Преобразователь параметров пассивных нерезонансных двухполюсников

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М, Кл,С 01 Н 27/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийАРАИЕТРОВ ПАССИВНДВУХПОЛЮСНИКОВ Недосляется нсложностИзвес Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для измерения составляющих комплексных величин переменного тока при преобразовании парамет 5 ров бесконтактных емкостных датчиков, схема замещения которых состоит из известной емкости изолятора и комплексной проводимости, составляющие которой несут информацию об исследуемом объекте.Известно устройство для преобразования параметров пассивных двухполюсников, которое содержит генератор синусоидального напряжения, исследу емый двухполюсник, операционные усилители, фаэочувствительный индуктор, управляемый делитель напряжения, измерители отношения напряжений, трансформаторы напряжения и тока (1,Отатком этого устройства явиэкая точность, .связанная соью структуры преобразования,тен также преобразователь параметров пассивных нерезонансных двухполюсников, содержащий генератор синусоидального напряжения, исследуемый двухполюсник, вход которого подключен ко входу первого операци" онного усилителя с конденсатором в 30 цепи отрицательной обратной связи,второй операционный усилитель с образцовым элементом в цепи отрицательной обратной связи, вход которогосвязан конденсатором с выходом первого операционного усилителя н резистором с выходом делителя напряжения,фазочувствительный индикатор, измерительный вход которого соединен свыходом второго операционного усилителя, трансформатор, измерители отношения напряжений. В этом преобразователе формируются сигналы, совпадающие по величине и фазе с током, протекающим через исследуемый двухполюсник, и падением напряжения на измеряемом параллельном соединении активной и емкостной проводимостей, причем сигнал напряжения используется для разложения сигнала тока компенсационным методом 2.Однако наличие двух сигналов тока и напряжения), меняющихся в зависимости от величины измеряемой проводимости, а также от частоты рабочих напряжений, усложняет структуру преобразования, приводит к необходимости применения двух иэмери-телей отношения напряжений что отрицательно сказывается на точностипреобразователя. Емкость, входящаяв состав исследуемого двухполюсникаи включенная последовательно с измеряемой проводимостью, представляетбольшое сопротивление для низкочастотных токов, Поэтому в известномпреобразователе, при достаточно малой величине указанной емкости сигнал3наводки на выходе первого операционного усилителя может превышать полезный сигнал.О3Целью изобретения является повышение точности преобразователя,Поставленная цель достигается тем,что в преобразователь параметровпассивных нерезонансных двухполюсников, содержащий генератор синусоидального напряжения, первый операционный усилитель с конденсатором вцепи обратной связи, конденсатор связи, второй операционный усилитель собразцовым элементом в цепи обратной связи, делитель напряжения, первый резистор связи, инвертор и фазочувствительный индикатор,. причем одиниз входов преобразователя соединенс последовательно включенными первым 25операционным усилителем, конденсатором связи, вторым операционным усилителем и фазочувствительным индикато"ром, выход генератора синусоидального напряжения через инвертор, дели-. З 0, тель напряжения и первый резисторсвязи соединен с входом второго операционного усилителя введен третийоперационный усилитель с резисторомв цепи обратной связи, причем входусилителя через резистор соединен свыходом генератора переменного напря"жения и через цепь обратной связи свыходом первого операционного усилителя, а выход третьего операционногоусилителя соединен с другим входом 40преобразователя.В реэультае введения третьегооперационного усилителя в преобразователе сигнал на выходе второгооперационного усилителя определяется 45только параметрами измеряемой частидвухполюсника, в то же время напряжение на ней - величина постояннаяй не зависит от величины известнойемкости,.входящей в схему замещения,что упрощает структуру преобразования, а следовательно, повышает точность преобразователя, позволяетпроизводить дальнейшую обработкусигнала с выхода второго операционного усилителя известными методами,используемыми при преобразованиипараметров более простых двухэлементных двухполюсников.На чертеже приведена .структурнаясхема преобразователя. , бОСхема преобразователясодержитгенератор 1 синусоидального напряжения, третий операционный усилитель 2,резисторы 3 - б, исследуемый двухполюсник 7, конденсаторы 8 и 9 ре эистор 10, конденсаторы 11 - 13, первый и второй операционные усилители 14 и 15, фильтры 16 и 17, фаэочувствительные индикаторы 18 и 19, фазовращатель 20, инвертор 21, делители 22 и 23, образцовый элемент 24.Преобразователь работает следующим образом.На вход исследуемого двухполюсника 7 с выхода операционного усилителя 2 поступает напряжение П, определяемое по формуле:;Та с 4 РОО =-Е -РКэгде 0 - напряжение на выходе суммирующего усилителя;Е - напряжениегенератора 1; В - угловая часть измерительного напряжения.При этом падение напряжения на измеряемой проводимости, образованной параллельным соединением элементов 9 и 10, равноФ ВоОЕдадЕсли В,С =В С+, (3), что легко выполнить на любых частотах, например, подбором величины В, то напряжение на измеряемой проводимостиВ 41) = - Е - и не зависит ни от частоВты генератора 1, ни от величины измеряемой проводимости. Напряжение на выходе усилителя 14Ц 1+3 Ю С 9 ВОа Т 1, айсЯтем выше, чем ниже величина емкости Св и частоты а. Поэтому низкочастотные тока наводок(например промышленной частоты), которые могут возникать в объекте измерения, существенно загрубляют работу усилителя 14, снижая точность измерения. Фильтр 16, создавая глубокую отрицательную обратную связь, а фильтр 17, разрывая положительную обратную связь, подавляют сигнал наводки, повышая помехоустойчивость преобразователя, а также способствуют стабилизации его рабочего режима по постоянному току.Инвертор 21, регулируемые делите-. ли напряжения 22 и 23, резистор 6 и конденсатор 13 позволяют установить необходимый компенсирующий ток на входе усилителя 15. При этом в случае применения резистора в качествеобразцового элемента 24 напряжениена выходе усилителя 15 равно:ь 4 ь 24 С 12 и ть 1 ЙЗС0 =-ЕЭ Кь Си 10 (а%4 йва 873152низкочастотные наводки, повышая его помехоустойчивость,Формула изобретениякоэффициент передачи инвертора 21 зкоэффициенты деленияделителей напряжения 1522 и 23,,%ъСтт. - номинальная активен КР 6402 ная проводимость,величина которойустанавливается делителем напряжения22;С =аьиз - номинальная емкость,Н К В 4 С величина которойустанавливается делителем напряжения23.Фазочувствительные индикаторы .18, 19 фиксируют соответственно величины отклонений емкостной и активной про" водимостей от их номинальных знаМений.В связи с тем, что в предлагаемом преобразователе величина напряженияна измеряемой проводимости не зависит от ее параметров.и частоты рабочих напряжений за счет введения третьего операционного усилителя, упрощается структура преобразования, сводится до минимума число настраиваемых элементов, что повышает точ ность преобразователя. Фильтры, введенные в преобразователь , подавляют где К 4 илиОк(о о ),Китяи 10 Преобразователь параметров пассив"ных нерезонансных двухполюсников,содержащий генератор синусоидального напряжения, первый операционныйусилитель с конденсатором в цепи обратной связи, конденсатор связи, второй операционный усилитель с образцовым элементом в цепи обратной связи, делитель напряжения, первый резистор связи, инвертор и фазочувствительный индикатор, причем один извходов преобразователя соединен споследовательно включенными первымоперационным усилителем, конденсатором связи, вторым операционным усилителем и фазочувствительным индикатором, выход генератора синусоидального напряжения через инвертор, де"литель напряжения и первый резйсторсвязи соединен с входом второго опеоационного усилителя, о т л и ч а ющийся тем, что, с целью повышенияточности, в него введен третий опе- .рационный усилитель с резистором вцепи обратной связи, причем вход усилителя через резистор соединен с выходом генератора переменного напряжения и через цепь положительной обратной связи с выходом первого операционного усилителя, а выход третьего операционного усилителя соединенс другим входом преобразователя,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР9 507830, кл. 6 01 В 27/00,1973.2, Авторское свидетельство СССРМ 495617, кл. 6 01 й 27/00, 1974873152 Составитель О. Панчерников .Техред А, Бабинец Корректор М, Шароши ктор Л. Повх аказ 9026/7 илиал ППП Патент, г, Ужгород, Ул, Проектная Тирах 735 ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 13035, Москва, Ж, РаПодписнго комитета СССРй и открытийушская наб., д. 4/5