Цифровой измеритель коэффициента передачи четырехполюсника

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) Ц 1 К 27/28 СССР НРЫТИ ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(7 ) Одесский политехнический институт(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЪ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА(57) Изобретение может быть использовано для измереция неэлектрических параметров с помон 1 ью пьезоэлектрических датчиков трансформаторного типа. Измеритель содержит интегратор 1, в состав которого входят усилитель 2, конденсатор 3 цепи обратной связи, дцодь 4 и э, ком мхти 1)смые переключателем 6, и резистор 7, нуль- орган 8, переключатель 9, исследуемый че. тырехполюсник 10. усилитель-ограничитель 11, элементы 2 и 5 совпадения, счетчик 13 эталонной емкости. триггер 14, счетчик 16 импульсов и блок 1 запуска. Изобретение позволяет повысить точность измереция коэффициента передачи четырехполюсников в области высоких частот ц цомехозашиЦенность х строиства, делает перспективным его использование для съема информации с пьезоэлектрических датчиков трансформаторного типа, работаюн)их ца частотах дес 5 ггки и сотни килогерц. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.Измерение коэффициента передачи происходит за два такта. В начале первого блок 17 запуска вырабатывает импульс (фиг. 2 г), сбрасывающий дополнительный счетчик 13 эталонной емкости и основной счетчик 16 в О, а также импульс, устанавливающий триггер 14 (фиг. 2 е) в состояние 1, при котором происходит переключение переключателей 6 и 9. При этом вход интегратора 1 через переключатель 9 подклю- "0 чается к входу исследуемого четырехполюсника 10, а выход усилителя 2 интегратора через переключатель 6 и диод 5 - к интегрирующему конденсатору 3.Начинается первый такт интегрирования.Благодаря тому, что конденсатор 3 интегратора подключен к выходу усилителя 2 интегратора через диод 5, его перезаряд происходит в отрицательные полупериоды переменного напряжения Г) (фиг. 2 а,д). Сформированные из переменного напряжения (Л20 усилителем-ограничителем 11 прямоугольныеимпульсы подаются на вход элемента2 совпадения, на другой вход которого поступает разрешающий потенциал с выхода триггера 14 (фиг. 2 а,в,е). На третий вход элемента 12 совпадения по достижении заряда интегрирующего конденсатора 3 порога срабатывания нуль-органа 8 поступает разрешающий потенциал с его выхода (фиг. 2 д,ж).При этом импульсы с выхода усилителя- ограничителя 11 через элемент 12 совпадения попадают на вход счетчика 13 и подсчитываются. Этот такт продолжается до тех пор, пока счетчик 13 эталонной емкости не заполнится. За это время поступает Мо импульсов (фиг. 2 з) и напряжение заряда конденсатора 3 определяется сле З 5 дующим образом:1 ";, (1) а(отх= С ) а (1)о хТ Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициента передачи четырехполюсников, а именно измерения неэлектрических параметров с помощьк) пьезоэлектрических датчиков тра нсформаторного типа.Цель изобретения - повышение точности измерения и помехозащищенности устройства за счет нечувствительности к нестабильности питающего испытуемый четырехполюсник напряжения, а также фазовому сдвигу между входным и выходным напряжениями четырехполюсника. Это позволяет повысить точность измерения коэффициента передачи четырехполюсников в области высоких частот и делает перспективным применение предлагаемого устройства для сьема формации с параметрических датчиков, в частности с пьезоэлектрических датчиков трансформаторного типа, работающих на частотах десятки - сотни кило- герц.На фиг, 1 изображена функциональная электрическая схема цифрового измерителя коэффициента передачи четырехполюсника; на фиг. 2 - временные диаграммы выходных сигналов блоков устройства.Интегратор 1 преобразователя содержит усилитель 2, выход которого подключен к конденсатору 3 цепи отрицательной обратной связи через диоды 4 и 5, коммутируемые переключателем 6. На входе интегратора 1 включен времязадающий резистор 7, а точка соединения конденсатора 3 и диодов 4 и 5 подключена к входу нуль-органа 8. Вход интегратора 1 соединен в зависимости от положения переключателя 9 с входом или выходом исследуемого четырехполюсника 10. Показанные на схеме напряжения Г) и )э являются переменными напряжениями, действующими на входе и выходе четырехполюсника соответственно. Параллельно входу исследуемого четырехполюсника также включен усилитель-ограничитель 11, к выходу которого подключены последовательно соединенные первый элемент 12 совпадения и дополнительный счетчик 13 эталонной емкости, триггер 14, второй элемент5 совпадения, счетчик 16 импульсов. К входам сброса обоих счетчиков 13 и 16, а такжек установочному входу триггера 14 подключен блок 17 запуска.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии вход интегратора1 подключен через переключатель 9 к выходу исследуемого четырехполюсника 1 О, а выход усилителя 2 интегратора через диод 4 - к конденсатору 3 интегратора и входу нуль- органа 8. Конденсатор 3 заряжен отрицательной полярностью до напряжения ограничения усилителя 2 интегратора. Нуль-орган 8 своим выходным сигналом блокирует прохождение импульсов через элементы 12 и 15 совпадения. 40 где 1(1) - ток заряда конденсатора 3;С - емкость интегрирующего конденсатора 3;К - величина сопротивления резистора 7;Т - период переменного напряженияГ) ).Умножив и разделив выражение (1) наТи учитывая, что заряд конденсатора 3происходит только в течение отрицательныхполупериодов напряжения Е (1), получим3501 о ----Ц (1) с 1 Тх = -1- ср.1 ХМэхх о(2) где Г)ор- напряжение, до которого зарядится конденсатор 3 в течение Т,Переполнение счетчика 13 вызывает переключение триггера 4 и вместе с ним пере 1323985(3) где 11(1) - напряжение на выходе исследуемого объекта;11 срл - напряжение разряда конденсатора за период Т.Приравняв выражения (2) и (3) получим(4) айэ 11 ср.1 = 1 х 1, 11 ср.р Следовательно, число импульсов, заполнивших счетчик 16, прямо пропорционально коэффициенту передачи исследуемого четырехполюсника Кч: 35 При этом параметры интегратора не вносят дополнительных погрешностей, а изменением емкости дополнительно введенного счетчика 13 можно устанавливать масштаб ный коэффициент и необходимую точность измерения коэффициента передачи четырехполюсника: при хЬ - 1000 погрешность измерения составляет всего 0,1, а с увеличением Мэ она снижается. зключателей 6 и 9. Во время второго такта вход интегратора 1 подключается к выходу исследуемого четырехполюсника чеерез переключатель 9, а выход усилителя 2 интегратора - к конденсторау 3 интегратора через переключатель 6 и диод 4, Во время этого такта происходит разряд конденсатора 3 интегратора до нулевого значения Б,= О, которое фиксируется нуль-органом 8, и далее конденсатор заряжается отрицательной полярностью до насыщения усилителя 10 интегратора (фиг. 2 д). Импульсы с выхода усилителя-ограничителя 11 через элемент 15 совпадения заполняют счетчики 16 до момента срабатывания нуль-органа 8 (фиг. 2 д, ж,и).Число импульсов, которое поступает на счетчик 16, - х 1 определяетсй исходя из выражения разряда конденсатора 3: Формула изобретения 1. Цифровой измеритель коэффициента передачи четырехполюсника, содержащий интегратор, нуль-орган, усилитель-ограничитель, счетчик импульсов, переключатель, триггер и блок запуска, соединенный с входом сброса счетчика в О и установочным входом триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и помехозащищенности, он снабжен дополнительным счетчиком эталонной емкости, двумя трехвходовыми элементами совпадения, при этом дополнительный счетчик через первый элемент совпадения и усилитель-ограничитель предназначен для подключения к входу исследуемого четырехполюсника, а основной счетчик подключен к выходу усилителя- ограничителя через второй элемент совпадения, вторые входы элементов совпадения подключены к выходу нуль-органа, вход которого подключен к выходу интегратора, третий вход первого элемента совпадения и управляющие входы переключателя и интегратора соединены с неинвертирующим выходом триггера, а инвертирующий выход триггера подсоединен к третьему входу второго элемента совпадения, причем вход сброса триггера подключен к выходу дополнительного счетчика, а вход интегратора подключен к выходу переключателя, входы которого предназначены для подключения к входу и выходу исследуемого четырехполюсника.2. Измеритель по п. 1, содержащий интегратор, состоящий из усилителя, к инвертирующему входу которого подключены времязадающие резистор и конденсатор, неинвертирующий вход усилителя соединен с общей шиной, а второй вывод резистора является входом интегратора, отличающийся тем, что, в него введены два диода, включенных встречно-параллельно, и управляемый переключатель, причем первые выводы диодов подключены к второму выводу время- задающего конденсатора, который является выходом интегратора, а вторые выводы диодов через управляемый переключатель к выходу усилителя, при этом управляюгций вход переключателя является управляющим входом интегратора.