Способ формирования сигналов для преобразования параметров пассивных нерезонансных двух-или трехполюсников

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ, СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 27 0(5)4 С ИСАНИ ЕТЕ ЕТЕЛ ВТОРСНОМ,(56) Авторское свидетельство СССР:Иф 451020, кл. С 01 К 27/00, 1974.2, АпаСуй 1 саЕ сЬеп)зажгу,чоО 47У 6, Иау 1975, р. 876-879. ть по которому полюсник, явл ъектом, непре ное или медле ательное напрн иис но мени е напряжен т полярностределяют, тивления значениеисходя из зсследуемоготавляющей п торого оп чения сопро-.бъекта переменной со протекающ объект, а тавляющей лного тока,ледуемыйтоянной сос о ч и начение по полного то испол 54)(57) СПОСОЛОВ, ДЛЯ ПРЕОБПАССИВНЫХ НЕРЕ РЕХПОЛЮСНИКОВ вух- или трех сследуемым об одают постоян яющееся испыт дополнительн Б ФОРМИРОВАНИЯ СИГНААЭОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВЗОНАНСНЫХ ДВУХ- ИЛИ в качестве выходного сигнала, ол и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью упрощения преобразования иповышения точности, дополнительнонапряжение подают в виде периодической последовательности прямоуг ных импульсов постоянной частоты идлительности, причем в первую частпериода импульса на вход исследуемого объекта подают испытательноеи дополнительное напряжение, а вовторую часть периода - только испытательное напряжение,;при этом эначение полного тока, протекающего ч рез исследуемый объект, запоминают во второй части периода импульса и используют в качестве сигнала рассогласования для формирования значения дополнительного напряжения в первой части периода таким образом чтобы величина сигнала рассогласования была минимальной, причем зна чение переменной составляющей полного тока, протекающего через иссл дуемый объект, также используют в качестве выходного сигнала.50 Преобразователь параметров пассивных нерезонансных двухполюсников содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, ключи 2 и 3, источник 4 медленно меняющегося напряжения, сумматор 5, образованный операционИзобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано в полярографах ипотенциостатах, электролитическаяячейка которых может быть .представлена в виде схемы замещения, состоящей из сопротивления раствора,измеряемой проводимости, и емкости, возникающей на границе разделафаз, 1 ОЦель изобретения - упрощениепреобразования и повышение точности преобразования,В отличие от известного в предлагаемом способе на выход исследуемого объекта подают сумму двух(вместо трех) напряжений, способ нетребует проведения нелинейньм аналоговых операций деления или умножения. В результате этого достигается 2 Оупрощение способа и повышение еготочности, Так как .по предлагаемомуспособу запоминание сигнала рассогласования производят в то время,когда дополнительное напряжение не 25подают на исследуемый объект, а вовремя подачи дополнительного на.пряжения на исследуемый объект сиг"нал рассогласования не формируют,дополнительное напряжение не явля-ется напряжением положительной обратной связи, несмотря на то, что полярность его совпадает с полярностьюиспытательного напряжения. Поэтомуустройства, .реализующие предлагае 35мый способ, отличаются большей устойчивостью, большим быстродействием. В связи с тем, что по предлагаемому способу переменная составляющая полного тока, протекающего через исследуемый объект, используется в качестве выходного сигнала также, как и постоянная составляющаяполного тока, в устройствах, реализующих предлагаемый способ, просторешаются вопросы гальванической развязки.На чертеже представлена структурная схема преобразователя параметров пассивных нерезонансных двухполюсников, реализующего предлагаемый способ. ным усилителем 6 и резисторами 7-9, преобразователь 10 тока в напряжение, состоящий из операционного усилителя 11 и резистора 12, инвертор 13, состоящий из операционного усилителя 14 и резисторов 15 и 16, ре- гулятор 17, содержащий операционный усилитель 18 и образцовые элементы (резисторы, конденсаторы и их цепи) 19 и 20, исследуемый двухполюс" ник 21, состоящий иэ резисторов 22 и 23 и конденсатора 24, запоминающий элемент 25,выполненйый в виде конденсатора, разделительный конденсатор 26, трансформатор 27, регистрирующий блок 28.При этом выход генератора 1 подключен к управляющим входам ключей 2 и 3, выход исследуемого двухполюсника 21 через последовательно соединенные преобразователь 10 тока в напряжение, инвертор 13, первый ключ 2, запоминающий элемент 25, регулятор 17 и второй ключ 3 подключен к первому входу сумматора 5, второй вход которого подключен к источнику 4 медленно меняющегося напряжения, а вьмод - к входу исследуемого двухполюсника 21.Устройство работает следующим образом.Напряжение на выходе регулятора 17 используется в качестве дополнительного напряжения. Ключ .3 служит для образования импульсов дополнительного напряжения. Эти импульсы суммируются сумматором 5 с напряжением от источника 4 медленно меняющегося напряжения и далее поступают на вход исследуемого двухполюсника 21,В первой части периода импульса ключ 2 закрыт, а ключ 3 открыт. Если 1,= К - Р,то в это время пол 9 фное напряжение на выходе двухполюсника 21 где Е - значение напряжения на выходе источника 4 медленно меняющегося напряжения,Ь - значение напряжения на выходе регулятора 17.Во второй части периода импульса ключ 3 закрыт, а ключ 2 открыт. В это время полное напряжение на входе двухполюсника 21(6) Е+ -Ь2 д2 Кг Ф 125 2 йггВо вто ой части п(9)й,о а ключ 2- в первойчасти пеРиода, О - во второй части пе 25 15 Ютсюда риода,Постоянная составляющая напряже ния 0 на выходе инвертора 13 определяется по формуле (17). Переменную составляющую этого напряжения можно определить по формуле 2 О К=- -19(13) 3Полное напряжение 0 на входедвухполюсника имеет постоянную 0, ипеременную (11 составляющие,Если в течение периода импульсавремя открытого состояния ключей равно времени их закрытого состояния,то ЬЦ, =-Е.Я(4)1 Огде знак "плюс" в формуле 4 соответствует второй части периода импульса, а знак "минус" - первой части периода импульса,Полный ток 3 протекающий через 15исследуемый двухполюсник, также состоит из постоянной 1 и переменной+г, дЪ= ,+ 2 . (3)ггпу гз гггде- длительность импульса.Иапряжение на выходе инвертора13 определяется, по формуле Р ери д35 открыт, а,ключ 3 закрыт. В результате этого напряжение на конденсаторе 25 равно2Ь Я 0-.", (10) 4 о22 г 5 гг 15Это напряжение является напряжением рассогласования регулятора 17 и в установившемся режиме его значение не превышает погрешности регулирования. Поэтому. Ь 2 Ь (11) л л 1 Р,5 28 гг Ь гг 50(12)Если в качестве элементов 19 и 20 выбраны резисторы, то коэффициент передачи регулятора 17 4При этом напряжение на выходерегулятора Отсюда Ь Е Йгг 2 1 2 Р 15 фгг+ 231 22 )(15)й 16 232" 5 ("ггф "Н "гг Кг 16 25 то из (15) получаем формулу (12),Иэ формулы (9) с учетом (12) имеем 2 Г п" - в первой Я , частипериода, 0 - во второй / частипериода,Таким образом напряжение на выходе инвертора 13 можно Разложить на постоянную 02 и переменную 0 составляющие, причем102 1= 1 г б, (17)25 Предполагалось, что в течение периода импульса время открытого состояния ключей равно времени их закрытого состояния (или длительность первой части периода равна длительности второй части периода),. что соответствует скважности импульса Я = 2. В более общем случае Ц Ф 2. Можно показать, что в этом случае что совпадает с формулой (16) приЯ = 2.(18) и .(18 а) следует, что напряжение 11 и его составляющие не зависят от величины резистора 1 исследуемого двухполюсника, причемпостоянная и переменные составляющие этого напряжения эквивалентныпо информативному параметру. Нотак как переменная составляющаяпросто допускает осуществлениегальванической развязки, в качествевыходного параметра в данном примере выбрана переменная составляющаянапряжения О,которая отделяетсяот постоянной составляющей конденсатором 26, и далее через транс-,форматор 27 поступает на регистрирующий блок 28,В предлагаемом устройстве положительная обратная связь отсутствует, так как в любой момент времени один из ключей закрыт. Этопозволяет увеличить частоту генератора 1 и тем самым повысить быстродействие преобразования, В преобразователях, реализующих известный 10.способ с положительной обратнойсвязью, повышение частоты генератора ограничивается требованием сох, ранения устойчивости преобразователя. С другой стороны повышение 15 частоты генератора повышает такжеи точность преобразования, так какпо известному и предлагаемому способу необходимо выполнение условия (5). Кроме того, точность пре-.20 образователей по предлагаемому способу повышается, так как по немуне требуется проведения аналоговогоделения или умножения. Исключениеоперации деления или умножения 25 приводит также к упрощению преобразования. Кроме того, преобразование упрощается и увеличивается еготочность за счет того, что по данному способу необходимо суммировать 30 меньшее количество сигналов, подаваемых на исследуемый объект (двавместо трех). иал ППП "Патент",жгород, ул.Проектная, 4