Преобразователь относительных отклонений составляющих комплексного сопротивления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУбЛИК 19) 01) 6 01 Б.170 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ С и ро ю Р80. щих комплексн составля ия от их отклонени номинальных знаустройства явочность и быстсопротивле чений Дос ляются его инство )сокие ожность использоваем режиме работы,остота построения. одеиствие, во сл ния ег относи1 ил ьная ЬЭ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Рязанский радиотехнический нститут(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОТНОСИТЕЛЬНЫХОТКЛОНЕНИЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОГОСОПРОТИВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к областиавтоматического измерения и можетбыть использовано при построениисистем автоматического контроля технологических процессов, параметров сред, систем технической диагностики и т.д. Цель изобретения - повы 4 шение быстродействия. Преобразователь содержит образцовый резистор 2 масштабные усилители 3 и 6, сумматоры 9 и 1 О,. генератор 11 синусоидального напряжения, фазосдвигающу цепь 12 и фазочувствительный детек тор 13. Введение масштабных усилителей 4 и 5, операционного усилителя 7, сумматора 8, фазочувствительного детектора 14 позволяет осущест вить преобразование относительных40 1 12460Изобретение относится к автоматическому измерению составляющих комплексного сопротивления и может бытьиспользовано при построении системавтоматического контроля технологи 5ческих процессов, параметров сред,систем технической диагностики и измерителей параметров комплексных сопротивлений.Цель изобретения - повышение быстродействия преобразователя относительных отклонений составляющих комплексного сопротивления за счет совмещения во времени процесса преобразования по обеим составляющим комплексного сопротивления,.На чертеже представлена схемапреобразователя относительныхотклонений составляющих комплексногосопротивления.Схема содержит измеряемый объект1, образцовый резистор 2, первыймасштабный усилитель 3, четвертыймасштабный усилитель 4, третий масштабный усилитель 5, второй масштабный усилитель 6, операционный уси"литель 7, третий сумматор 8, первыйсумматор 9, второй сумматор 10,генератор 11 синусоидального напряжения, фазосдвигающая цепь 12, первый фазочувствительный детектор 13,второй фазочувствительный детектор14, причем первая клемма для подключения измеряемого комплексногосопротивления и первый вывод образцового резистора объединены и под 35ключены к. входу операционного усилителя 7, выход, которого подключенк первым входам первого и второгофазочувствительных детекторов и квходу третьего масштабного усилителя 5, выход которого подключен кпервым входам первого 9 и второго10 сумматоров, выход генератора 11синусоидального напряжения подклю"чен к второму входу первого сумматора 9, к входу фазосдвигающей цепи 12, к входу четвертого масштабного усилителя 4 и к второму входупервого фаэочувствительного детектора 13, выход которого являетсяпервым выходом преобразователя, вы. ход фазосдвигающей цепи 12 подключен к второму входу второго сумматора 10 и к второму входу второгофазочувствительного детектора 14,выход которого является вторым выходом преобразователя, вторая клемма для подключения измеряемого ком 12 2плексного сопротивления подключенак выхоцу третьего сумматора 8, первый вход которого подключен к выходу первого масштабного усилителя 3,вход которого подключен к выходупервого сумматора 9, второй входтретьего сумматора 8 подключен квыходу второго масштабного усилителя, вход которого подключен к выходу второго сумматора 10, второй вывод об;раэцового резистора подключен. к выходу четвертого масштабногоусилителя 4.Устройство работает следующимобразом.Устройство, за исключением фазочувствительных детекторов 13 и 14представляет собой двуплечий автобалансный мост. Первый, второй итретий масштабные усилители 3, 6и 5 и первый, второй, третий сумматоры 9 10 и 8 образуют цепь обратной связи операционного усилителя 7, причем за счет инверсиивходного сигнала данным усилителемэта обратная связь является отрицательной. Усилитель 7 собран на стандартном операционном усилителе, обладаюшем высоким коэффициентом усиления в разомкнутом состоянии и засчет наличия отрицательной обратнойсвязи - высоким входным сопротивлением. Поэтому токи 1 и 1, протекающие через измеряемое комплексноесопротивление и образцовое сопротивление соответственно практически неответвляются во входную цепь усилителя 7, Неинвертирующий вход усилителя 7 потенциально заземлен, Поэтому за счет высокого коэффициентаусилителя 7 в разомкнутом состояниии наличия отрицательной обратнойсвязи, охватывающей этот усилитель,любой отличный от нуля потенциалточки соединения измеряемого и образцового резисторов мгновенно компенсируется напряжением обратнойсвязи, так как отличие от нуля потенциала этой точки может быть обусловлено лишь различием токов 1 и 1то наличие отрицательной обратнойсвязи приводит к выравниванию токов1 х и 1 т.е.1 о (1)Запишем уравнение 1) в разцернутом виде с учетом схемной реализациипреобразователя:3 1 коэффициент передачи первого масштабного усилителя 3; коэффициент передачи четвертого масштабного усилителя 4;коэффициент передачи третьяк его масштабного усилите 2460,12 4 и 1 е как суперпозицию уравновешиваний по активной и реактивной составляющим данных токов. Поэтому уравнение (4) можно представить как систему следующих двух уравнений:втоЕее К 4 а 3 ЕКВ 21 и к,вателя коэффитабнык усилите- в соответствии В схеме преобразциенты усиления масшлей 3 и 6 выбираютсс номинальными значеи реактивной составлмого комплексного со отизменоминального значен яемого комплексного со ниями активнояющих измеряепротивления,чем выбираЮт КеЕк(К+К 4) Пестр Кз Кк 4) ЕКЬ 3(9) (1 О) е 1 2 аракт аличи авляю к,2 е авить в видеФЕСР относительные отклонен(3 Еке Е ) 1 м где Ое, - составляющая Б , совпадающая по фазе с напряжением П40Ц - составляющая У , квадратурная с напряжением У, .Так как схема преобразователя в рабочем диапазоне линейна с учетом выражения (3) от уравнения (2) пу тем простейших преобразований переходим к следующему уравнению:Е 1(4)43 еюь 3 4 екаВ рабочем диапазоне для предлагаемого преобразователя коэффициенты передачи всех усилителей постоянны, Поэтому для рассматриваемой схемы 55 применим принцип суперпоэиции. Другими словами можно рассматривать пррцесс уравновешивания токов 1 активно альных значений й составляющих.от номин реактивн комплекс змеряемог енно внений (9) и (10) получаем о Из ур(12 е л) э Схемы фазочувствительных торов 13 и 14 чувствительны составляющим напряжения, по на их первые входы, которые ны с напряжениями, поступаю их вторые входы. С выходов ствительных детекторов сним напряжения постоянного тока как на второй вход детектор подается напряжение Пе, син е к темаваемогсинфаэазочувются та13 з К - коэффициент передачи4рого масштабного усилля 6;Е - номинальное значениеУмеряемого комплексносопротивления;4 Х - абсолютное отклоненик противления,- сопротивление образцовогорезистора;выходное напряжение генератора синусоидальногонапряжения,- напряжение на выходе фазосдвигающей цепи 12;- выходное напряжение опционного усилителя 7.ки суммирования "+" в числиевой части уравнения (2) реали-сумматорами 8-10. Комплексныйер напряжения Б обусловлен н ем активной и реактивной сост щих.измеряемого комплексногосопротивления, причем 0 можно пред путем преобразовання можк следующей системе уравого сопротивления соответст1246012 6что, с целью повышения быстродействия преобразования за счет совмещения во времени процесса уравновешивания по обеим составляющим комплексного сопротивления, в него введеныдва фазочувствительных детектора,третий и четвертый масштабные усилители, третий сумматор, операционныйусилитель, причем первая клемма для подключения измеряемого комплексного сопротивления и первый вывод образцового резистора подключены к инвер - КОд К 1 1ьйк 2 (К +К ) К гп Ск 1 1(14) тирующему входу операционного усилителя, неинвертирующий вход которогосоединен с общей шиной, а выход подгде К - коэФфициент передачи поЭнапряжению фазочувствительных детекторов.Напряжения, определяемые уравнениями (13) и (14) являются выходными напряжениями преобразователя и, как видно из приведенных формул, они пропорциональны относительным отклонениям от номинальных значений составляющих комплексного ключен к первым входам первого и вто рого фазочувствительных детекторови к входу третьего масштабного усилителя, выход которого подключен кпервым входам первого и второго сумматоров, выход генератора синусои 20 дального напряжения подключен к вторым входам первого сумматора и первого фазочувствительного детектораи.к входу фазосдвигающей цепи, выходкоторой подключен к вторым входам сопротивления.Таким образом, с помощью пред - лагаемого устройства можно осуществить одновременное преобразование относительных отклонений составляювторого сумматора и второго фазочувствительного детектора, второй вывод образцового резистора подключен к выходу четвертого масштабногоусилителя, вход которого подключен к 30 щих комплексного сопротивления иот их номинальных значений, Достоинствами устройства являются его высокие точность и быстродействие,возможность использования в следящем режиме работы, относительнаяпростота построения. выходу генератора синусоидального напряжения, вторая клемма для подключения измеряемого комплексного Формула изобретения Преобразователь относительных отклонений составляющих комплексного сопротивления, содержащий генератор синусоидального напряжения, клеммы для подключения измеряемого комплексного сопротивления, образцо" вый резистор, два сумматора, два масштабных усилителя, фазосдвигающую цепь, о т л и ч а ю щ и й с я тем,комплексного сопротивления. Составитель В.СеменчукРедактор НЯцола Техред О.Сопко Корректор С.Шекмар Заказ 3995/38 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 3с Б , а на второй вход детектора 14 - напряжение -3 Н, совпадающие по фазе с -10, выходные напряжения соответствующих детекторов пропорциональны синфазной Ус и квадратурной Псоставляющим выходного напряжения Б операционного усилителя 7. 35 4 О 45 сопротивления соединена с выходомтретьего сумматора, первый вход которого подключен к выходу первогомасштабного усилителя, вход которого подключен к выходу первого сумматора, второй вход третьего сумматора подключен к выходу второго масштабного усилителя, вход которогоподключенк выходу второго сумматора, выходы фазочувствительных детекторов соединены соответственно сдвумя выходами преобразователя относительных отклонений составляющих