SU1145302A1 - Частотный преобразователь комплексного сопротивлени - Google Patents

Abstract

ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащий измерительную цепь, выполненную на операционном усилителе, входна  цепь которого содержит клеммы дл  подключени  исследуемой цепи, в цепЬ отрицательной обратной св зи включен конденсатор, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, в него введеныгенератор гармонических колебаний, состо - щий из LC -генератора с параллельным колебательн№1 контуром и повторител  напр жени , трансформатор, формирователь импульса, переключатель, конденсатор, интегратор, управл емое сопротивление, резистор и неинвертирующий усилитель, причем выход генератора гармонических колебаний подсоединен к первичной обнотке трансформатора , первому входу формировател  импульса и к входу измерительной цепи, выход которой подсоединен к второму входу формировател  импульса и первому входу.переключател , выход которого через конденсатор подсоединен к колебательному контуру LC -генератора, а выход формировател  импульса подсоединен к интегратору , выход которого соединен с управW л ющим входом управл емого сопротивлени , один вынод которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, а другой вывод - с входом неинвертирующего усилител , выход коЬорого соединен с вторым входом переключател , и через резистор - с инвертирующим вкоцон операционного усилите ел л  измерительной цепи. 00 о с

Description

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  составл ющих комплексного сопротивлени , а также при измерении неэлектричесних величин с помощью емкостных пер вичных преобразователей. Известно устройство пр мого преобразовани  емкости и активной проводимости в напр жение посто нного тока, содержащее генератор, фазовра щатель, линейный преобразователь, состо щий из операционного усилител на входе котороговключено измер ем сопротивление, а в цепи обратной св зи включено образцовое сопротивлени фазовый детектор и вольтметр Cl1 Недостаток этого устройства зависимость результата измерени  реактивной составл ющей от частоты и напр жени  генератора синусоидаль ных колебаний, а активной составл ющей - от напр жени  генератора. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  преобразователь параметров RLи RC -цепей в период электрическик колебаний, содержащий компаратор, соединенный с входом интегратора и измерительной цепи, выполненной на операционном усилителе, во входной цепи и цепи отрицательной обратной св зи которой вклочены соответствен но исследуема  цепь и опорный элемент , а выход измерительной цепи со динен с входом, сумматор, переключа тель рода работ, делитель, генерато коротких импульсов и запоминающий блок 23. Недостатком данного устройства  вл етс  невозможност ь градуировки измерительного прибора (вольтметра) в единицах измер емой величины, так как необходимо измер ть приращение напр жени  на фийсироваином интерва ле времени и линейном участке возра тани  или уменьшени  напр жени  , а также наличие методическо погрешности, завис щей от отношени  , где tv, - длительность короткого импульса} RX и параметры исследуемой Re -цепи. Эта погрешность возрастает при- простран ственном разделении исследуемой цепи и преобразовател , так как имеет место задержка в линии св зи, о.предел юща  минимально допустимую длительность импульса i. Цель изобретени  - повышение точности . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в частотный преобразователь комплексного сопротивлени , содержащий измерительную цепь, быполненную на операционном усилителе, входна  цепь которого содержит клеммы, дл  подключени  исследуемой цепи, в цепь отрицательной обратной св зи включен конденсатор, введены генератор гармонических колебаний, состо щий из LC-генератора с параллельным колебательным контуром и повторител  напр жени , трансформатор, формирователь импульса, переключатель , конденсатор, интегратор, уп| )авл емое сопротивление, резистир- ,и неинвертирующий усилитель, причем выход генератора гармонических колебаний подсоединен к первичной обмотке трансформатора, первому входу формировател  импульса и к входу измерительной цепи выход которой подсоединен к второму входу формировател  импульса и первому входу переключател , выход которого через конденсатор подсоединен к колебательному контуру LC -генератора, а выход формировател  импульса подсоединен к интегратору, выход которого соединен с управл ющим входом управл емого сопротивлени , один вывод которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, а другой вьшод - с входом неинвертирующего усилител , выход которого соединен с вторьм входом переключател , и через резистор - с инвертир5 ющим входом операционного усилител  измерительной цепи. На фиг. 1 представлена структурна  схема частотного преобразова- . тел  комплексного сопротивлени ; на фиг. 2 - временные диаграммы формировани  управл ющего напр жени  на выходе интегратора. Преобразователь содержит генератор 1 гармонических колебаний, состодщий из LC -генератора с параллельньм колебательньм контуром и повторител  напр жени , трансформатор 2, фо Я4Ирователь 3 , измерительную цепь 4, переключатель 5, конденсатор 6, интегратор 7, управл емое сопротивление 8, неинвертирующий усилитель 9 и резистор 10. 3 Выход генератора 1 соединен с первичной обмоткой трансформатора 2 с первым входом формировател  импульса 3, входом измерительной цепи 4, выход которой соединен с вторым входом формировател  3 импульса и первым входом переключател  5, выход которого через конденсатор 6 согдинен с колебательным контуром LC -генератора, а выход формировател  3 импульса соединен с интегратором 7, выход которого соединен с управл ющим входом управл емого соп ротивлени  8, один вывод которого соединен с вторичной обмоткой транс форматора 2, а другой вьгоод - с вхо дом неинвертирующего усилител  9, вьпсод которого соединен с вторым входом переключател  5 и через рези тор 10 - с инвертирующим входом опе рационного усилител  измерительной цепи 4. . Устройство работает следующим образом. Конденсатор 6 через переключатель 5 соединен с выходом измерительной цепи 4. При О управл  емое сопротивление 8 имеет максимальную величину и ток через резистор 10 равен нулю. Z L1--U. где и И комплексные амплитуды напр жени J комплексный коэффициент передачи измерительной цепи. При этом напр жение U, запаздывает по фазе относительно О . Формирова тель, на вход которого поступают напр жени  U., и U, формирует в каж дом периоде колебаний импульс напр  жени  посто нной амплитуды и длител ностью i /ui, где w- рабоча  час тота генератора 1i V - сдвиг фаз между Uf. и 0. За врем  действи  этого импульса интегратор интегриру ет его, что показано на фиг. 2. Результатом интегрировани   вл етс  напр жение , под действием, котор го измен етс  управл емое сопротивл ние, оно уменьшаетс  с увеличением . При этом под действием напр жени  и, увеличиваетс  ток через резистор 10 и сопротивление 8. Увеличение т.сйса происходит до тех пор, пока сдвиг фаз Y не станет 024 равным нулю. В этом случае длительность импульса на выходе формировател  станет равной нулю, а напр жение на выходе интегратора будет сохран тьс  неизменным. Этому состо нию соответствует равенство нулю суммы токов через резисторы на входе операционного усилител  измерительной цепи 4. Ооозначкв напр жение на вторичной обмотке трансформатора через U,r, где коэффициент трансформации, получим R л( При этом напр жение Ц содержит только синфазную составл ющую -,.. -х Это напр жение подаетс  на конденсатор 6. На резонансной частоте сумма токов ветвей колебательной системы L., С равна нулю T rH oHVUjju pC-.O, откуда период колебаний Т равен i , . . . Р L ос что подтверждает зависимость периода колебаний от емкости измерительной цепи 4 С . При замкнутом вторсм« входе переключател  5 на его выход на конденсатор 6 поступает напр жение Uj с выхода неинвертирующего усилител  9. После сведени  к нулю квадратурной составл ющей напр жени  О, напр жение и, равно к - коэффициент усилени  усилител  9. В этом случае дл  нахождени  резонансной частоты (период колебаний) в уравнение дл  суммы токов ветвей колебательной системы необходимо подставить значение напр жени  U, вместо и , откуда получим 1 1 T::2JiU Таким образом, измер емым параметром генератора 1  вл етс  период колебаний, завис щий от С кпи от 1/С , что определ етс  положением перед лючател  5. S Использование предлагаемой схемы преббразовател  в информационно-измерительной системе позвол ет сни1145302 зить погрешность преобразовател  емкости измерительной цепи 40 до 0,2% при С i 50 пФ и Кк1 Ю

Claims (1)

1. ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ, содержащий измерительную цепь, выполненную на операционном усилителе, входная цепь которого содержит клеммы для подключения исследуемой цепи, в цепЬ отрицательной обратной связи включен конденсатор, о т л и ч a torn и й с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены генератор гармонических колебаний, состоя- ⁹ щий из LC -генератора с параллельным колебательным контуром и повторите ля напряжения, трансформатор, формирователь импульса, переключатель, конденсатор, интегратор, управляемое сопротивление, резистор и неинвертирующий усилитель, причем выход генератора гармонических колебаний подсоединен к первичной обмотке трансформатора, первому входу формирова- теля импульса и к входу измерительной цепи, выход которой подсоединен к второму входу формирователя импульса и первому входу.переключателя, вы ход которого через конденсатор под соединен к колебательному контуру

   LC -генератора, а выход формирователя импульса подсоединен к интеграто- ру, выход которого соединен с управляющим входом управляемого сопротивления, один вывод которого соединен с вторичной обмоткой трансформатора, а другой вывод - с входом неинвертирующего усилителя, выход которого соединен с вторым входом переключа теля, и через резистор - с инвертирующим входом операционного усилителя измерительной цепи.

   ТОШ II

   1 1145302 2