CN1455869A - 动态阻抗比较器 - Google Patents

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克利夫顿·劳伦斯
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Abstract

一种音频反馈阻抗比较设备，用于可听得见地表达元件，电路，材料和物质等之间的阻抗变化，该设备利用听觉来解除眼睛，脖子和精神的疲劳，同时减少探测时间。通过允许将注意力同时集中在阻抗探测的所有方面，即探测器定位的手眼协调，同时用声音来监控反馈，而不是在通常的实践或方法中，眼睛不得不重新定位在可视的反馈设备。利用交变的信号，允许“通过”比较对整体阻抗做贡献，其中多个元件中的一些不受静态信号的影响。该设备能被用来注入和/或探测/跟踪工作电路中音频信号的存在。借助于转换器，该设备可用于其它形式的能量。

Description

动态阻抗比较器
技术领域
本发明涉及一种廉价、简单且有效的发现并处理因阻抗变化引起的故障的方法，元件失灵通常表现出这种阻抗变化。
背景技术
在电子学上，发现并处理故障的现有方法通常是为了检验电路内的分立元件是否保持了它们的额定制造特性。不同的特性通常要求不同的方法并且有时要求将元件全部或部分拆除/隔离以便获得精确的测量。用于检验元件特性的最通常的测试设备是万用表，然而，因为大多数万用表利用直流(DC)测试信号操作，所以万用表无法检测反馈阻抗。万用表反馈回来的主要信息都是可见的，因此万用表的使用要求：首先，注意看探针的位置，然后，回过头看万用表的显示屏幕来读出一个值。对两个电路的比较或者要求两个万用表，或者检测和记录每次读数。有时利用信号发生器和示波器来进行测试。虽然该方法非常有效，但是需要两个设备，而且仍然利用可见的反馈信号且相对较贵。这些现有方法不是主要用来进行比较的。比较通常作为研究人员的一种选择方法。
发明内容
在当今的数字化时代，本发明利用模拟元件甚至在现代的数字化设备中快速隔离故障。
附图说明
参考下面13幅图，对动态阻抗比较器进行说明。
图1：一个被称为“AC”的音频电压发生器，它的输出施加到在图2到图6中标为“In”的点。
图2：(基础电路)。一个电阻桥，其中“R1”等于“R2”及“RA”等于“RB”，其电阻值未知。“R1”和“R2”在电路中还用作电流限制器。电阻“RA”和“RB”的任何电阻值变化都会引起标为“Out”的点两端的电压变化。该电路可以说包括两半。一半包括“RA”和“R1”，另一半包括“RB”和“R2”。
NB：如果有任何测量设备连接到标为“Out”的端点，那么电力会被该设备拉低，这些端点之间的电压将发生变化，这如下面结构所示。
图3：现在将运算放大器(Op-Amps)“A1”和“A2”及电阻值等于“R1”和“R2”的电阻“R3”和“R4”加入图2。该运算放大器为单位增益(Unity-Gain)反向放大器，该运算放大器的同相(+)输入端接地，“R1”和“R2”用作输入。图2显示的物理接地点“R1”和“R2”现在实际上分别接地于“A1”的反相(-)输入端与“R3”的交点及“A2”的反相(-)输入端与“R4”的交点。运算放大器“A2”的输出端与“R4”的交点以及运算放大器“A1”的输出端与“R3”的交点之间的标为“Out2”的端点的输出的相位和大小分别等于“RA”与“R1”的交点和“RB”与“R2”的交点之间的标为“Out”的端点的输出的相位和大小。
图4：图3中标为“Out2”的运算放大器的输出端现在连接到标为“扬声器”的声音再现装置。“R1”和“R2”间的任何电阻值变化现在都能被“听见”。
图5：当图3中的电阻“RA”和“RB”被替换成阻抗“ZA”和“ZB”时，该阻抗可能包括电子器件，电子电路或元件的电阻性的，电容性的，导电的或半导电的特性，或者包括例如物质或材料的电阻介电性和磁导率的电特性的反映，这使得阻抗的变化可听见。
图6：将电阻值相等的电阻“R5”和“R6”加入图5，这分别增加了流经阻抗“ZA”和“ZB”的电流，而没有增加流经运算放大器的电流，但是仍然在扬声器两端产生一个电压，该电压等于“ZA”和“ZB”两个“独立”端之间的电压。
图7：在图6中的未知阻抗“ZA”和“ZB”现在与电路的其余部分分开。未知阻抗的交点(在图6中标为“In”的点)和未知阻抗的两个自由端提供3个端点。图1现在被集成到电路的其余部分以消除接地的需求，它被用作联合图1和图2至图6的参考点。通过加入联动开关“SA”和“SB”，使“R5”和“R6”可选。以前称为“AC”的标为“C”(公共)的连接点与分别在“R1”和“R2”的自由端的标为“A”和“B”的连接点一起也提供3个端点。这些端点是称为动态阻抗比较器的本测试设备(基本版)的终端。
NB：“R1”至“R4”的电阻值的比率虽然在本说明书中为相等，但是，其连同“R5”和“R6”的值一起，都可以变化或者甚至用复数阻抗或阻抗网络来替换：
1、按比例调节阻抗，或
2、改变放大器的增益来增加或降低灵敏度。
运算放大器也可用高电压/功率的频率放大器“Amps”来替换以进行工业应用，该放大器工作方式相同并仍然标为“A1”和“A2”。必要时“扬声器”也可从电路中分离。本说明书仅仅使用电路和电阻抗来说明本发明的构思。然而，通过以下将要说明的能量转换/匹配，能够监控和比较对其它能量形式例如声音，运动和光等的阻抗。当“AC”产生的能量是声音，运动和光等形式时，可以利用适合的转换器来将能量流或对该能量的反应转变成声音。
图8至图13举例说明调节各种来知阻抗和/或结构的各种变化。
图8：连接点“C”被劈成两个端点以提供对独立阻抗的比较。
图9：电阻“R1”至“R6”已经被替换成阻抗“Z1”至“Z6”以增强合成阻抗特殊的特性差异。
图10：图9中的阻抗“Z1”，“Z2”，“Z5”和“Z6”已经从电路中被去除，且未知阻抗被直接连接到动态阻抗比较器的一个变体。该结构使该未知阻抗产生唯一的电流(与该阻抗成反比)以确定电路中每一半的因素，该因素随后引起加在扬声器两端的电压。
图11：NB：为了简化，阻抗“Z3”和“Z4”被去除。在这种结构中，阻抗“Z1”和“Z2”形成了至反向放大器的输入。该结构在动态阻抗比较器的另一个变体中调节流进阻抗“ZA”和“ZB”的电流。如果考虑“Z1”和“Z2”，则电流将相等以促使加在扬声器上的电压(与电流直接相关)仅依赖于“ZA”和“ZB”之间的阻抗差异。
图12：由于存在许多可能的结构，所以将电路描绘成一个阻抗网络，其中未知阻抗属于该网络中的元件。
图13：为了检测单个阻抗，可与模拟的或预先记录的信号进行比较。
变化概要
输入：其变化包括用来检测例如运动，光，声音和压力的非电特性的转换器。
AC：其变化包括具有可变，扫描，脉冲，间歇，定制和高于声音频率等特性的更高或更低的功率。预先记录的“AC”和输出信号被用作单个检测时的参考。
电路：其变化包括具有定制阻抗的更高或更低的功率/频率的操纵放大器。
输出：其变化包括用放大器，衰减器，转换器，隔音器，记录器，计量器，整流器，示波器和计算机代替扬声器。
结构：反向放大器仅用于举例说明电路，然而，也可以采用非反向的或其它的结构。

Claims (26)

1、一种设备，其按照声音幅度，在例如有关电的或电阻抗/透明度/反射率/结构的稳固性/质量/形状的各种特性的比较中，利用适当的转换器将两个或多个电路/元件/物质/材料之间的动态阻抗差别的幅度可听得见地表达为例如电/光/声/振动/运动等各种能量形式。
2、一种设备，其按照声音幅度可听得见地表达两个或多个电子元件/电路之间的电动态阻抗差别的幅度。
3、一种设备，其按照声音幅度可听得见地表达两个或多个有关电的元件/电路之间的电动态阻抗差别的幅度。
4、一种设备，其按照声音幅度，通过利用声音和音频转换器将两个或多个物理结构之间的动态阻抗差别的幅度可听得见地表达为声能的形式，以便比较距离或能传导声音的物质/材料。
5、一种设备，其按照声音幅度，通过利用振动和振动转换器将两个或多个物理结构之间的动态阻抗差别的幅度可听得见地表达为振动能的形式，以便比较结构的稳固性。
6、一种设备，其按照声音幅度，通过利用振动和运动转换器将两个或多个物理结构之间的动态阻抗差别的幅度可听得见地表达为振动/运动能的形式，以便比较结构的稳固性。
7、一种设备，其按照声音幅度，通过利用光和光转换器将两个或多个透明或反射的物质之间的动态阻抗差别的幅度可听得见地表达为光能的形式，以便比较透明度和反射性。
8、一种设备，其按照声音幅度，允许“通过”对连接点处的可变的多个阻抗的比较，将动态阻抗差别的幅度可听得见地表达为复数/合成结构的各种能量形式，以便提供对例如有关电的或电阻抗/透明度/反射率/结构的稳固性/质量/形状等各种特性的一个更全面的比较。
9、一种设备，其按照声音幅度，将动态阻抗差别的幅度可听得见地表达为在测试中的电路/元件/物体/材料/结构的各种能量形式，以便模拟所期望的反馈信息。
10、一种设备，其按照声音幅度，将动态阻抗差别的幅度可听得见地表达为在测试中的物体/材料结构的各种能量形式，以便记录真实的信息。
11、一种设备，其利用能够按单个装置模式的转换器，通过或者不应用或者旁路一个频道上的能量，能够可听得见地表达附属于其它频道的电路/物体/材料/结构的动态阻抗是否被完全阻止，或完全耗尽所施加的能量，以便确定电路/物体/材料/结构分别表现“开路”或“短路”情形。
12、一种设备，其按单个装置的模式，通过或者不应用或者旁路一个频道上的电流，能够按照幅度可听得见地表示附属于其它频道的电路的动态阻抗是否完全被阻止，或完全耗尽所施加的能量，以便确定电路分别表现“开路”或“短路”的情形。
13、一种设备，其利用按单个装置模式的适当转换器，通过或者不应用或者旁路一个频道上的能量，按照声音幅度可听得见地表示其它频道上在测试中的物体的动态阻抗是否完全被阻止，或完全耗尽所施加能量，以便确定电路分别表现“开路”/不存在或“短路”存在的情形。
14、一种设备，其利用按单个装置模式的适当转换器，通过或者不应用或者旁路一个频道上的能量，能够按照幅度可听得见地表示其它频道上在测试中的材料的动态阻抗是否完全被阻止，或完全耗尽所施加能量，以便确定电路分别表现“开路”/分离或“短路”/连接。
15、一种设备，其利用按单个装置的模式的适当转换器，通过或者不应用或者旁路一个频道上的能量，能够按照幅度可听得见地表示其它频道上在测试中的结构的动态阻抗是否完全被阻止，或完全耗尽所施加能量，以便确定电路分别表现“开路”/隔离或“短路”/牢固。
16、一种几乎不熟悉的设备，其能够按照幅度产生可理解的且可听得见的反馈，该反馈能够用于对单独的电路/元件/物体/材料进行基本检测。
17、一种设备，其利用适当的转换器并且不应用“AC”，该设备能被用来可听得见地表达在工作中的设备或电路中的能量的存在。
18、一种设备，其不应用“AC”而利用适当的放大/衰减可听得见地表达在工作中的设备或电路中的音频信号的存在。
19、一种设备，其不应用“AC”而利用麦克风和适当的放大/衰减可听得见地表达一介质中声音的存在。
20、一种设备，其不应用“AC”而利用光转换器和适当的放大/衰减可听得见地表达光的音频调制。
21、一种设备，其不应用“AC”而利用振动转换器和适当的放大/衰减可听得见地表达材料/物体中的音频振动。
22、一种设备，其利用适当的转换器，该设备能被用来可听得见地跟踪来自其它源的通过在工作中的设备或电路的能量流动。
23、一种设备，其利用适当的转换器和重新引入“AC”参考“地”，该设备能被用在工作中的电路中注入和跟踪信号的加工/处理。
24、一种设备，其具有重新引入的“AC”参考“地”，该设备能被用在工作中的电子电路中并且跟踪音频信号的加工/处理。
25、一种设备，其利用适当的转换器和重新引入“AC”参考“地”，该设备能被用在工作中的电路中以注入和跟踪多个设备/电路中的信号的加工/处理，以便与性能相匹配。
26、一种设备，其利用适当的转换器，该设备能被用来可听得见地为装配组件预先匹配元件。
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