Преобразователь комплексной проводимости

 

О П И С А Н И Е 3695!2

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства X

Заявлено 18Х111.1969 (Р 1356253/26-9) М. Кл. G 01г 27/02 с присоединением заявки М

Приоритет

Опубликовано 08.11.1973. Бюллетень Л 10

Дата опубликования описания 2!.1 .!973

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УД К 621.317.73(088.8) Автор изобретения

Н. Я. Самойлов

Заявитель

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОМПЛЕКСНОЙ ПРОВОДИМОСТИ

В ПРОПОРЦИОНАЛЬНОЕ ЕЙ ПЕРЕМЕННОЕ

КОМПЛЕКСНОЕ НАПРЯ)КЕНИЕ

Изобретение относится к области измерения параметров комплексного сопротивления, Известен преобразователь комплексной проводимости в пропорциональное ей переменное комплексное напряжение, предназначенный для использования в приборе, измеряющем составляющие этой проводимости и имеющем систему формирования мантисс и порядков результатов измерения, содержащий генератор опорного напряжения, усилитель, охваченный с помощью образцовой проводимости цепью отрицательной обратной связи, и нулевую шину, объединяющую генератор и усилитель.

Недостатком известного устройства является нелинейность преобразования.

С целью линеаризации функции преобразования в предлагаемом преобразователе в цепь обратной связи усилителя дополнительно введены корректирующие ветви, каждая из которых содержит последовательно соединенные управляемые переменные проводимости, соответствующие определенным составляющим измеряемой комплексной проводимости, и управляемые переменные делители напряжений, причем управляющие входы переменных проводимостей соединены с соответствующими выходами обратного кода системы формирования мантисс, а упра вляющие входы переменных делителей — с соответствующими выходами системы формирования порядков отсчета.

На чертеже дана схема предлагаемого устройства.

5 Устройство содержит генератор 1 опорного напряжения ео с частотой ото, объект 2 преобразования у„, имеющий, например, емкостной характер у =jcoCpg„. усилитель т с отрицательным коэффициентом усиления К и вход10 ной проводимостью 4 — у„, образцовую проводимость 5 — уоо обратной связи, дополнительные магазин б активной проводимости уо=до и магазин 7 емкостной проводимости ут=1бтСт со средствами 8 и 9 коммутации, делители 10 и 11 напряжения, например, трансформаторного типа с коэффициентом передачи а и b и средствами 12.и 18 их регулирования.

При стабилизации величины полной проводимости, подключенной по входу усилителя

8, статическая погрешность преобразования неизменна при любых значениях, составляющих у,. Обозначив через У„и (1„, входное

25 и выходное напряжения усилителя 3 и через

У вЂ” Унх + Уос + Ун + Ун + Ут> полную проводимость, подключенную к его входу, выходное напряжение усилителя (пре30 образователя) составляет

3$9Я 2

1—

1 ос!1

= — е, . (1+ о,), 1 ос

ГДЕ Ов = — — Стат:1ЧЕСКаЯ ОШНб. а 11РЕОбРаУоо зования.

Поскольку проводимости у»о и g«» коэффициент усиления К можно считать неизменными, то вариации величины бв определяются суммой переменных компонент у полной проводимости у

У Ух+Ув+У7

Постоянства ошибки статизма можно до стичь, стабилизировав величину у у = R, (у ) + jl (у ) = const. или

R,(у ) = g + g, = const

1 (у ) = С„+ С, = const

Параметры д„и Сх заранее не известны, поэтому предварительно установить какими должны быть величины g6 и С7 невозможно, ОдНаКО ИНфОрМацИя О gÄ 11 Сх ОтОбражаЕтСя по мере отработки измерительной системы прибора, в составе которого работает преобразователь, в отсчетно»1 устройстве. Используя код содержимого этого отсчетного устройства (при цифровом представлении результатов), можно осуществить оперативное управление магазинами б и 7 проводимостей таким образом, что условия (1) выполняются прп правильных отсчетах величин С, и g, при этом взаимная коррекция преобразователя, вырабатывающего напряжение U„„„„„è измерительной системы, использующей это напряжение для определения величин С, и о„. осуществляется в динамике, и к моменту завершения цикла измерения величина о, приобретет наперед известное значение, а в отсчетном устройстве формируются правильные результаты измерения, в которых величину о, учитывают аппаратурно, как неизменный фактор.

Величины д„и Сх могут изменяться на несколько порядков, Соответствующее изменение порядков эффективных проводимостей магазинов б и 7 при неизменных наборах этих магазинов достигается в схеме за счет подключения их к выходам автотрансформаторных делителей 10 и 11 напряжения, коэффициенты передачи которых могут превышать единицу. Если, например, обозначить через а коэффициент передачи делителя 10, связанный с магазином б активной проводимости, то эффективная проводимость магазина со стороны входа усилителя 8 соста1вляет

g6 ф — (1 Йк) g„ где д6- — <1бсо,11опгая Вели!111н11 нк.!к!1ен11ои и магаз11не б нрово, .пмости.

Лналогично, эффекп1вная проводимость магазина 7

Ст = (1 — ок) С„ где С-, — абсолютная величина включенной в магазине 7 проводимости (коэффициент К передачи усилителя отрицателен).

10:"арактер законов управления делителями

10 и 11 напряжения и магазинами б и 7 проводимостей со стороны отсчетного устройства измерительной системы определяется из условий (1)

gx+ g, = const.

Обозначим (2) 25

Если сумма двух переменных величин есть величина постоянная, то порядок этих величин одинаков, откуда

45 р = 1 — ак и

Таким образом, каждому значению порядка

1 заранее сопоставляется определенная величина а.

Кроме того, если сумма их мантисс неизменна, то

М +М = const.

При

Мд+М вЂ” 1 — p

М6 (1 — и) Мх

Последнее соотношение совпадает с опредех лением обратного кода величины М6 °

Таким образом, управление набором мага65 зина б осуществляется содержимым соответстх в

Ох "4 р я ел где М (1 — Р "— мантисса; а — порядок; о, — размерность величины д„.; и — число знаков в изображении мантиссы р — основание системы счисления.

Порядок а меняется в пределах от ао до ао 1„»,.„где ао — наименьший порядок, соответствующий низшему пределу измерения дх;

30 i = О, 1, 2......i„»„— номер текущего предела измерения.

Тогда и=ссц+1. В аналоги!ной форме представим проводимость магазш1а б а. = М6 р (1 — «) g- (3) где аб — порядок проводимостей в наборе магазина.

Необходимо, чтобы аб — — аo, тогда, подставив условие (2) и (3) в условие (1), получаем

М," р" . g,„+ (1 — ак) М р" g„= const.

369512

Прслмст изобрстсиия

С„+ Сч: COnat.

-Уос

7/

Ь»

Составитель А. Горбачев

Редактор Т. Морозова

Корректоры: А. Дзесова и Е. Миронова

Техред T. Курилко

Заказ 1082/б Изд. № 1259 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр, Сапунова, 2 вующего ем) отсчстного устройства по закону обратного кола.

К аналогичным результатам приводит Hllàлиз условия

Гсли т — число разрядов в изображении мантиссы C„;

Во — наименьший порядок величины, соответствующий низшему пределу ее измерения;

1 — номер предела измерения C„;

С,„— размерность емкости, тогда окончательное выражение величины статической погрешности предлагаемой схемы приобретет вид

Увх+Уос+»1+Р ) Р и ел+(1 Р ) Р Сел о,=

Из формулы следует, что статическая ошибка преобразования в пределах каждого поддпапазона (порядка) изменения величины д„ и

С„неизменна. Такая ошибка может быть скомпенсирована в измерительной системе прибора, как систематическая погрешность.

Преобразователь комплексной проводимости в пропорциональное ей переменное комп5 лексное напряжение, предназначенный для использования в приборе, измеряющем составляющие этой проводимости и имеющем систему формирования мантисс и порядков результатов измерения, содержащий генератор опор10 ного напряжения, усилитель, охваченный с помощью образцовой проводимости цепью отрицательной обратной связи, и нулевую шину, объединяющую генератор и усилитель, от,чичаюи1ийся тем, что, с целью линеаризации

15 функции преобразования, в цепь обратной связи усилителя дополнительно введены корректирующие ветви, каждая из которых содержит последовательно соединенные управляемые переменные проводимости, соответст20 вующие определенным составляющим измеряемой комплексной проводимости, и управляемые переменные делители напряжений, причем управляющие входы переменных проводимостей соединены с соответствующими вы25 ходами обратного кода системы формирования мантисс, а управляющие входы переменных делителей — с соответствующими выходами системы формирования порядков отсчета.