Устройство для кодирования коэффициента передачи четырехполюсников

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 51)4 Н 03 М 1/6 ННЫЙ НОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОСУДАРС ПО ДЕЛА ИСАНИЕ И РЕТЕН ЛЬСТВУ ВеЧФ( з аде рж(71) Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт попроблемам развития Канско-Ачинскогоугольного бассейна(56) Федоров Н.М. Аппаратура для фазочувствительных измерений в методевызванной поляризации. - В сб.: Методы изучения поляризации горных породпеременным током. - Свердловск, Институт геофизики УНЦ АН СССР, 1974,с. 75-80,Авторское свидетельство СССРУ 042177, кл. Н 03 К 13/20, 1982,ЯО 143277(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОДИРО ЬАЦИЯ КглФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ ЧЕТЫРЕХПОЛЮС 11 ИЫВ(57) Изобретение относится к электрическим измерениям в диапазоне низких частот и выполняет кодирование комплексного коэффициента передачи четырехполюсника, параметры которого медленно деградируют во времени. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства, Устройство для кодирования коэффициента передачи четырехполюсников содержит измерительный частотный преобразователь (ИЧ 11) 6, суматор 7, элемент ограничения 1 О усилитель переменного тока 1 2,элемент оки 13, фильтр нижних частот14, фильтр верхних частот (ФВЧ) МФС:143277515, формирователь импульсов 7, эле- менты. Реализован алгоритм кодирояаменты И 18-21, инвертор 22, элементы ния - непрерывное интегрирование иройИ 25 и 26 и счетчик импульсов 27, изведения измеряемого и опорного сигДостижение поставленной цели обеспе- налов с непрерывным вычитанием из речено тем, что в устройство введены зультата этой операции текущего интегсумматор, ограничитель, усилитель и рала произведения опорного сигнала и фильтр нижних частот, образуюдне вмес- измеряемого сигнала задержанного во те с элементом задержки автогенератор времени на период, причем начало втодля возбуждения исследуемого четырех- рой операции интегрирования запазвь: - полюсника, а также формирователь им- вает по отношению к началу первой пульсов и добавочные логические эле- период сигнала, 3 ил.Изобретение относится к области электрических измерений в диапазоне низких частот, может быть использовано при экспериментальном определении амплитудно-Фазовых частотных харак теристик четырехполюсников, при акустических, океанологических и т.п, измерениях, при исследованиях в области систем автоматического управления и регулирования, в геофизике, биофи зпке и т.д. и предназначено для изу" чения медленно протекающей деградации комплексного коэффициента передачи четырехполюсников.15Цель изобретения - повьппение быст. - родействия устройства.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 и 3 - эпюры, иллюстрирующие его функциониро вание.Устройство для кодирования коэффициента передачи четырехполюсника 1, имеющего вход 2 и выход 3(устройство для подключения выхода и входа иссле дуемого четырехполюсника имеет информационный вход 4 и выход 5), содержит измерительный частотный преобразователь (ИЧП) 6, двухвходовый сумматор 7, имеющий входы 8 и 9, элемент 10 ограничения, имеющий вход 1, усилитель 12 переменного тока, элемент 13 задержки, Фильтр нижних частот (ФНЧ) 14, Фильтр верхних частот (ФВЧ) 15, информационный вход 16 Формирователя 17 импульсов, первый, второй, третий и четвертый элементы И 18-21 соответственно, инвертор 22, вход 23 сброса формирователя 17 импульсов, вход 24 сброса устройства, первый 25 и второй 26 элементы ИЛИ, счетчик 27 импульсов,имеющий вход 28 сложения, вход 29 вычитания, вход 30 сброса и,цифровойвыход 31, являющиися выходом бастионства.Устройство работает следующим образом.Сумматор 7, элемент 13 задержки,ФНЧ 14, усилитель 12 и элемент 10 ограничения образуют кольцо автогенератора с задержанной обратной связью,поэтому на выходе усилителя 12 сразуже после подачи напряжения питаниявозникает гармоническое напряжениеЕ зпьА (фиг. 2, эпюра 32), используемое для возбуждения исследуемогочетырехполюсника 1 и подводимое к еговходу 2, где Е - амплитуда напряжения;ы =2 /Т - частота (Т - время задержки сигнала в элементе 13 задержки),Выходное напряжение усилителя 12Формируется элементом 10 ограничения,полученная последовательность прямоугольных импульсов Ч(С)=(1/2) (++воп зхпаС) (фиг, 2, эпюра 33)подводится к входу 23 сброса формирователя17 импульсов и входам элементов И 18и 21, Выходное напряжение четырехполюсника Б(С)=БзпЬдС+М(С) (Фиг, 2,эпюра 34) с помощью ИЧП 6 преобразуется в последовательность импульсовс частотой где 0, - амплитудное значение напряжения Б(С); (С) - фазовый сдвиг сигналов о(С) и Ч(С);кру г)(з)(а модуля)(анной характе истики ИЧ 1 ;Г, - центральная частота.Временная зависимость частать) выходного сигнала ИЧП 6 представлена на эпюре 35 (фиг, 2), выходной сигнал ИЧП б - на эпюре 36.Последовательность импульсон, формируемая ИЧП б, и выходное напряжение О элемента 10 ограничения суммируются сумматором 7 (фиг, 2, эпюра 3), задерживаются элементом 13 задержки на время Т и затем разделяются с помощью ФНЧ 14 и ФВЧ 15. ФНЧ 14 отфильтровывает сигнал ИЧП 6 и высшие гармоники с частотами г(п=3,5,) выходного напряжения элемента 10 ограничения, ФВЧ 15 пропускает на свой выход лишь высокочастотную компоненту (фиг, 2, эпюра 38), выходного сигнала элемента 13 задержки, порождаемую сигналом ИЧП 6. Временная зависимость частоты Г(С-Т) этой компоненты представлена на эпюре 39 (фиг. 2). 25При С=О по входу 24 сброса производится установка формиронателя 17 импульсов и реверсивного счетчика 27 в исходное состояние. Формирователь .17 импульсов возбуждается по входу 16 положительными перепадами выходнаго напряжения элемента 10 ограниченияи формирует потенциалы У(С)=0 при 0С сТ, У, (С)=1 при С) Т (фиг. 2, эпюра 40) и У (С)=У, (С-Т) (фиг. 2, эпюра 41), Элементы И 18-21, управля 35 емые по. одним входам выходными напряжениями С) элемента 10 ограничения и С)=(1/2) (1-зКп з 1 пС) инвертора 22, а по другим входам потенциала ми У(С) и У(С) формирователя 17 импульсов вырезают из выходных сигналов ИЧП 6 и ФВЧ 15 пачки импульсов, частота которых изменяется во времени в соответствии с эпюрой 42 (фиг. 2) и эпюрами 43-45 (фиг, 3). Выходные импульсные последовательности первого 18 и третьего 20 элементов И объединяются первым элементом ИЛИ 25 (фиг. 3, эпюра 46) и подаются на суммирующий вход 28 счетчика 27. Ана 50 логичным образом сигналы второго19 и четвертого 21 элементов И через второй элемент ИЛИ 26 поступают на вычитающий нхад 29 счетчика 27, На эпюре 4 (фиг, 3) представлена зависимость ат времени частоты выходной импульсной последовательности, формируемой элементам ИЛИ 26. Искомый ре-,эпюра л 8Я(С):,;(С)-(С)1 ас (1)Тгде 3( С ) и ) ) С ) - частоты сигналнсоответственна на суммирующем 28 и вычитающем 29 входах счетчика 27,считывается с выхода 31 счетчика 2.Пусть н результате вариации параметров четырехпалюсника 1 при С=С иС=с =5 Т (фиг. 2 и 3) амплитуда )1входного напряжения 1 ЧП 6 остается постояйай, а ега фаза Ч(С) изменяетсяво времени в соответствии с эпюрай 34.(С) сигналов на выходах элементов1, (з.=18,1921)"(С) С)а(С) с(с), г(с)=(с) 1(с) г(С),т (С)= (С)%(С)г(С-Т) Ъ(С)=-г(С),(С)=У(С)= (фиг, 2, эпюры 40 и 41),поэтому Г(С)=Г)(С) и в соответствиис ( 1 ) рез ультат Я( С ) кодирования остается неизменным (фиг, 3, эпюра 48).В интервале Г Т, 2 Т 3 потенциалы 11(С)==,"р(с)=0 исК=й )(д, нь(п аВыполняя в (2) интегрирование, находимЛ ( 2 Т ) =К, = ( 2/ ) ".,Т сан Ч где .")=К - девиация частоты выходного сигнала ИЧП 6,Таким образам, при - ь( 2 Т, С) на выходе счетчика 27 постоянна присутствует код Р), пропорциональный искомой реальной компоненте коэффициента передачи исследуемого четырехпалюсника 1, Этот кад не меняется во времени, так как в этом интервале параметры четырехлолюсникаостаютсянеизменными.В соответствии с эпюр(1)". 34 (фиг,2)при С=С,( фазовый угол каэ)фи)1 иентапередачи четырехпалюсникаскачкомувеличивается да значения 1 =".(/2. Учи 14327тывая, что в интервале (1;, Ь,+Т) У (С) =1 (С) =1, Г(С) =-.Г+ Гз(п(с.+ 4) и Г(С-Т)=Г +Г,з 1.п(.(С-Т)+Р получаемтв,=в(, т)=.к, + 1 ГГ-г(-:2-Т)3 здп зпоййС=В,+Г,Т (созыв -сов ), (3)10В рассмотренном случае Ч, =Я/2, поэтому В=О (фиг. 3, эпюра 48), При С=С=5 Т величина ч (С) вновь изменяет ся (фиг. 2, эпюра 34 ), В интервале (С, С+Т) потенциалы У(С)= У(С) в. 15 (С)= +, зп(ЫС+ 1) Г(С-Т)=Го+ +1; е 1 п (д ( С-Т) + А 1 итв,=в(,+т)= с(с)-гЬ-тД якп ныы:г Т сов. (4)(Таким образом, устройство позволяет осуществить непрерывно следящее кодирование коэффициента передачи четы рехполюсников.Формула изобретенияУстройство для кодирования коэффи циента передачи четырехполюсников, содержащее измерительный частотный преобразователь, вход которого является входом для подключения выхода исследуемого четырехполюсника, элемент задержки, инвертор, первый элемент И, первый элемент ИЛИ и счетчик импульсов, выход которого является цифровым выходом устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения быстродействия, в него введены формирователь импульсов, вто 75 6рой, третий и четвертый элементы И, второй элемент К 1 И, фильтр верхних частот и последовательно включенные сумматор, элемент задержки, фильтр нижних частот, усилитель переменного тока и элемент ограничения, подключенный выходом к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом измерительного частотного преобразователя и с первыми входами первого и второго элементов И, подключенных выходами к первым входам соответственно первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы первогои второго элементов И объединены иподключены к первому выходу формирователя импульсов, второй выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, подключенных выходами к вторым входамсоответственно первого и второго элементов ИЛИ, выход элемента задержки через фильтр верхних частот подключен к вторым входам третьего и четвертого элементов И, выход элементаограничения соединен с информационнымвходом формирователя импульсов и стретьими входами соответственно первого и четвертого элементов И и черезинвертор подключен к третьим входам соответственно второго и третьего элементов И, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены соответственно к входам сложения и вычитания счетчика импульсов, вход сброса которого объединен с входом сброса формирователя импульсов и является входом сброса устройства, выход усилителя переменного тока является выходом устройства, подключаемого к входуисследуемого четырехполюсника, 11432775 рректор С,Черн ед П Заказ сное омитета С открытий ая наб., д/5 нно-полиграфическое предприятие, г Производ Составитель А.МаслоВ.Петраш Техред М .Дидык Тираж 929 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушс