Мост для измерения параметров трехэлементных нерезонансных двухполюсников

(19) (11)151) 4 С О 1 К 17/1 О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(7) Куйбышевский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) М.М.Зинин(53) 621.31 7.799 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР В 945805, кл. 6 01 К 17/10, 1981.Авторское свидетельство СССР У 920532, кл. 6 01 К 17/10, 1980.Авторское свидетельство СССР В 938167, кл. С 01 К 17/10, 1980.(54) МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ НЕРЕЗОНАНСНЫХ ДВУХПОЛ 10 СНИКОВ(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике, в,частностик мостовым цепям, и может быть использовано в автоматике, телемеханиФке и связи. Цель изобретения - повышение точности измерения - достигается путем устранения влияния выходного сопротивления генератора прямоугольных импульсов либо интеграторав зависимости от режима измерения напереходный процесс в измерительнойцепи. Мост содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, интегратор 2,ключ 3, операционные усилители 5,8,11, 18 и 23, объект 6 измерения, регулируемый резистор 1,2, сумматор 13,дифференциатор 14, ключ 15, детектор 16, регулируежй резистор 19,сумматор 20, дифференциальный усилитель 21, нуль-индикатор 25,детектор 26фыделения информации о наличии нели-нейной составляющей, резисторы и конденсаторы. 1 нл, 1219970Изобретение относится к электроиэмерительной технике, а более конкретно - к мостовым цепям, и может быть использовано в автоматике, телемеханике, связи.Целью изобретения является повыше.ние точности измерения путем устранения влияния выходного сопротивления генератора прямоугольных импульсов либо интегратора (в зависимости от режима измерения) на переходный процесс в измерительной цепи.На чертеже изображена структурная схема устройства.Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов соединенный с интегратором 2, шунтированным ключом 3. Выход интегратора 2 через ре-. зистор 4 соединен с входом операционного усилителя 5, в цепь отрицательной обратной связи которого включен объект 6 измерения. Выход операционного усилителя 5 соединен через регулируемый резистор 7 с входом операционного усилителя 8, в цепь отрицательной обратной связи которого включен конденсатор 9. Выход операционного усилителя 5 через резистор 10 соединен с входом операционного усилителя 11, в цепь отрицательной обратной связи которого включен регулируемый резистор 12, Выходы операционных усилителей 8 и 11 соедине- ны с входами сумматора 13, выход которого через дифференциатор 14, шунтированный ключом 15, соединен с детектором 16 определения линейности переходного напряжения. Выход генератора 1 прямоугольных импульсов через резистор 17 соединен с операционным усилителем 18, в цепь отрицательной обратной связи которого включен регулируемый резистор 19. Выход операционного усилителя 18 соединен с сумматором 20, соединенным с одним входом дифференциального. усилителя 21. Выход генератора 1 прямоугольных импульсов через регулируемый резистор 22 соединен с входом операционного усилителя 23 в цепь отрицательной обратной связи которого включен конденсатор 24, Выход операционного усилителя 23 соединен с сумматором 20. Выход дифференциатора 14 соединен с вторым входом дифференциального усилителя 21, выход которого соединен с нуль-индикатором 25 и с детектором 26 выделения информа ции о наличии линейной составляющей.Устройство работает следующим образом.5 Операторное сопротивление объекта измерения описывают выражением Р+9К ее еР+Ы ф вЕ (р) = Р 1 О где К, ж,(3 -масштабный коэффициент,плюс и нуль объекта 6измерения;в зависимости от видаобъекта 6 измерения+ --- 1 1ф35где Е - амплитуда импульсов генератора 1 прямоугольных импульсов;К - значение сопротивления резис тора 4;КК,К - значения сопротивлений резисторов 7, 10, 12 соответственно;С, - значение емкости конденсато РаЙ - коэффициент пропорциональности, определяемый дифференциатором 14 и интегратором 2,Изменением регулируемого сопротивления резистора 7 получают на выходе дифференциатора 14 напряжение ЕК д ц = вв 1 К (Р +в 6) КоК 55ЕКЙФ, 1 сео К ч ЙАъ 0 2 20При и = 0 ключи 3 и 15 замкнуты,при п = 1 ключ 15 разомкнут, а ключ 3замкнут. При и = -1 ключ 3 разомкнут,а ключ 15 замкнут.Изображение по Лапласу выходногонапряжения дифференциатора 14. при условии, что время затухания переходных процессов меньше длительностиимпульсов питания и промежутков между ними, задано выражениемЗатем регулировкой сопротивления резистора 19 компенсируют на выходе дифференциатора 14 линейную составляющую 0(с). Момент компенсации определяют по нулевому показанию детектора 26 выделения информации о наличии линейной составляющей. Отсюда получают условие равновесия Ко К гК: - ивт.вл,СР,К,дС, К 6 - емкость конденсатора 24 и значение сопротивления резистора 22. где Затем регулировкой резистора 19 компенсируют постоянную составляющую напряжения Б по нулевому показанию нуль - индикатора 25.Получают КОК 2 К С К ы. 2 КзК,дгде К 4 и К - значение сопротивленийрезисторов 17 и 19.Поскольку объект 6 измерения включен в цепь обратной связи операционного усилителя 5, то при замкнутом ключе 3 напряжение на выходе операционного усилителя 5 определено выра- жением Е Р+дгде Ке,; выходное сопротивление генератора 1 прямоугольных импульсов.Поскольку К легко может быть сделано значительно большим К , тоьых, Г выходное сопротивление К практиЕЫХ,Гчески не оказывает влияния на результат измерения. В известном устройстве объект измерения включен во входную цепь операционного усилителя, что приводит к суммированию импеданса объекта измерения с выходным сопротивлением генератора прямоугольМомент установления напряжения У(С), представляющего сумму постоянной и линейной составляющих, определяют по нулевому показанию детектора 16 определения линейности переходного напряжения, При этом получают условие квазиравновесияных импульсов, а это, в свою очередь, оказывает влияние на переходный процесс и приводит к появлению существенных погрешностей.5 Поскольку резисторы 7 и 10 имеютобщую точку соединения, то, считая операционные усилители 11 и 8 идеальными, получим Е Р+дЦ (Р) -- КР Р +1 х,К вых1(10 К,ККеых.в К + К1 Кв Кгх --- (Р+- - - -- ) д, КоК 15 Погрешность измерения последовательного сопротивления, например, в45 случае измеряемого двухполюсника,состоящего из последовательно включенных резистора и параллельно включенных резистора и емкости при наличии последовательного сопротивления,что часто встречается на практике,может достигать десятков и даже сотен процентов при измерениИ, проводимом с помощью известного устройства,55 При использовании предлагаемогоустройства значение последовательного сопротивления может быть измеренос точностью до процента. Данное техгде К - выходное сопротивление 20операционного усилителя 5.Отсюда следует, что К не вносит881 Х.погрешностей при измерении М, и мало влияет на результат измеренияи К при К 11 КгК , что имевых еф 25ет место на практике.Кроме. повышения точности, применение параллельно включенных операционных усилителей 11 и 8 позволяетиспользовать в предлагаемом мостовомустройстве только регулируемые резисторы.Введение двух операционных усилителей, сумматора, трех резисторовпозволяет повысить точность измерения параметров трехэлементных нере эонансных двухполюсников за счетуменьшения влияния на переходный процесс выходного сопротивления блоков,входящих в состав мостового устройства, Подобные измерения необходима 40 в электрохимии, влагометрии автоматике, телемеханике и т.д.5 1219970 ническое решение повысит производи- ре тельность труда за счет более высо- со кой скорости измерений и исключения ты процесса утомительного поочередного то уравновешивания . 5 оп нциатор, вход и выход которогоединены между собой через контаквторого ключа, выход дифференциа"ра соединен с входом детектораределения линейности переходного напряжения и с вторым входом дифференциального усилителя, вторые входы трех операционных усилителей соединены с общей шиной, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, введены четвертый и пятый операционные усилители, второй сумматор, третий резистор, третий и четвертый регулируемые резисторы, второй койденсатор, причем выход интегратора соединен с вторым выводом первого резистора, первый вход первого операционного усилителя соединен с первой клеммой для подключения объекта измерения, выход первого операционного усилителя соединен с второй клем(мой для подключения"объекта измерения, через третий регулируемый резис. тор - с первым входом четвертого операционного усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен второй конденсатор, через третий резистор - с первым входом пятого операционного усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен четвертый регулируе. ььй резистор, выходы четвертого и пятого операционных усилителей соединены с соответствующими входами сумматора выход которого соединен с входомдифференциатора,вторые входы четвертого ипятого операционныхусилителей соединены с общей шиной,Заказ 1318/528 Подписное НИИПИир Формула изобретения Мост для измерения параметров трех- элементных нереэонансных двухполюс ников, содержащий клеммы для подключения объекта измерения, первый резистор, первый вывод которого соединен с первым входом первого операционного усилителя, генератор прямоуголь ных импульсов, выход которого соединен непосредственно с входом интегратора, соединенного своим входом с выходом через контакты ключа, через второй резистор - с первым входом второго операционного усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен первый регулируемый резистор, через второй регулируеьый резистор - с первым входом третьего опера ционного усилителя, в цепь отрица" тельной обратной связи которого включен конденсатор и непосредственно - с первым входом детектора выделения информации о наличии линейной состав ,ляющей, выходы второго и третьего операционных усилителей соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого подключен к одному из Входов дифференциального усилителяф 35 выход которого подключен к входу нуль-индикатора и к второму входу детектора выделения информации о наличии линейной составляющей, диффеилиал ППП "Патент",