SU1323985A1 - Цифровой измеритель коэффициента передачи четырехполюсника - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  измерени  неэлектрических параметров с помощью пьезоэлектрических датчиков трансформаторного типа. Измеритель содержит интегратор 1, R состав которого в.ход т усилитель 2, конденсатор 3 цени обратной св зи, диоды 4 и 5, коммутируемые переключателем 6, и резистор 7, нуль- орган 8, переключатель 9, исследуемый четырехполюсник 10, усилитель-ограничитель 11, элементы 12 и 15 совпадени , счетчик 13 эталонной е.мкости. триггер 14, счетчик 16 имнульсов и блок 17 запуска. Изобретение позвол ет повысить точность измерени  коэффициента передачи четырехполюсников в области высоких частот и помехозащищенность устройства, делает перспективным его использование дл  съема информации с пьезоэлектрических датчиков трансформаторного типа, работающих па частотах дес тки и сотни килогерц. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. со ГчЭ СО ;о 00 СП аг./

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной тех-нике и может быть использовано дл  измерени  коэффициента передачи четырехполюсников, а именно измерени  неэлектрических параметров с помоа1,ью пьезоэлектрических датчиков трансформаторного типа.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  и помехозащищенности устройства за счет нечувствительности к нестабильности питающего испытуемый четырех- 10 полюсник напр жени , а также фазовому сдвигу между входным и выходным напр жени ми четырехполюсника. Это позвол ет повысить точность измерени  коэффиИзмерение коэффициента передачи происходит за два такта. В начале первого блок 17 запуска вырабатывает импульс (фиг. 2г), сбрасывающий дополнительный счетчик 13 эталонной емкости и основной счетчик 16 в «О, а также импульс, устанавливающий триггер 14 (фиг. 2е) в состо ние «1, при котором происходит переключение переключателей 6 и 9. При этом вход интегратора 1 через переключатель 9 подключаетс  к входу исследуемого четырехполюсника 10, а выход усилител  2 интегратора через переключатель 6 и диод 5 - к интегрирующему конденсатору 3.

Начинаетс  первый такт интегрировани , циента передачи четырехполюсников в об- Благодар  тому, что конденсатор 3 интегра- ласти высоких частот и делает перспектив- тора подключен к выходу усилител  2 интегра- ным применение предлагаемого устрой- тора через диод 5, его перезар д происхо- ства дл  съема формации с параметрических дит в отрицательные полупериоды перемен- датчиков, в частности с пьезоэлектрических ного напр жени  U| (фиг. 2а,д). Сформи- датчиков трансформаторного типа, рабо- рованные из переменного напр жени  Ui тающих на частотах дес тки -- сотни кило- 20 усилителем-ограничителем 11 пр моугольные

импульсы подаютс  на вход элемента 12 совпадени , на другой вход которого поступает разрещаюш,ий потенциал с выхода триггера 14 {фиг. 2а,в,е). На третий вход элемента 12 совпадени  по достижении зар да интегрирующего конденсатора 3 порога срабатывани  нуль-органа 8 поступает разрешающий потенциал с его выхода (фиг. 2д,ж). При этом импульсы с выхода усилител - ограничител  11 через элемент 12 совпаде25

30

герц.

На фиг. 1 изображена функциональна  электрическа  схема цифрового измерител  коэффициента передачи четырехполюсника; на фиг. 2 - временные диаграммы выходных сигналов блоков устройства.

Интегратор 1 преобразовател  содержит усилитель 2, выход которого подключен к конденсатору 3 цепи отрицательной обратной св зи через диоды 4 и 5, коммутируемые переключателем 6. На входе интегратора 1 включен врем задающий резистор 7, а точка соединени  конденсатора 3 и диодов 4 и 5 подключена к входу нуль-органа 8. Вход интегратора 1 соединен в зависимости от положени  переключател  9 с входом или

выходом исследуемого четырехполюсника 10. .. дующим образом: Показанные на схеме напр жени  IJi и Uf N9 J ii (t) a t

 вл ютс  переменными напр жени ми, .действующими на входе и выходе четырехполюсника соответственно. Параллельно входу исследуемого четырехполюсника также включен усилитель-ограничитель 1 , к 40 выходу которого подключены последовательно соединенные первый элемент 12 совпадени  и дополнительный счетчик 13 эталонной емкости, триггер 14, второй элемент 15 совпадени , счетчик 16 импульсов. К входам сброса обоих счетчиков 13 и 16, а также к установочному входу триггера 14 подключен блок 17 запуска.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состо нии вход интегратора 1 подключен через переключатель 9 к выходу исследуемого четырехполюсника 10, а выход усилител  2 интегратора через диод 4 - к конденсатору 3 интегратора и в ходу нуль- органа 8. Конденсатор 3 зар жен отрицательной пол рностью до напр жени  ограничени  усилител  2 интегратора. Нуль-орган 8 своим выходным сигналам блокирует прохождение импульсов через элементы 12 и 15 совпадени .

45

ни  попадают на вход счетчика 13 и подсчитываютс . Этот такт продолжаетс  до тех пор, пока счетчик 13 эталонной емкости не заполнитс . За это врем  поступает N-j импульсов (фиг. 2з) и напр жение зар да конденсатора 3 определ етс  еле

ж

где1|(1) -ток зар да конденсатора 3;

С - емкость интегрирующего конденсатора 3;

R - величина сопротивлени  резистора 7; TV - период переменного напр жени 

Ui(t).

Умножив и разделив выражение (1) на Тх и учитыва , что зар д конденсатора 3 происходит только в течение отрицательных полупериодов напр жени  Uy(t), получим

50

и.

-Jr-4-/ U,(t)dtT. 2RC Тх

ZR-C

-и

Cp.l

XT,

(2)

55 где Ucp.i - напр жение, до которого зар дитс  конденсатор 3 в течение T.t Переполнение счетчика 13 вызывает переключение триггера 14 и вместе с ним переИзмерение коэффициента передачи происходит за два такта. В начале первого блок 17 запуска вырабатывает импульс (фиг. 2г), сбрасывающий дополнительный счетчик 13 эталонной емкости и основной счетчик 16 в «О, а также импульс, устанавливающий триггер 14 (фиг. 2е) в состо ние «1, при котором происходит переключение переключателей 6 и 9. При этом вход интегратора 1 через переключатель 9 подключаетс  к входу исследуемого четырехполюсника 10, а выход усилител  2 интегратора через переключатель 6 и диод 5 - к интегрирующему конденсатору 3.

30

.. дующим образом: Uf N9 J ii (t) a t

ни  попадают на вход счетчика 13 и подсчитываютс . Этот такт продолжаетс  до тех пор, пока счетчик 13 эталонной емкости не заполнитс . За это врем  поступает N-j импульсов (фиг. 2з) и напр жение зар да конденсатора 3 определ етс  еле

ж

40

45

где1|(1) -ток зар да конденсатора 3;

С - емкость интегрирующего конденсатора 3;

R - величина сопротивлени  резистора 7; TV - период переменного напр жени 

Ui(t).

Умножив и разделив выражение (1) на Тх и учитыва , что зар д конденсатора 3 происходит только в течение отрицательных полупериодов напр жени  Uy(t), получим

и.

-Jr-4-/ U,(t)dtT. 2RC Тх

ZR-C

-и

Cp.l

XT,

(2)

55 где Ucp.i - напр жение, до которого зар дитс  конденсатор 3 в течение T.t Переполнение счетчика 13 вызывает переключение триггера 14 и вместе с ним переключателей 6 и 9. Во врем  второго такта вход интегратора 1 подключаетс  к выходу исследуемого четырехполюсника чеерез переключатель 9, а выход усилител  2 интегратора - к конденсторау 3 интегратора через переключатель 6 и диод 4. Во врем  этого такта происходит разр д конденсатора 3 интегратора до нулевого значени  Uc О, которое фиксируетс  нуль-органом 8, и далее конденсатор зар жаетс  отрицательной пол рностью до насыщени  усилител  интегратора (фиг. 2д). Импульсы с выхода усилител -ограничител  11 через элемент 15 совпадени  заполн ют счетчики 16 до момента срабатывани  нуль-органа 8 (фиг. 2д, ж,и).

Число импульсов, которое поступает на счетчик 16,- NX определ етсй исход  из выражени  разр да конденсатора 3:

(3)

где U2(t) - напр жение на выходе исследуемого объекта;

LJcp.9 - напр жение разр да конденсатора за период Т. Приравн в выражени  (2) и (3) получим

N3 N, Ucp.

Р-2

(4)

Следовательно, число импульсов, заполнивших счетчик 16, пр мо пропорционально коэффициенту передачи исследуемого четырехполюсника Кц:

Nx N3-4b- N. N3-K,. (5)

Ucpa

иг

При этом параметры интегратора не внос т дополнительных погрешностей, а изменением емкости дополнительно введенного счетчика 13 можно у(;танавливать масштабный коэффициент и необходимую точность измерени  коэффициента передачи четырехполюсника: при Ыэ - 1000 погрешность измерени  составл ет всего 0,1%, а с увеличением Ns она снижаетс .

Claims (2)

1. Цифровой измеритель коэффициента передачи четырехполюсника, содержащий интегратор , нуль-орган, усилитель-ограничи5 тель, счетчик импульсов, переключатель, триггер и блок запуска, соединенный с входом сброса счетчика в «О и установочным входом триггера, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  и по0 мехозащищенности, он снабжен дополнительным счетчиком эталонной емкости, двум  трехвходовыми элементами совпадени , при этом дополнительный счетчик через первый элемент совпадени  и усилитель-ограничитель предназначен дл  подключени  к вхо5 ду исследуемого четырехполюсника, а основной счетчик подключен к выходу усилител - ограничител  через второй элемент совпадени , вторые входы элементов совпадени  подключены к выходу нуль-органа, вход которо го подключен к выходу интегратора, третий вход первого элемента совпадени  и управл ющие входы переключател  и интегратора соединены с неинвертирующим выходом триггера, а инвертирующий выход триггера подсоединен к третьему входу второго эле5 мента совпадени , причем вход сброса триггера подключен к выходу дополнительного счетчика, а вход интегратора подключен к выходу переключател , входы которого пред назначены дл  подключени  к входу и выходу исследуемого четырехполюсника.

0

2. Измеритель по п. 1, содержащий интегратор , состо щий из усилител , к инвертирующему входу которого подключены вре- м задающие резистор и конденсатор, неинвертирующий вход усилител  соединен с общей щиной, а второй вывод резистора  вл етс  входом интегратора, отличающийс  тем, что, в него введены два диода, включенных встречно-параллельно, и управл емый переключатель, причем первые выводы диодов подключены к второму выводу вре.м задающего конденсатора, который  вл етс  выходом интегратора, а вторые выводы диодов через управл емый переключатель - к выходу усилител , при этом управл ющий вход переключател   вл етс  управл юпхим входом интегратора.

о и о

и. о k

о

i

ЩЦ

/Vx

Редактор I:. Копча Заказ 2962/50

Сосгазнтель М. .Михалев

Tcxpc;ij-l. ВересКорректор А. Т ско

Тираж /30I одииеное

ВМИНИИ 1 осуларсгвеи111ч-() кс)ми-|ста С.С.С но .имам и:5()б|}е-1енмй .ч г.)тк|):,|1 iiii

1 IЗОЗГ), Москва. ./К 35. PayiiicKaH иаб.. А. 45 11|1|))лстве111|()-|к). 11гра(|)11чегк:;1 ирелири тне. г. .. ул. I l);.L KTii. и. -1

(pus. 2