Мост для измерения параметров трехэлементных двухполюсников

(21) 3629720/24-21 (22) 02. 08.83 (46) 07,08,85. Бюл (72) М.М.Зинин (71) Куйбышевский железнодорожного (53) 621.3 17.799(0 (56) Авторское сви Ид 945805, кл, С 0Авторское свиде У 949517, кл. С 0Авторское свиде У 938167, кл. С 0 Р 2 институт инжетранспорта88.8)детельство СС1 Н 17/10,тельство СССР1 К 17/10, 1тельство СССР1 К 17/10,. 1 81. в 3. Мостщ и й солнен вальных к ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ М АВТОРСКОМУ СВ(54)(57) 1. МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ, содержащий генератор, клеммыдля подключения объекта измерения,ключ, два резистора, два переменныхрезистора, конденсатор и три операционных усилителя, первые входы которых соединены с первыми выводамипервого и второго резисторов и с первым выводом первого переменного резистора соответственно, а вторые входы соединены с общей шиной,-в цепьотрицательной обратной связи второго операционного усилителя включенконденсатор, в цепь отрицательнойобратной связи третьего операционного усилителя включен второй переменный резистор,выходы второго и третьегсоперационных усилителей подключенык соответствующим входам сумматора,выход которого соединен с первымвходом дифференциального усилителя,второй вход которого соединен свыходом первого операционного усиБО 1171721 А лителя, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены частотомер, регулируемый фазовращатель, детектор, блок управления, фазовый детектор, причем выход генератора соединен с входом частотомера, входом блока управления, опорным входом фазового детектора и входом регулируемого фазовращателя, выход которого соединен с входом ключа, выход которого соединен с вторыми выводами первого и второго резисторов и вто. рым выводом первого переменного резистора, в цепь отрицательной обратной связи первого операционного усилителя включены клеммы для подключения объекта измерения, выход первого операционного усилителя соединен с первым входом детектора, к второму входу которого и управляющему входу ключа подключен выход блока управления, выход дифференциального усилителя соединен с входом фазово го детектора.2, Мост по и, 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что детектор содержит интегратор, нуль-индикаторд которого соединен сР дом детектора, управляющий вход ключа соединен с вторым ходом детектора, а выход ключа - с входом интегратора, выход которого соединен с входом нуль-индикатора,Ъпоп. 1, отличаю я тем, что генератор вып виде источника синусоид олебаний.Изобретение относится к электро- измерительной технике, а именно к мостовым цепям, и может быть использовано в автоматике, телемеханике, связи, 5Целью изобретения является расширения функциональных возможностей за счет измерения параметров трех- элементных двухполюсников на дискретных заранее задаваемых частотах.На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит генератор синусоидальных колебаний, выход ко 15 торого соединен с частотомером 2, регулируемым фазовращателем 3, блоком 4 управления, Регулируемый фазовращатель 3 соединен с ключом 5, к управляющему входу которого подклю. чен выход блока 4 управления, Выход ключа 5 через первый резистор 6 соединен с входом первого операционного усилителя 7, в цепь отри цательной обратной связи которого включен объект 8 измерения. Выход первого операционного усилителя 7 соединен с входом детектора 9, реагирующего на наличие переходного процесса, и с первым входом дифференциального усилителя 10. Первый переменный резистор 11 соединен с входом второго операционного усилителя 12, в цепь отрицательной обратной связи которого включен 35 конденсатор 13. Выход второго операционного усилителя 12 соединен с первым входом сумматора 14, выход которого соединен с вторым входом дифференциального усилите.- 40 ля 10, выход которого соединен с входом фазового детектора 15, опорный вход последнего соединен с выходом генератора 1. Второй резистор 16 соединен с входом третье 45 го операционного усилителя 17, в цепь отрицательной обратной связи которого включен второй переменный резистор 18, Выход третьего операционного усилителя. 17 подклю чен к второму входу сумматора 14. Резисторы 11 и 16 подключены к выходу ключа 5. Детектор 9, реагирующий на наличие переходного процесса, содержит ключ 19, под ключенный к выходу первого операционного усилителя 7, а также к блоку 4 управления, интегратор 20, соединенный с ключом 19, и нуль-ин дикатором 21.Рассмотрим работу устройства на примере измерения параметров нерезонансных трехэлементных двухполюсников. Операторное сопротивление объекта измерения задается выражанием Р+ В2(р) = Кгде К, , й - масштабный коэффициент- полюс и нуль ойераторного сопротивлениясоответственно;Р - комплексный параметр;и - О, + 1Рассмотрим случай п=О.Генератор 1 синусоидальных колебаний выдает напряжение 15= П з 1 п ы ,где Пп, - амплитуда;Я ; круговая частота.В момент перехода Б(1) черезнуль блок 4 управления открываетключи 5 и 19. На выходе ключа 5получают напряжение О= К Б здп (са+ Р ),где К - коэффициент пропорциональности, вносимый фазовращателем 3 и ключом 5;сдвиг фазы, задаваемый регулируемым фазовращателем 3,Тогда на выходе операционногоусилителя 7 получают напряжение Бю Кл Р здп+ юсов.2 Я Р+ 2 Р+ Й БщК,л = зз.псф К кРФж Кб9)+аюсСк Ф -х з 1 п(ц 1+ 8)+е ф 1 оС + ения рес значени зистора с 180 + агсСф - ,Следовательно, состоит из двух с дальной, соответс ие УИ)их-синусои.становивнапряж ставля вующе1171721 шемуся режиму, и экспоненциальной, соответствующей переходному режиму;С помощью регулируемого фазовращателя 3 изменяют сдвиг фазы д до тех пор, пока не исчезнет переход ный процесс в объекте 8 измерения.Этопроизойдет при выполнении равенства (первое условие равновесия) 10. 1 О,П = К, К К, Сов р ( К -.,.6где К - коэффициент пропорциональ"сности, вносимый фазовымдетектором 15 по синфаз ному каналу.Регулировкой сопротивления резистора 18 сводят Ус к нулю, откудаполучают второе условие равновесия(2 выходсигнал азового атурно олучаю в ектор ИС 1 кп ф), где К иональ зов О вадра резиси полу- ия т а ции за конечное число периодов 35 равен нулю, а от экспоненциальной функции нет. Таким образом, регулировкой регулируемого фазовращателя получают нулевой сигнал на выходе нуль-индикатор 21, после чего опре деляют по назаначению круговой частоты Я , измеренной частотомером 2, по полученному сдвигу фаз Ч" из за висимости (1) полюс операторного сопротивления объекта 8 измерения, 45Тогда на выходе дифференциальноилителя 10 п учают напряжеЫся КиИз 2 и ловия раведелена вестно извесия (1)стотомером О к 8 К 6 К(д 2 С.разом, пК,06, 8ой часто рам изм ъекта 8 ы Таким ерени ол го усние а о я сирова ПК еЛК ЗЯ я 1 1 ц елен е необходимос араметров объ могут быть п и В случК, 1 Сния онизначениямУстройры резона а зм дсчит по К, М, В,тво может измерять сных трехэлементных 1ба рамет ухпоя с внач г ени1,нач резисторов 18; люсник не явл ос. ие ем едовател конденсатора П (С) =з.п ( КП ПК . Рй Б,КРф о К 6Х% з 1 п (сд +6),Таким образом, отсутствие переходного процесса в измерительной цепипозволяет получить первое, условиеравновесия и, кроме того, позволяетпровести измерение на одной фиксированной частоте Я ,Через заранее заданное число периодов колебания блок 4 управлениязакрывает ключи 5 и 19, при переходе через нуль синусоидального напряжения 01(С) . При наличии переходного процесса выходной сигналинтегратора 20 отличен от нуля, таккак интеграл от синусоидальной финкК - коэффициент пропор - ациональности, вно симый дифференциальным усилителем На синфазном выходе фазовогодетектора получают сигнал К- Иц,= К, К,КНь.п ЯКй+Ы коэффициент пропо ности, вносимый ф детектором 15 по турному каналу. Регулировкой сопротивлени а 11 сводят Ь Б к нулю т третье условие равнове содержащих резисторов,щихся параллельным либо ьным соединением элемен1171721 элементом, он должен быть включен на вход операционного усилителя 7, в цепь отрицательной обратной связи которого включен резистор.юСоставитель В.Семенчукшкина Техред Т.Фанта Корректор С.Черн едакто 56/37 Тираж 748ИИПИ Государственного к о делам изобретений и 5, Москва, Ж, Раушс ЗаказВ г. Ужгород, ул. Проектн"Патен Филиал В случае, если измеряемый резонансныйдвухполюсник является соединениемпоследовательно включенных элементов,соединенных параллельно с третьим 5 Подписномитета СССРткрытийая наб, д, 4/5