Мост для измерения параметров пятиэлементных двухполюсников

(51)4 С 01 К 17 ИЕ ПИ ИДЕТЕЛЬСТ К АВТОР 00/24-2 .85 ./РЕНИЯХПОЛЮС АРАМЕТРОИКОВ 54) М ПЯТИЭЛ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ 0.04.87. Бюл. У 16уйбышевский институодорожного транспор(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к мостовым устройствам, и может быть использовано в автоматике, телемеханике, связи. Введение в мост. для измерения параметров пятиэлементных двухполюсников операционных усилителей1.6, 20, переменных резисторов 13, 14,17 и конденсаторов 15, 19, а такженовых электрических связей между функциональными элементами повышает точность и быстродействие измерения эасчет учета дополнительных элементови раздельного зависимого уравновешивания, 1 ил.1 13073Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к мостовым устройствам, и может быть использовано, например, в автоматике,телемеханике, связи, 5Цель изобретения - повьппение точности и быстродействия измерения путем учета дополнительных элементов ираздельного зависимого уравновешивания, 10На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит генератор 1прямоугольных импульсов, который через резистор 2 соединен с входом операционного усилителя 3, в цепь отрицательной обратной связи котороговключен объект 4 измерения. Выход операционного усилителя 3 соединен с входом сумматора 5. Генератор 1 прямоугольных импульсов через резистор 6соединен с входом операционного усилителя 7, в цепь отрицательной обратной связи которого включен переменныйрезистор 8. Выход генератора 1 прямоугольных импульсов через ключ 9 и переменный резистор 10, соединенный последовательно с конденсатором 11,подключен к входу операционного усилителя 12, в цепь отрицательной об- фратной связи которого включен переменный резистор 13Выход операционного усилителя 12 подключен к сумматору 5. Выход генератора 1 прямоугольных импульсов через ключ 9 и через 35переменный резистор 14, включенныйпоследовательно с конденсатором 15,подключен к входу операционного усилителя 16, в цепь отрицательной обратной связи которого включен переменный резистор 17. Выход операционного усилителя 16 соединен с сумматором 5, выход последнего соединен снуль-индикатором 18 и через конденсатор 19 с входом операционного усилителя 20, в цепь отрицательной обратной связи которого включены последо вательно соединенные резистор 21 ипеременный конденсатор 22, Выход операционного усилителя 20 соединен с 50детектором 23, служащим для определения экспоненциальной формы переходного напряжения, Выход сумматора 5 через ключ 24 соединен с выходом операционного усилителя 20. Объект измерения содержит активные сопротивления(резисторы) 25 - 27 и индуктивности28 и 29,54 2Устройство работает следующим образом.Сначала ключи 9 и 24 размыкают. При подаче прямоугольных импульсов генератором 1 прямоугольных импульсов на выходе сумматора 5 получают напряжение 2 ггь-- ВжЕ Е Км "гв Кгь 2 в ПБ (С) = - К -- К +Е - е +Е - еКг 2 Йь Кг где Е - амплитуда прямоугольных импульсов;Кг - сопротивление резистора 2;Кь - сопротивление резистора 6;К - сопротивление резистора 8;Кг - сопротивление реэистрра 27;КгБ - сопРотивление РезистоРа 25;Кгь - сопротивление резистора 26;Ь- индуктивность 28;Ь 29 - индуктивность 29- время.После затухания переходного процесса на выходе сумматора 5 получают напряжениеЕ ЕП (ж)=К - КК г 7 КРегулировкой резистора 8 добиваются равенства нулю П ( ). Для индикации используют нуль-индикатор 18, откуда получают первое условие равновесияК = - ККг(1)27 КЬ 8Тогда на выходе сумматора 5 с учетомЕ Е- К -- К =ОК,г К,ф=получают напряжениеь2 Б 2 В гь 1,гИзображение по Лапласу ПБзадается выражениемЕ 1 1 П (Р)= - (К -- +К- --- . 5 Кг 2 Б КгБ ь Кгс Р+ - Р+ Ьге Ьгэ На выходе операционного усилителя 20 получают напряжение П рИ), изображение по Лапласу которогоП (Р)= - (К -- -+К, )К С (Р+Е 1 120 К гБ Кг 6 КБ ОЯР+Р+2 В И1Поскольку 3 13 О где К- сопротивление резистора 21;С,з - емкость конденсатора 19;Сгг- емкость конденсатора 22.Очевидно, напряжение 02 содержит две экспоненциальные составляющие и кратковременный скачок напряжения Б= - К С С)+(- ---- -)хЕ г 1 К 29 2 К Р 19С В 1 д22 21Б 26х е гь +( -- -)Е е1 кгьг"2Длительность кратковременного скачка напряжения 31) значительно меньше, чем постоянные времени экспонент,Регулировкой конденсатора 22 добиваются равенства 41 кгь 1 К 26юК 1 рС 1 Е 2 В К 1 С 7 1 д 29где К и В - сопротивления резисторов 10 и 14;С 11 и СВ - емкость конденсаторов11 и 15.Это возможно сделать, так какВ 2 ВВ 22 и В 26 В 29 определены ранее(2) и (3), С 1, и СВ известны.10 Тогда на выходе сумматора 5 получают напряжение(2) 20С 22 К 2 Р 1 28Тогда на выходе операционного усилителя 20 получают напряжение, содержащее одну экспоненциальную составляющую и кратковременный скачок напря жения 1 КгьФСгг К 2129Момент равенства определяют анало,гично предыдущему случаю(3) Е г 1 КгВ 45 11 = - К СРИ)+( -- - -- -) х 20 Кг 21 Я Сггк 21 1 282 В2 Вт,е. для установления наличия равенства (3) также можно испольэовать детектор 23, служащий для определения экспоненциальной формы переходного напряжения. 55Затем замыкают ключи 9 и 24. Выставляют значение сопротивлений резисторов 10 и 14 таким образом, чтобы выполнялись равенства; Е г 1 КгьЦ (с)- - К С Р(с)+( ----- -)х го К У а22 21 29ггь30 хкге "2 фНаличие в составе Бг,(С) только одной экспоненциальной составляющей фиксируют с помощью детектора 23, служащего для определения экспоненци альной формы переходного напряжения.При дальнейшем изменении С полу- чают1 Кк 1 Кгь-- -= - -и -- -=К БАРС 1 12 Р КВС,В 129 то при равенстве КгрКг=К 7 В/В достигаемом регулировкой К, на выходе сумматора 5 получают напряжение, содержащее одну экспоненциальную составляющую, что фиксируют с помощью детектора 23. Отсюда получают четвертое условие равновесияК Ь 3.(4)10Пятое условие равновесия получают из равенства нулю сигнала на выходе сумматора 5, которого добиваются регулировкой переменного резистора 17, и фиксируют с помощью нуль-индикатора 18: Кгь Кв К 17или К -ВгК 2 К 4 6 2 К(5) Введение двух операционных усилителей, детектора, служащего для установления экспоненциальной формы переходного напряжения, резисторов и конПо трем измеренным элементам К В 2 В, Кг имеется раздельный отчет (1), (4), (5), а значения 1.2 и 1.29 легко получить из выражений (2) и (3)а Для проведения измерения необходимо осуществить семь регулировочных операций, т.е. имеет место раздельное за,висимое уравновешивание. При измерении параметров двухполюсника, дуального рассмотренному, необходимо объект измерения подключить к входу операционного усилителя 3, а постоянный резистор 2 включить в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 3.денсаторов позволило проводить измерения пятиэлементных двухполюсников,соответствующих канонической формефорстера. Мост для измерения параметров пятиэлементныхдвухполюсников,содержащий генератор прямоугольных импульсов,первый выход которогочерез первый резистор соединен с первым входом первого операционного усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен первый переменный резистор, при этом выход первого опарационного усилителя соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго операционного усилителя, третий операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включены последовательно соединенные второй резистор и переменный конденсатор, второй переменный резистор, первый конденсатор, нуль-индикатор, два ключа, при этом второй выход генератора прямоугольных импульсов, второй вход первого операционного усилителя, первые входы второго и третьего операционных усилителей соединены с общей шиной, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия измерения за счет учета дополнительных элементов и раздельного зависимого уравновешивания, в него введены четвертый и пятый операционные усилители, третий,Составитель В.СеменчукТехред А.Кравчук Корректор М.Шароши Редактор С.Лисина Заказ 1627/44 Тираж 731 Подписное ВНИИПИ Государственного комитетаСССР ио делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 5 1307354 6четвертый и пятый переменные резисторы, второй резистор, второй и третийконденсаторы, при этом первый входчетвертого операционного усилителя Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 5 соединен,с первой клеммой для подключения объекта измерения и через третий резистор - с первым выходом генератора прямоугольных импульсов, выходчетвертого операционного усилителя10 соединен с второй клеммой для подключения объекта измерения и с третьимвходом сумматора, к четвертому входукоторого подключен выход пятого операционного усилителя, выход сумматора15 соединен с входом нуль-индикатора,через первый ключ - с входом детектора, к которому также подключен выходтретьего операционного усилителя, ичерез второй конденсатор - с вторымвходом третьего операционного усилителя, второй вход второго операционного усилителя через последовательносоединенные первый конденсатор и второй переменный резистор и первый вход25 пятого операционного усилителя черезпоследовательно соединенные третийконденсатор и третий переменный резистор соединены и через второй ключподключены к первому выходу генерато 30 ра прямоугольныхимпульсов, в цепиотрицательной обратной связи второгои пятого операционных усилителей соответственно включены четвертый и пятый переменные резисторы, вторые вко 35 ды четвертого и пятого операционныхусилителей соединены с общей шиной.