Измерительная цепь преобразователя параметров трехэлементных двухполюсников в активные величины

ОП ИСАНИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ Союз Советских С 04 иалистических Республик(22) Заявлено 14 ки М 1 СОЕДИНЕНИЕМ осударствениый иомнт Соввтв Министров ССС оо делам нзооретеиий н открытий(23) Приоритет - Опубликовано 09 74 Бюлл Дата опубликования описания Авторизобретени Боровских дена Ленина институт проблем управле(54) ИЗМЕРИТЕЛЪНАЯ ЦЕПЬ ПРЕОБРАЗОВА ТЕЛЯ ПАРАМЕТРОВ ТРЕХЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОЛЮСЦИК В АКТИВНЫ Е ВЕЛИЧИНЫ онтро в пе- схенирциональдвухпотичес ии влажИзобретение относится к области электроизмерительной техники, занимаю- шейся преобразованием и измерением параметров комплексных величин переменного тока и величин, определяемых ими, и может быть использовано, например, при исследовании процессов на границе электрод-электролит в задачах электрохимии, приисследовании процессов в живых тканях и организмах и при к ле и измерении параметров объекто ременного тока с многоэлементной мой замещения.Известна измерительная цепь преобразователя параметров трехэлементных двухполюсников, построенная согласно способу преобразования в активные величины параметров многоэлементных двухполюсников, Такая цепь содержит источник двух напряжений (токов) различных частот, питаемые им ветвь, в которую включен исследуемый двухполюсник, и ветвь, содержащую три звена направленного действия (например, операционные усилители) с регулируемыми .коэффициентами передач, и узел алгебраическогосуммирования выходных величин ветвей.Одно из звеньев включено в цепь отрицательной обратной связи другого звена,5 а параллельно им включено третье звенопричем коэффициент передачи каждогозвена совпадает по величине фазовогоугла с иммитансом (т,е, комплекснымсопротивлением или проводимостью)10 соответствующего элемента двухполюска, После регулировки коэфрициентовпередач звеньев до получения нулевогосигнала в узле суммирования коэффициенть. передач пропорциональны параметрам15 исследуемого двух-полюсника, Для получения на выходных зажимах звеньевактивных величин,пропорциональных параметрам двухполюсника, к их входнымзажимам подключается источник сигнала20 известной величины,Однако такая измерительная цепь не позволяет получить сигнал, прон ный отношению двух параметро люсника, что важно для ряда и ких задач (например, при измелмности материалов диэлькометрическим методом),Цель изобретения - получение сигнала, пропорционального отношению двухпараметров двухполюснпке. 5Эте лель дсстнгеетсп путем определенного включения трех звеньев направленногодействия (например, операционных усилителей), причем фазовый угол коэффициентапередачи первого звена равен фазовомууглу отношения иммитансов двухэлементнойчасти двухполюсникар фазовый угол коэффициента передачи второго звена равен фазовому углу иммитанса одного из элементовдвухэлементной части двухполюсника и, 15,наконец, фазовый угол коэффициента передачи третьего звена равен фазовому углуиммитанса третьего элемента двухполюсника. Первое звено охвачено отрицательнойобратной связью с постоянным коэффициен- Зтом передачи и соединено последовательносо вторым звеном, третье звено включенойараллельно двум первым, После уравновешивания измерительной цепи путемрегулировки коэффициентов передач звень 25ев до получения нулевого сигнала в узлесуммирования к их входным зажимам подключается источник сигнала известной величины. Это дало возможность на выходных зажимах первого звена получить си 30гнал, пропорциональный отношению параметров двухэлементной части двухпоиосника.Сигнал, пропорциональный одному иэ этихпараметров, снимается с выходных зажимов второго звена, а сигнал, пропорцн -о З 5нальный третьему параметру двухполюсника - с выхода. третьего звена,На фиге 1 изображена структурная схема измерительной цепи; на фиг.2"а"1"б- варианты схем трехэлементных двухполюсников; на фиг. 3 - вариант выполненияизмерительной цепи для преобразованияпараметров двухполюсннка фиг.2",б"Источник 1 напряжений /тока/ двухразличных частот (фиг,1 ) питает две ветви измерительной цепи. В верхнюю ветвьвключен исследуемый двухполюсник 2, ав нижнюю - звенья направленного действия3-5 с регулируемыми коэффициентами передачи и звено отрицательной обратнойсвязи 6 с действительным постояннымкоэффициентом передачи Я, Выходные величины ветвей суммируются в узле 7. Фазовый угол коэффициента передачи К зве. 1.на 3 .равен фазовому углу отношения параметров двухэлементной части двухполюсника, т,е. равен ИЛ 4. . Под двухэлементной частью двухполюсника понимаетсясоединение элементов с иммитансами (60 4т,е. сопротивлениями Ъ 1, или проводимостями У) Ь и Ьфазовый угол коэффициента передачи К звена 4 равен фазовому углу иммитансаили Ь, а фазовый угол коэф 21 Дефициента передачи К звена 3 - фаэовому,3углу иммитанса Ь .Пусть например, двухполюсник 2 имеет схему фиг.2 "аф и ФТогда сцгнал ь О на выходе узла суммирования пропорционален на каждой частоте напряжения питания величинеК Ка + с+к, ргде у - проводимость исследуемого двухполюсника, ц некоторый постоянныйМкоэффициент.После уравновешивания измерительной цепи до получения нулевого сигнала на выходе суммирующего узла путем регулировки коэффициентов передач К -К последние оказываются пропорциональными соответствующим параметрам исследуемого двухполюсиика, а именно К ю-д(фр1Й1 3 (3(записав условие равновесия цепи дц=О в скалярном виде на каждой частоте напряжения питаний и решив полученнуюсистему уравнений относительно К 1,К К , полагая, ф =1 ), После уравновешива 31ния ко входам звеньев 3-5 путем одновременного срабатывания переключателей П -П присоединяется источник 8 сигнала известной величины 1. При этом с их выходов снимаются активные величины Евп(, рЛ 1 У Я Ю ( УНаличие источника 8 не является обязательным, поскольку для получения сигналов, пропорциональных параметрам двухполюсника, можно испольэовать источник 1,Возможный вариант выполнения изме-рительной цепи для преобразования пара.метров трехэлементного двухполюсника показан на фиг. 3, Генераторы напряжения двух частот И и Сдй через трансфор: матор напряжения Т 1 питают две ветви ,измерительной цепи. В нижнюю ветвь через операционный усилитель 9 включенисследуемый двухполюсник 2, В верхнюю ветвь включены усилители 3-5, коэффициенты передач которых регулируются при помощи управляемых резисторов Й 1 - Й . Усилитель 3 охвачен отрицательной обратной связью с Я: 1; напряжение обратной связи через трансформатор Т 2 подается на вход усилителя 3. фазовый угол коэффициента передачи К усилителя 3 равен ага Т7.т.е, -фазовые углы коэффициентов передач К и К, усилителей 4 и 5 равны аргументам, соответственно, Е и Е , т.е. и данном случае равны нулю. Выходные величины ветвей суммируются на входе усилителя 10 и усилитель 1 1 используетсякак инвертор, После регулировки резисгоров К -Р, до сведенияк нулю имеют место соотношения:3,а 1 ф ь зИсточник сигнала известной величины ицепи его коммутации на чертеже не показаны.Описанная измерительная цепь может быть использована для построения преобразователей параметров, т.е. сопротивлений, проводимостей элементов, а также добротности и тангенса угла потерь двухФэлементной части многоэлементного двухполюсника, в активные величины,Предмет изобретения Измерительная цепь преобразователя 5 параметров трехэлементных двухполюсников в активные величины, содержащаяисточник двух напряжений различных частот, подключенные к нему ветвь с исследуемым трехэлементным двухполюсником 1 О и ветвь образцовых величин, содержащуютри звена направленного действия с регулируемыми коэффициентами передачи, и узел суммирования выходных величин ветвей, отли чающаясятем, 15что, с целью получения сигнала, пропорционального отношению параметров двух- элементной части двухполюсника, ветвь образцовых величин содержит звено с коэффициентом передачи, совпадающим по величине фазового угла с этим отношением, охваченное отрицательной обратной связью с постоянным коэффициентом пере-, дачи и соединенное последовательно с звеном, коэффициент передачи которого совпа дает по величине фазового сдвига с имми.тансом одного из элементов двухэлементной части двухполюсника а параллельно этим звеньям включено звено с коэффициентом передачи, совпадающим по величине фазового угла с иммитансом третьего элемента.444115 ЪЪ.у Составитея 78 Полписно Тираж Зава истров СССР ИИИПИ Государственного комитета Совета Мпо делам изобретений и открытий Москва, 113035, Раушская наб., 4 приятие Патента Москва, Г 59, Бережковская наб., 2 актор д П ук Теаред О