соединен с другим входом второго вычитакяцего усилителя, выход формирователя опорного напряжения соединен с вторым управляющим входом блока выборки и хранения, через узел задержки - с управляющим входом регистрирующего блока, а также с управляющим входом узла измерения постоянной времени, другой выход которого соедиНен с другим входом делителя напряжений . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 566205, кл. G 01 R 27/26, кл. Н 03 К 13/20, 26.02.76. 2.Авторское свидетельство СССР К 490266, кл. Н 03 К 13/20, 23.07.7

Фиг.1

«t П

Щ

Фиг. 2