SU1093991A1 - Измеритель параметров пассивных двухполюсников - Google Patents

Abstract

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий формирователь напр жени  внешнего воздействи , образцовый элемент, операционный усилитель, первый и второй элементы выборки и хранени , первый и второй вычитатели напр жет ни , дифференциатор, интегратор и блок управлени , причем один входной зажим соединен с образцовым элементом и входом операционного усилител , выход которого соединен с входом второго элемента выборки и хранени  и первым входом первого вычи тател  напр жени , выход которого соединен с дифференциатором, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей , в него введены сумматор, управл емый интегратор, функциональный преобразователь, пиковый детектор, масштабирующий преобразователь, причем выход формировател  напр жени  внешнего воздействи  соединен с первым входом масштабирук цего преобразовател , а через сумматор - с вторым входом блока управлени , выход операционного усилител  соединен с первым и седьмым входами блока управ-, лени  и вторым входом масштабирующего преобразовател , выход второго элемента выборки и хранени  через функциональный преобразователь соединен с первым входом второго вычитател  напр жени , второй вход которого соединен с третьим выходом масштабирующего преобразовател , вход дифференциатора соединен с входом пикового детектора, через пер вый элемент выборки и хранени  - с третьим входом второго вычитател  напр жени , а через интегратор соединен с п тым входом блока управлени , первый выход масшта:бирукхцего преобразовател  соединен с воськадм входом блока управлени , выход дифференциатора соединен с шестым входом блока управлени , первый выход блока управлени  соединен с вторым i выводом образцового элемента, второй выход блока управлени  соединен с (Л вторым входным зажимом, третий выход блока управлени  через управл емый интегратор соединен с третьим входом блока управлени , четвертый выход блока управлени  соединен с вторым входом первого вычитател  на-; пр жени , второй выход Масштабирующего преобразовател  соединен с четвертым входом блока управлени , п :о втый и шестой выходы блока управлени  соединены с вторым и третьим входа:о ми сумматора соответственно, неин:о :о вертирук ций вход операционного усилител  соединен с земл ной клеммой, выходы второго вычитател  напр жений , пикового детектора и седьмой, дев тый и восьмой выходы блока управлени  соединены с первым, вторым , третьим, четвертым .и п тым вы ходными зажимаМи устройства. 2. Измеритель по п.1, о т л и чающийс  тем, что блок управлени  содержит четыре переключател  и три ключа, причем первый вход блока управлени  соединен с первым входом четвертого переключател  , второй вход - с вторым входом четвертого переключател , третий

Description

г вход - с первыми входами первого и второго переключателей, четвертый вход - с входом третьего переключател , п тый, шестой и седьмой входы блока управлени  - соответственно с входами первого, третьего и второго ключей, восьмой вход - с вторым входом второго переключател , первый второй и третий выходы четвертого переключател   вл ютс  первым, вторым и третьим выходами блока управлени , выходы первого, второго и третьего переключателей соединены с п тым, четвертым и шестым выходами блока управлени , а выходы первого , третьего и второго ключей соединены соответственно с редьмым,восьмым и дев тым выходами блока управлени .

3.Измеритель по пп. 1 и 2, о т личающийс  тем, что формирователь внешнего воздействи  содержит генератор тактовых импуль сов.

4.Изме5)итель по пп.1 - 3, о т личающийс  тем, что масштабирующий преобразователь состоит из трех каналов, причем первый вход масштабирующего преобразовател  соединен с входами первого и второго каналов, второй вход - с входом третьего канала, а выходы первого, второго и третьего каналов соединены соответственно с первым, третьим

:и вторым выходами масштабирующего преобразовател .

Изобретение относитс  к контрольно-измерител1гной технике и может быть использовано дл  измерени  параметров п тиэлементных двухполюсников , а также дл  измерени  параметров процессов в гальванотехнике и влагометрии.

Известен преобразователь параметров нерезонансных трехэлементных двухполюсников в напр жение, содержащий образцовый элемент и элемент сравнени  Л

Недостатком преобразовател   вл етс  невозможность измерени  параметров п тиэлементных двухполюсников .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  пр образователь параметров четырехэлементных двухполюсников в напр жение , содержащий формирователь опорного напр жени , исследуемый двухполюсник , операционный усилитель, образцовый элемент, первый элемент выборки и хранени , первый вычитатель напр жени , дифференциатор, второй вычитающий усилитель, второй и третий элементы выборки и хранени , задатчик интервала времени, ключ, интегратор и третий вычитатель напр жений 2 .

Недостатком известного преобразовател   вл етс ,невозможность измерени  параметров п тиэлементного двухполюсника, который, например может представл ть собой схему замещени  гигрометрического первичного преобразовател  влажности, где элементы Н,С и В, R, С определ ют соответственно параметры барьерного и пористого слоев. Причем пористый слой  вл етс  источником полезного сигнала, а барьерный - источником помех, в св зи с чем возникает необходимость раздельного измерени  параметров пористого сло  независимо от параметров R;, и С;( , значение которых в процессе преобразовани  остаетс  неизменным.

цель изобретени  - расширение O функциональных возможностей измерител  параметров пассивных двухполюсников .

поставленна  цель достигаетс  тем, что в измеритель параметров

5 пассивных двухполюсников, содержащий формирователь напр жени  внешнего воздействи ,образцовый элемент, операционный усилитель,первый и второй элементы выборки и хранени ,

0 первый и второй.вычитатели напр жени , дифференциатор, интегратор и блок управлени , причем один входной зажим соединен с образцовым элементом и входом операционного усилите5 л , выход которого соединен с входом второго элемента выборки и хранени  и первым входом первого вычита тел  напр жени , выход которого соединен с дифференциатором, введены

Q сумматор, управл емый интегратор, ,функциональный преобразователь, пиковый детектор, масштабирующий преобразователь , причем выход формировател  напр жени  внешнего воздействи  соединен с первым входом масштабирующего преобразовател , а через сумматор - с вторым входом блока управлени , выход операционного усилител  соединен с первым и седьмым входами блока управлени  и втоpfcjM входом масштабирующего преобразовател , выход второго элемента выборки и хранени  через функциональный преобразователь соединен с первым входом второго вычитател  напр жени , второй вход которого соединен с третьим выходом масштабирующего преобразовател , вход дифференциатора соединен с входом пикового детектора, через первый элеглент выборки и хранени  - с третьим входом второго вычитател  напр жени , а через интегратор соединен с п тым входом блока управлени , первый выход масштабирукндего преобразовател  соединен с восьмым входом блока управлени , выход дешифратора соединен с шестым входом блока управлени , первый выход блока управлени  соединен с вторым выводом образцового элемента, второй выход блока управлени  соединен с вторым входным зажимом, третий выход блока управлени  через управл емый интегратор соединен с третьим входом блоца управлени , четвертый выход бло/са управлени  соединен с вторым уходом первого вычитател  напр жени рторой выход масштабирующего преобразовател  соединен с четвертыгд входом блока управлени , п тый и ше той выхода блока управлени  соединены с вторым и третьим входами сумматора -соответственно, неинвертирукмций вход операционного усилител  соединен с земл ной клеммой, выходы второго вычитател  напр жений, пикового детектора и седьмой, дев тый и восьмой выходы блока управлени  соединены с первым, втор лм, третьим четвертым и п тым выходными зажима-гми устройства.

БЛОК управлени  содержит четыре переключател  и три ключа, причем. первый вход блока управлени  соединен с первым входом четвертого переключател , второй вход - с вторым входом четвертого переключател , третий вход - с первыми входами первого и второго переключателей, четвертый вход - с входом третьего переключател  , п тый и седьмой входы блока управлени  - соответственно с входами первого, третьего и второго ключей, восьмой вход - с вторым входом второго переключател , первый, второй и третий выходы четвертого переключател   вл ютс  первым, вторым и третьим выходами блока управлени , выходаа первого, второго и третьего переключателей соединены с п тым, четвертым и шестым выходами блока управлени , а выходы первого , третьего и второго ключей соединены соответственно с седьмым, восьмым и дев тым выходами блока управлени .

Формирователь внешнего воздействи  содержит генератор тактовых им{пульсов .

масштабирующий преобразователь состоит из трех каналов, причем первый вход масштабируквдего преобразовател  соединен с входами первого и второго каналов, второй вход - с входом третьего канала, а выходы певого , второго и третьего каналов со динены соответственно с первым, третьим и вторым выходами масштабирующего преобразовател .

На чертеже приведена структурна  схема измерител  параметров пассивных двухполюсников.

Измеритель - содержит тактовый генератор 1, форфшрователь 2 напр жени  внга него воздействи , cyivD iaTop 3, первый 4, второй 5, третий 6 и четвертый 7 переключатели, клеглмы дл  подключени  исследуемого двухполюсника 8, образцовый элемент 9, операционный усилитель 10, первый 11 и второй 12 {саналы масштабирующего преобразовател , управл емый интегратор 13, первый вычитатель 14 напр жений, дифференциатор 15, первый 16 и второй 17 элементы выборки и хранени , функциональный преобразователь 18, второй вычитатель 19 напр жений, интегратор 20,первый 21 второй 22 и третий 23 ключи, пиковы детектор 24, третий канал 25 масштабирующего преобразовател  , масштабирующий преобразователь 26 и блок управлени  (не показан).

Одна из клекм дл  подключени  исследуемого двухполюсника 8 и одни из выводов образцового элемента 9 соединены с входом операционного усилител  10, выход которого ,соединен с входом второго элемента 17 выборки и хранени , а также с одним из входов первого вычитател  14 напр жений , выход которого,соединен с дифференциатором 15.

Выход тактового генератора 1 соединен с входом формировател  2 напр жени  внешнего воздействи , выход которого через второй канал 12 масштабирующего преобразовател  25 соединен с вторым входом второго переключател  5 блока управлени , а также - с первым входом сумматора Зг выход которого соединен с вторым входом четвертого переключател  7 блока управлени , первый вход которого соединен с выходом операционного усилител  10.

Первый выход четвертого переключател  7 соединен с вторым выводом образцового элемента 9, второй - с другой клеммой дл  подключени  исследуемого двухполюсника 8, третий с входом управл емого интегратора 1выход которого соединен с входом

первого переключател  4 и с первым входом второго переключател  5 блока управлени , четвертый выход которого соединен с другим входом первого вычитател  14 напр жений.

Выход операционного усилител  10 соединен с входом второго ключа 22 блока управлени  и через последовательно соединенные первый канал 11 |масштабирунвдего преобразовател  26 (И третий переключатель 6 - с вторым входомсумматора 3, третий выход первого вычитател  14 напр жений со единен с входом пикового детектора 24, через интегратор 20 - с входом/ первого ключа 21 блока управлени , а через первый элемент 16 выборки и хранени  - с первым входом второго вычитател  19 напр жений, второй вход которого соединен с выходом функционального преобразовател  18, вход которого соединен с выходом первого элемента 16 выборки и хранени .

Третий вход второго вычитател  19 напр жений соединен с выходом третье го канала 25 масштабирующего преобразовател  2$, первый вход которого соединен с выходом формировател  2 напр жени  внешнего воздействи .

Выход дифференциатора 15 соединен с входом третьего ключа 23 блока управлени .

Измеритель параметров пассивных двухполюсников работает следующим образом.

На первом этапе работы измерител  переключатели 4 и 6 наход тс  в разомкнутом состо нии, переключатели 5 и 7 - в положении, указанном на чертеже, вследствие чего исследуемый двухполюсник Ь включен в цепь обратной св зи операционного усилител  10, а образцовый элемент 9 входе последнего.

При поступлении на первый вход переключател  7 напр жени  внешнего воздействи  Ug , представл кадего собой импульсное напр жение пр моугольной формы типа меандр, и выра батываемого формирователем 2 напр жени  внешнего воздействи , выходное напр жение операционного усилител  10 равно:

-at Чойг/. -atx UoR- DO .

UJt)-,,e .-(ve , ,

« c--(

Напр жение 1)0(1) через вычитатель 14 напр жений и дифференциатор 15 поступает на вход ключа 23, на выходе которого формируетс  напр жение, пропорциональное 1/С, последнее измер етс  при помощи цифрового вольтметра .

Затем переключатель 5 переводитс  в среднее положение, при этом на другой вход вычитател  14 напр жени начинает поступать выходное напр жение управл емого интегратора 13, коэффициент передачи которого описываетс  выражением K,(P)1/PC,R,, приче регулировка K|ij осуществл етс  путем изменени  значени  параметра С,.

Регулировка К, осуществл етс  до тех пор, пока выходное напр жение дифференциатора не станет равно нулю в установившийс  момент времени|1|}ст 5-б) а/, т.е. после окончани  переходного процесса н.а выходе операционного усилител  10, обусловленного действием напр жени  UQ , необходимо , чтобы .

Выделение напр жени  ul осуществл етс  при помощи ключа 23, управл емого тактовым генератором 1.

В результате проведени  данной операции компенсации линейно измен ющейс  составл ю1 ей напр жени  (t) коэффициент передачи управл емого интегратора 13 равен

K,)l/PC,I{o

Выходное напр жение первого вычитател  14 напр жений поступает на вход первого элемента 16 выборки и хранени , который по команде тактового генератора 1 в начальный момент IQ действи  напр жени  И фиксирует напр жение

UofijRi UoR.

ь «oCRjiR, RC

и хранит его в течение всего процесса измерени .

далее осуществл етс  перевод переключател  7 в положение, обратное приведенному на чертеже, переключатель 5 переводитс  в нижнее положение , а переключатель 4 замыкаетс .

В результате .данных коммутаций исследуемый двухполюсник 8 включаетс  на входе операционного усилитег  10, а образцовый элемент 9 Е, ы цепь обратной св зи, дополнительно замыкаетс  цепь положительной обратной св зи, образуемой управл емым интегратором 13 и переключателем 4 .

В результате действи  положительной обратной св зи выходное напр жение операционного усилител  10 описываетс  выражением:

МР)-:

7 (М- tfi +-MfMllll /8VP).jR,pC2R,t1

Claims (4)

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий формирователь напряжения внешнего воздействия, образцовый элемент, операционный усилитель, первый и второй элементы выборки и хранения, первый и второй вычитатели напряжет ния, дифференциатор, .интегратор и блок управления, причем один входной зажим соединен с образцовым элементом и входом операционного усилителя, выход которого соединен с входом второго элемента выборки и хранения и первым входом первого вычитателя напряжения, выход которого соединен с дифференциатором, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены сумматор, управляемый интегратор, функциональный преобразователь, пиковый детектор, масштабирующий преобразователь, причем выход формирователя напряжения внешнего воздействия соединен с первым входом масштабирующего преобразователя, а через сумматор - с вторым входом блока управления, выход операционного усилителя соединен с первым и седьмым входами блока управ-, ления и вторым входом масштабирующего преобразователя, выход второго элемента выборки и хранения через функциональный преобразователь сое динен с первым входом второго вычитателя напряжения, второй вход которого соединен с третьим выходом масштабирующего преобразователя, вход дифференциатора соединен с входом пикового детектора, через первый элемент выборки и хранения - с третьим входом второго вычитателя напряжения, а через интегратор соединен с пятым входом блока управления, первый выход масштабирующего преобразователя соединен с восьмым входом блока управления, выход дифференциатора соединен с шестым входом блока управления, первый выход блока управления соединен с вторым выводом образцового элемента, второй .выход блока управления соединен с |вторым входным зажимом, третий выход блока управления через управляемый интегратор соединен с третьим входом блока управления, четвертый выход блока управления соединен с вторым входом первого вычитателя на-; пряжения, второй выход Масштабирующего преобразователя соединен с четвертым входом блока управления, пяотый и шестой выходы блока управления соединены с вторым и третьим входами сумматора соответственно, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с земляной клеммой, выходы второго вычитателя напряжений , пикового детектора и седьмой, девятый и восьмой выходы блока управления соединены с первым, вторым, третьим, четвертым .и пятым выходными зажимаМи устройства.

2. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что блок управления содержит четыре переключателя и три ключа, причем первый вход блока управления соединен с первым входом четвертого переключателя , второй вход - с вторым входом четвертого переключателя, третий .SU 1093991 вход - с первыми входами первого и второго переключателей, четвертый вход - с входом третьего переключателя, пятый, шестой и седьмой входы блока управления - соответственно с входами первого, третьего и второго ключей, восьмой вход - с вторым входом второго переключателя, первый, второй и третий выходы четвертого переключателя являются первым, вторым и третьим выходами блока управления, выходы первого, второго и третьего переключателей соединены с пятым, четвертым и шестым выходами блока управления, а выходы первого, третьего и второго ключей соединены соответственно с^зедьмым,восьмым и девятым выходами блока управления.

3. Измеритель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что формирователь внешнего воздействия содержит генератор тактовых импуль сов.

4. Измеритель по пп.1 - 3, о т личающийся тем, что масштабирующий преобразователь состоит из трех каналов, причем первый вход масштабирующего преобразователя соединен с входами первого и второго каналов, второй вход - с входом третьего канала, а выходы первого, второго и третьего каналов соединены соответственно с первым, третьим :и вторым выходами масштабирующего преобразователя.