CS212408B1

CS212408B1 - Zařízení pro přímý záznam elektrických frekvenčních charakteristik

Info

Publication number: CS212408B1
Application number: CS715273A
Authority: CS
Inventors: Peter Guettler
Original assignee: Peter Guettler
Priority date: 1976-11-09
Filing date: 1976-11-09
Publication date: 1982-03-26

Description

Je známo zapojení, v němž je k měřené impedanci s činným odporem R a jalovým odporem X připojen fázově citlivý usměrňovač přes přizpůsobovací stupně, které sestávají z impedančního měniče a zesilovače. Galvanická vazba, potřebná přitom pro nejnižší kmitočty, vytváří problémy při realizaci a vede k driftům měřené hodnoty.

Jsou známa zapojení, kde k měřené impedanci jsou připojeny měřicí můstky na střídavý proud. Tato měřicí metoda umožňuje jen získávání jednotlivých měřicích bodů a není vhodná pro kontinuální měření a záznam frekvenčních charakteristik.

Konečně jsou známa zapojeni, ve kterých jsou s měřenou impedancí spojeny konstrukční skupiny pro měření její velikosti a fázového úhlu. U nich však není možné přímé připojení souřadnicového zapisovače pro záznam frekvenční charakteristiky.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny zařízením pro přímý záznam elektrických frekvenčních charakteristik podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že generátor proměnného kmitočtu je přes zdroj konstantního proudu připojen k sériovému zapojení předřazeného odporu a měřené neznámé impedance, spojené svým druhým koncem se zemí, přičemž paralelně k předřazenému odporu je zapojen oddělovací zesilovač, jehož výstup je veden na indikátor nuly a indikátor maxima, jejichž výstupy jsou vedeny na řídicí vstupy obvodů typu vzorkovač - přidržovač, s jejíchž druhými vstupy je spojen výstup vstupního zesilovače, zapojeného paralelně k ne212408 známé měřené impedanci, a jejichž výstupy jsou připojeny na oba vstupy souřadnicového zapisovače.

Mezi výstupy obvodů typu vzorkovač - přidavač a vstupy souřadnicového zapisovače jsou zapojeny přizpůsobovací stupně signálu.

Zařízení podle vynálezu umožňuje, aby souřadnicový zapisovač kreslil frekvenční charakteristiku, která plně charakterizuje neznámou komplexní Impedanci ve frekvenčním rozsahu automaticky přejížděném generátorem proměnného kmitočtu. Kmitočtový rozsah může začínat u velmi nízkých frekvencí, například nižáíeh než 1 Hz, a probíhat popřípadě až do 10 000 Hz, takže zapojení překrývá nejdůležitější rozsah pro měření biologických objektů, zejména lidská pokožky.

Zařízení podle vynálezu je zakresleno v podobě blokového schématu na výkrese.

Výstup generátoru J proměnného kmitočtu je připojen přes zdroj 2 konstantního proudu k předřazenému odporu .2, k němuž je do série připojena uzemněná neznámá impedance J. Paralelně k předřazenému odporu J je zapojen oddělovací zesilovač J a paralelně k neznámé impedanci £ vstupní zesilovač 6. Výstup oddělovacího zesilovače je připojen na vstup indikátoru 2 nuly a indikátoru 8 maxima, jejichž výstupy jsou připojeny k řídicím vstupům obvodů 2, 10 typu vzorkovač - přidržovač. Druhé vstupy obvodů 10 jsou spojeny s výstupem vstupního zesilovače 6. Výstup každého z obvodů 2, 10 je připojen přes přizpůsobovací stupeň JJ., JJ ke vstupu 14. 15 souřadnicového zapisovače JJ.

Při měření prochází neznámou impedancí J měřicí proud, stabilizovaný předřazeným odpórem J na konstantní hodnotu: i = I sin ω t s proměnlivou frekvencí, danou kmitočtem generátoru J. Frekvence tohoto proudu pokrývá oelý rozsah užitečný pro záznam frekvenční charakteristiky. Na předřazeném odporu J vzniká napětí úměrné velikosti měřicího proudu i na neznámé impedanci J napětí u₄ fázově posunuté o úhel <P , které má hodnotu: u^ = U sin ( ω t + Φ ). Přitom platí:

U U

R = — cos<i> a X = -— sin φ

I 1

Měřici obvod musí vytvářet z napětí a u^ napětí u* úměrné R, které se vede na vstup X souřadnicového zapisovače JJ, a napětí Uy úměrné X, které se vede na vstup X. Když je měřicí proud: i = + I, má napětí hodnotu U cos <P . Při průchodu měřicího proudu nulou směrem do kladných hodnot, tedy při: i = 0 a ^£>0 platí naproti tomu pro napětí Up že se rovné U sin <P . Napětí u^ se snímá pouze při uvedených hodnotách měřicího proudu, tedy při +1 a při O pro pomocí obvodů J, 10 typu vzorkovač - přidržovač. K rozeznání hodnoty i = + I slouží indikátor § maxima a k rozeznání hodnoty i 0 při $£>0 indikátor 2 minima, jejichž výstupní impulsy se tvarují v neznázorněných tvarovacíeh stupních na vrátkové impulsy pro obvody J, JJ. Výstupní napětí z obvodů J, 10 se přivádí přes přizpůsobovací stupně JJ, 12 na vstupy JJ, 15 souřadnicového zapisovače JJ. Horní mezní frekvence souřadnicového zapisovače 13 je dána délkou vrátkových impulsů. Při frekvenci ř 100 kHz generátoru J a délce snímání rovné 1/20 délky periody je maximální doba trvání vrátkového impulsu 0,5 ^us. Dolní mezní frekvence souřadnicového zapisovače 13 je dána pouze přidržovaoí dobou obvodů 2,, JJ, která musí být při f = 0,1 Hz delší než 10 s. Protože vstup a výstup měřicího obvodu jsou spolu galvanicky spojeny jen na krátkou dobu snímacího impulsu, odpadají všechny obtíže galvanicky vázaných stupňů. Impulsové stupně lze přitom vytvořit bez galvanické vazby.

Vynález je použitelný ke zjišťování frekvenčních charakteristik při nízkých kmitočtech, zejména v lékařství k měření frekvenčních charakteristik lidské pokožky a biologických tkání, aby bylo možné porovnávat jejich vlastnosti v závislosti na fyzikálních nebo chemických vlivech.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Zařízení pro přímý záznam elektrických frekvenčních charakteristik pro průzkum chování elektrických dvoupólových obvodů při nízkých frekvencích, zejména biologických impedancí, vyznačené tím, že generátor (1) proměnného kmitočtu je přes zdroj (2) konstantní ho proudu připojen k sériovému zapojení předřazeného odporu (3) a měřené neznámé impedance (4), spojené svým druhým koncem se zemí, přičemž paralelně k předřazenému odporu (3) je zapojen oddělovací zesilovač (5), jehož výstup je veden na indikátor (7) nuly a indikátor (8) maxima, jejichž výstupy jsou vedeny na řídicí vstupy obvodů (9, 10) typu vzorkovač - přidržovač, s jejichž druhými vstupy je spojen výstup vstupního zesilovače (6), zapojeného paralelně k neznámé měřené impedanci (4), a jejichž výstupy jsou připojeny na oba vstupy (14, 15) souřadnicového zapisovače (13).
2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že mezi výstupy obvodů (9, 10) typu vzorkovač - přidržovač a vstupy (14, 15) souřadnicového zapisovače (13) jsou zapojeny přizpůsobovací stupně (11, 12) signálu.