Преобразователь относительных отклонений составляющих комплексного сопротивления

 

Изобретение относится к области : автоматического измерения и может быть использовано при построении систем автоматического контроля технологических процессов, параметров сред, систем технической диагностики и т.д. Цель изобретения - повышение быстродействия. Преобразователь содержит образцовый резистор 2, масп1табные усилители 3 и 6, сумматоры 9 и 10, генератор 11 синусоидального напряжения, фазосдвигающую цепь 12 и фазочувствительный детектор 13. Введение масштабных усилителей 4 и 5, операционного усилителя 7, сумматора 8, фазочувствительного детекто ра 14 позволяет осуществить преобразование относительных отклонений составляющих комплексного сопротивления от их номинальных значений . Достоинством хстройства являются его высокие точность и быстродействие , возможность использования его в следящем режиме ра боты, относительная простота построения. 1 ил. с (Л to Од П /3 ю Т

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК ц11 g G 01 R 17/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЬЭ

4ь

Cb

С0

К) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3691391/24-21 (22) 09.01. 84 (46) 23.07.86. Бюл. У 27 (71) Рязанский радиотехнический институт .(72) В.А.Антипов, В.Д.Бурлаков, В.В.Елисеев,В.П.Мелехин,В.С.Петров и М.И.Фролин (53) 621.317. 733 (088.8) (56) Гаврилюк М.А., Соголовский В.П.

Электронные измерители R, L С.

Львов: 1978, с.59,60, Авторское свидетельство СССР

У 938166, кл. G 01 R 17/10, 1980. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОТНОСИТЕЛЬНЫХ

ОТКЛОНЕНИЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОГО

СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области автоматического измерения и может быть использовано при построении систем автоматического контроля тех„„Я0„„1246012 А1 нологических процессов, параметров сред, систем технической диагностики и т.д. Цель изобретения — повышение быстродействия. Преобразбватель содержит образцовый резистор 2, масштабные усилители 3 и 6, сумматоры 9 и 10 . генератор 11 синусоидального напряжения, фазосдвигающую цепь 12 и фазочувствительный детектор 13. Введение масштабных усилителей 4 и 5, операционного усилителя 7, сумматора 8, фазочувствительного детектора 14 позволяет осуществить преобразование относительных отклонений составляющих комплексного сопротивления от их номинальных значений. Достоинством устройства являются его высокие точность и быстродействие, возможность использования его в следящем режиме работы, относительная простота построения.

1 ил.

1 12460

Изобретение относится к автоматическому измерению составляющих комплексного.сопротивления и может быть использовано при построении систем автоматического контроля технологи5 ческих процессов, параметров сред, систем технической диагностики и измерителей параметров комплексных сопротивлений.

Цель изобретения — повьппение быстродействия преобразователя относительных отклонений составляющих комплексного сопротивления за счет совмещения во времени процесса преобразования по обеим составляющим комплексного сопротивления,.

На чертеже представлена схема преобразователя относительных отклонений составляющих комплексного сопротивления.

Схема содержит измеряемый объект

1, образцовый резистор 2, первый масштабный усилитель 3, четвертый масштабный усилитель 4, третий масштабный усилитель 5, второй масштабный усилитель 6, операционный усилитель 7, третий сумматор 8, первый сумматор 9, второй сумматор 10, генератор 11 синусоидального напряжения, фазосдвигающая цепь 12, первый фазочувствительный детектор 13, второй фазочувствительный детектор

14, причем первая клемма для подключения измеряемого комплексного сопротивления и первый вывод образцового резистора объединены и под35 ключены к. входу операционного усилителя 7, выход, которого подключен к первым входам первого и второго фазочувствительных детекторов и к входу третьего масштабного усилителя 5, выход которого подключен к первым входам первого 9 и второго

10 сумматоров, выход генератора 11 синусоидального напряжения подключен к второму входу первого сумматора 9, к входу фазосдвигающей цепи 12, к входу четвертого масштабного усилителя 4 и к второму входу первого фаэочувствительного детектора 13, выход которого является первым выходом преобразователя, выход фазосдвигающей цепи 12 подключен к второму входу второго сумматора 10 и к второму входу второго фазочувствительного детектора 14, выход которого является вторым выходом преобразователя, вторая клемма для подключения измеряемого ком12 2 плексного сопротивления подключена к выхоцу третьего сумматора 8, первый вход которого подключен к выходу первого масштабного усилителя 3, вход которого подключен к выходу первого сумматора 9, второй вход третьего сумматора 8 подключен к выходу второго масштабного усилителя, вход которого подключен к выходу второго сумматора 10, второй вывод образцового резистора подключен. к выходу четвертого масштабного усилителя 4.

Устройство работает следующим образом.

Устройство, за исключением фазочувствительных детекторов 13 и 14 представляет собой двуплечий автобалансный мост. Первый, второй и третий масштабные усилители 3, 6 и 5 и первый, в горой, третий сумматоры 9 10 и 8 образуют цепь обратной связи операционного усилителя 7, причем за счет инверсии входного сигнала данным усилителем эта обратная связь является отрицательной. Усилитель 7 собран на стан дартном операционном усилителе, обладаюшем высоким коэффициентом усиления в разомкнутом состоянии и за счет наличия отрицательной обратной связи — высоким входным сопротивлением. Поэтому токи Х,» и I, протекающие через измеряемое комплексное сопротивление и образцовое сопротивление соответственно практически не ответвляются во входную цепь усилителя 7. Неинвертирующий вход усилителя 7 потенциально заземлен. Поэтому за счет высокого коэффициента усилителя 7 в разомкнутом состоянии и наличия отрицательной обратной связи, охватывающей этот усилитель, любой отличный от нуля потенциал точки оединения измеряемого и образцового резисторов мгновенно компенсируется напряжением обратной связи, так как отличие от нуля потенциала этой точки может быть обусловлено лишь различием токов Т» и I,, то наличие отрицательной обратной связи приводит к выравниванию токов

Ix и Io, те.

Х„ = I0 (1) .

Запишем уравнение (1) в развернутом ниде с учетом схемной реализации преобразователя: . « д (K3U» +Uо )+Kg (K3U4 -j Uo) К20о

Е„+ аЕ„К

2460.12 4 и I как суперпозицию уравновешиваний по активной и реактивной составляющим данных токов. Поэтому уравнение (4) можно представить как систему следующих двух уравнений: (5) . где К„ г

К„ (6, ряемого комплексного сопротивления, R — сопротивление образцового ь резистора, U — выходное напряжение генератора синусоидального напряжения, — напряжение на выходе фазосдвигающей цепи 12;

U — выходное напряжение операе ционного усилителя 7.

Знаки суммирования "+" в числителе левой части уравнения (2) реали- зуются сумматорами 8-10. Комплексный характер напряжения-U обусловлен наличием активной и реактивной составляющих.измеряемого комплексного сопротивления, причем 0 можно представить в виде .1 (3) где Ов, — составляющая Б, совпадающая по фазе с напряжением U

Ц„, — составляющая U квадратурная с напряжением U, .

Так как схема преобразователя в рабочем диапазоне линейна с учетом выражения (3) от уравнения (2) путем простейших преобразований переходим к следующему уравнению: (8) 25

Rî (12) Е 1В

3 1 коэффициент передачи первого масштабного усилителя 3; коэффициент передачи четвертого масштабного усилителя 4; коэффициент передачи третгкего масштабного усилителя 5; коэффициент передачи второго масштабного усилителя 6; номинальное значение измеряемого комплексного сопротивления, абсолютное отклонение от номинального значения изме(4) уя ) 3 „" " - 3 "4 "4R а

В рабочем диапазоне для предлагаемого преобразователя коэффициенты передачи всех усилителей постоянны, поэтому для рассматриваемой схемы применим принцип суперпоэиции. Другими словами можно рассматривать пррцесс уравновешивания токов I>

В схеме преобразователя коэффи15 циенты усиления масштабных усилителей 3 и 6 выбираются в соответствии с номинальными значениями активной и реактивной составляющих измеряемого комплексного сопротивления, причем выбираЮт (2„) (7)

R о

При этом путем преобразования можно перейти к следующей системе уравнений:

ЗО (K„+Kñ Urer Кз R L к) K„Uî где 1К (Z„) =

Е х

35 I (ЬZ — относительные отклонения к Д .от номинальных значений активной и реактивной составляющих измеряемого комплексного сопротивления соответственно.

Из уравнений (9) и (10) с учетом (7) и (8) получаем ц„- Я вЂ” ав., к,1; (s>)

45 (4 з

Схемы фаэочувствительных детекN торов 13 и 14 чувствительны к тем составляющим напряжения, подаваемого на их первые входы, которые синфаэны с напряжениями, поступающими на их вторые входы. С выходов фазочувствительных детекторов снимаются напряжения постоянного тока и так как на второй вход детектора 13 подается напряжение Up синфазное

1246012 6 что, с целью повышения быстродействия преобразования за счет совмещения во времени процесса уравновешивания по обеим составляющим комплексного сопротивления, в него введены два фазочувствительных детектора, третий и четвертый масштабные усилители, третий сумматор, операционный усилитель, причем первая клемма для подключения измеряемого комплексного сопротивления и первый вывод образ- . цового резистора подключены к инвер1 (К +К )К, "*" (14) тирующему входу операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, а выход подгде К вЂ” коэффициент передачи по

Э напряжению фазочувствительных детекторов.

Напряжения, определяемые уравнениями (13) и (14) являются выходными напряжениями преобразователя и, как видно из приведенных формул, они пропорциональны относительным отклонениям от номинальных значений составляющих комплексного ключен к первым входам первого и вто рого фазочувствительных детекторов и к входу третьего масштабного усилителя, выход которого подключен к первым входам первого и второго сумматоров, выход генератора синусои20 дального напряжения подключен к вторым входам первого сумматора и первого фазочувствительного детектора и.к входу фазосдвигающей цепи, выход которой подключен к вторым входам сопротивления.

Таким образом, с помощью пред— лагаемого устройства можно осуществить одновременное преобразование относительных отклонений составляювторого сумматора и второго фазочувствительного детектора, второй вывод образцового резистора подключен к выходу четвертого масштабного усилителя, вход которого подключен к

30 щих комплексного сопротивления и от их номинальных значений. Достоинствами устройства являются его высокие точность и быстродействие, возможность использования в следящем режиме работы, относительная простота построения. выходу генератора синусоидального напряжения, вторая клемма для подключения измеряемого комплексного

Формула изобретения

Преобразователь относительных отклонений составляющих комплексного сопротивления, содержащий генератор синусоидального напряжения, клеммы для подключения измеряемого комплексного сопротивления, образцовый резистор, два сумматора, два масштабных усилителя, фазосдвигающую цепь, отличающийся тем, комплексного сопротивления.

Составитель В.Семенчук

Редактор Н„Яцола Техред О.Сопко . Корректор С.Шекмар

Заказ 3995/38 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 с U а на второй вход детектора

14 — напряжение -jU, совпадающие по фазе с - j tJ> „, b o Hbie Hanpsжения соответствующих детекторов пропорциональны синфазной UF qq u квадратурной П „ составляющим выходного напряжения U операционного усилителя 7.

4О

45 сопротивления соединена с выходом третьего сумматора, первый вход которого подключен к выходу первого масштабного усилителя, вход которого подключен к выходу первого сумматора, второй вход третьего сумматора подключен к выходу второго масштабного усилителя, вход которого подключен к выходу второго сумматора, выходы фазочувствительных детекторов соединены соответственно с двумя выходами преобразователя относительных отклонений составляющих