Мост для измерения параметров пятиэлементных двухполюсников

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 R 17/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

-13

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21). 4010900/24-21 (22) 17. 12. 85 . (46) 30.04.87. Бюл. II 16 (71) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) М.M.Зинин (53) 621.317.733 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1147986, кл. G 01 R 17/10, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 938167, кл. G 01 R 17/10, 1980. (54) МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ПЯТИЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ

„„SU„„1307354 А 1 (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к мостовым устройствам, и может быть использовано в автоматике, телемеханике, связи. Введение в мост для измерения параметров пятиэлементных двухполюсников операционных усилителей

1.6, 20, переменных резисторов 13, 14, 17 и конденсаторов 15, 19, а также новых электрических связей между функциональными элементами повьппает точность и быстродействие измерения эа счет учета дополнительных элементов и раздельного зависимого уравновешивания . 1 ил.

1 13073

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к мостовым устройствам, и может быть использовано, например, в автоматике, телемеханике, связи. 5

Цель изобретения — повьппение точности и быстродействия измерения путем учета дополнительных элементов и раздельного зависимого уравновешивания. 10

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, который через резистор 2 соединен с входом опе- 15 рационного усилителя 3, в цепь отрицательной обратной связи которого включен объект 4 измерения. Выход операционного усилителя 3 соединен с входом сумматора 5. Генератор 1 прямо- 20 угольных импульсов через резистор 6 соединен с входом операционного усилителя 7, в цепь отрицательной обратной связи которого включен переменный резистор 8. Выход генератора 1 прямо- 25 угольных импульсов через ключ 9 и переменный резистор 10, соединенный последовательно с конденсатором 11 подключен к входу операционного усилителя 12, в цепь отрицательной обратной связи которого включен переменный резистор 13. Выход операционного усилителя 12 подключен к сумматору 5. Выход генератора 1 прямоугольных импульсов через ключ 9 и через 35 переменный резистор 14, включенный последовательно с конденсатором 15, подключен к входу операционного усилителя 16, в цепь отрицательной обратной связи которого включен пере- 40 менный резистор 17. Выход операционного усилителя 16 соединен с сумматором 5, выход последнего соединен с нуль-индикатором 18 и через конденсатор 19 с входом операционного усили- 45 теля 20, в цепь отрицательной обратной связи которого включены последо вательно соединенные резистор 21 и переменный конденсатор 22. Выход операционного усилителя 20 соединен с 50 детектором 23, служащим для определения экспоненциальной формы переходного напряжения. Выход сумматора 5 через ключ 24 соединен с выходом операционного усилителя 20. Объект измере- 55 ния содержит активные сопротивления (резисторы) 25 — 27 и индуктивности

28 и 29.

54 2

Устройство работает следующим образом.

Сначала ключи 9 и 24 размыкают.

При подаче прямоугольных импульсов генератором 1 прямоугольных импульсов на выходе сумматора 5 получают напряжение 25 2

2ь — — e

Е Е В. гс "28 R2e 2

U< (t) = R Rs+E +E

Rz 27 Re Е2 P-2. где Š— амплитуда прямоугольных импульсов; — сопротивление резистора 2;

Re — сопротивление резистора 6;

R8 - сопротивление резистора 8;

R2 — сопротивление реэистрра 27;

Rz< — сопротивление резистора 25;

R2e — сопротивление резистора 26;

L — индуктивность 28;

Е29 — индуктивность 29% — время.

После затухания переходного процесса на выходе сумматора 5 получают напряжение

Е Е

u ()=--R — --Г

5 Р, 27 R 8

Регулировкой резистора 8 добиваются равенства нулю U (). Для индикации используют нуль-индикатор 18, откуда получают первое условие равновесия

R = — R

Rz (1)

27 Re

Тогда на выходе сумматора 5 с учетом

ŠŠ— R — — R =0

К,2 R,8= получают напряжение ь

П () 25 28 + 26 1 2е

Изображение по Лапласу U< (t) задается выражением

Е 1 1

И (Р)= — (R — — +R- — — — .

R2 2 Rzg ze Rzi

Р+ — Р+

L2g L 2y

На выходе операционного усилителя

20 получают напряжение Uzo(t), изображение по Лапласу которого

U (P)= — (R — — -+К2 )R С (P+

Е 1 1

20 R2 25 RZg Ь КР 21 М

Р+ — — Р+ 2В 2

+ — — — ) Щ „

7354 2ь

Е К,ь "29

+ — — е

1 1Ь Р

К 11

Е R а — — -- х

К1о

v (t)= — к

"г

К 2Р

Кг аР

1о gg и С

Поскольку

3 13О где К „ — сопротивление резистора 21;

С,9 — емкость конденсатора 19;

С22- емкость конденсатора 22.

Очевидно, напряжение V„(t) содержит две экспоненциальные составляющие и кратковременный скачок напряжения .

U (t) = — R. С й)+(- — — — — -)х

Е г 1 Rzs

К 2«9 С К, 1.„

22- 21

R2f 2ь

- — t 1 хд е гв +(-- — — -)R е ь ).

L 1 Rzc

C2ZRZg 1 29

Длительность кратковременного скачка напряжения Pt) значительно меньше, чем постоянные времени экспонент.

Регулировкой конденсатора 22 добиваются равенства

1 Rzf 1 RZ4 — — -= — -и — — -= — —, К„С,„1-2р К1 С 1, 1-29 где R„ 7e R< — сопротивления резисторов 10 и 14;

5 С11 и Срр — емкость конденсаторов

11 и 15.

Это возможно сделать, так как

R /T. и Кгь/1 гр определе"ы -р (2) и (3), С„ и С„ известны.

fg Тогда на выходе сумматора 5 получают напряжение

Е. г 1 Кгь

v (t)= — R с Р(t)+(— — — — — -)x го RZ 2 19(С22К21 1 29 2ь 30

xRz„e "

Наличие в составе V»(t) только одной экспоненциальной составляющей фиксируют с помощью детектора 23, служащего для определения экспоненци- 35 альной формы переходного напряжения.

При дальнейшем изменении С получают

1 Кгь

С RZ„LZ9

Момент равенства определяют анало,гично предыдущему случаю (3) Е г 1 Кгр

И (t)= — К С Ь ()+(— — - — — -)х

20 R2 21 19 2z Rz1 " 2s

- — 1

"ze

Затем замыкают ключи 9 и 24. Выставляют значение сопротивлений резисторов 10 и 14 таким образом, чтобы выполнялись равенства: (2) гО

С2Р „T ZS

Тогда на выходе операционного усилителя 20 получают напряжение, содержащее одну экспоненциальную составляющую и кратковременный скачок напря- г5 жения

1 Rzy 1 Кгь — — -= — -и — — -=

К,уС11 гр R/4 ye L29 то при равенстве К2р Кг=К1р/В„,, достигаемом регулировкой R на выходе сумматора 5 получают напряжение, содержащее одну экспоненциальную составляющую, что фиксируют с помощью детектора 23. Отсюда получают четвертое условие равновесия

Р К =33. (4)

1О

Пятое условие равновесия получают из равенства нулю сигнала на выходе сумматора 5, которого добиваются регулировкой переменного резистора 17, и фиксируют с помощью нуль-индикатора 18:

К2Ь R47 К 17 — -= — — или R =К вЂ” —.

Ки ь 2К (5) Введение двух операционных усилителей, детектора, служащего для установления экспоненциальной формы переходного напряжения, резисторов и конПо трем измеренным элементам К

Кг, Кг имеется раздельный отчет (1), (4), (5), а значения 1.2 и 1.29 легко получить из выражений (2) и (3)а Для проведения измерения необходимо осуществить семь регулировочных операций, т.е. имеет место раздельное за,висимое уравновешивание. При измерении параметров двухполюсника, дуального рассмотренному, необходимо объект измерения подключить к входу операционного усилителя 3, а постоянный резистор 2 включить в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 3. денсаторов позволило проводить измерения пятиэлементных двухполюсников, соответствующих канонической форме

Форстера.

Мост для измерения параметров пятиэлементныхдвухполюсников,содержащий генератор прямоугольных импульсов,первый выход которого через первый резистор соединен с первым входом первого операционного усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен первый переменный резистор, при этом выход первого опарационного усилителя соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго операционного усилителя, третий операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включены последовательно соединенные второй резистор и переменный конденсатор, второй переменный резистор, первый конденсатор, нуль-индикатор, два ключа, при этом второй выход генератора прямоугольных импульсов, второй вход первого операционного усилителя, первые входы второго и третьего операционных усилителей соединены с общей шиной, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерения за счет учета дополнительных элементов и раздельного зависимого уравновеши-. вания, в него введены четвертый и пятый операционные усилители, третий, Составитель В.Семенчук

Техред А.Кравчук Корректор M.Øàðoøè

Редактор С.Лисина

Заказ 1627/44 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ио делам изобретений и открытий

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

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

5 1307354 6 четвертый и пятый переменные резисторы, второй резистор, второй и третий конденсаторы, при этом первый вход четвертого операционного усилителя

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 5 соединен .с первой клеммой для подключения объекта измерения и через третий резистор — с первым выходом генератора прямоугольных импульсов, выход четвертого операционного усилителя

10 соединен с второй клеммой для подключения объекта измерения и с третьим входом сумматора, к четвертому входу которого подключен выход пятого операционного усилителя, выход сумматора

15 соединен с входом нуль-индикатора, через первый ключ — с входом детектора, к которому также подключен выход третьего операционного усилителя, и через второй конденсатор — с вторым входом третьего операционного усилителя, второй вход второго операционного усилителя через последовательно соединенные первый конденсатор и второй переменный резистор и первый вход

25 пятого операционного усилителя через последовательно соединенные третий конденсатор и третий переменный резистор соединены и через второй ключ подключены к первому выходу генерато39 ра прямоугольных импульсов, в цепи отрицательной обратной связи второго и пятого операционных усилителей соответственно включены четвертый и пятый переменные резисторы, вторые вко35 ды четвертого и пятого операционных усилителей соединены с общей шиной.