Способ преобразования в активные величины параметров многоэлементных двухполюсников

35657 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РесптблинК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 20.Х.1970 ( 1487555/18-10) М. Кл, б 01 г 17/06 б 01 г 27/02с присоединением заявкиПриор ите Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРпубликовано 23.Х а опубликования описания 05,1.19 т - , - "-,;=.р"ф .",д Фл втоматики АвторыизобретенияЗаявитель В, Ю. Кнеллер и Л. П. Боровски ена Ленина институт проблем управления и телемеханики)СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В АКТИВНЫЕ ВЕЛИЧИНЫПАРАМЕТРОВ МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ ДВУХПОЛЮСНИКОВ ют в)Изобретейие относится к области электро- измерительной техники, занимающейся преобразованием и измерением комплексных величин переменного тока и величин, определяемых ими. Оно может быть использовано, например, при исследовании процессов на границе электрод-электролит в задачах электроХимии, при исследовании процесов в живых тканях и организмах,и,при контроле и измерении параметров объектов переменного тока с многоэлементной схемой замещения.Известен способ преобразования параметров многоэлементных двухполюоников в активные величины, сущность которого состоит в том, что цепь уравновешивания, содержащая исследуемый двухполюсник и набранную по идентичной с ним схеме его модель, питается дискретным .набором частот и уравновешивается на каждой частоте путем регулировки активных величин, под воздействием которых изменяются параметры управляемых элементов модели, При этом в положении равновесия регулируемые активные величины соответственно пропорциональны параметрам исследуемого двухполюсника.Однако преобразование,по такому способу приводит к дополнительной погрешности преобразования из-за нестабильности и нелинейности характеристик управляемых элементов, Кроме того, известный способ предполагает использование разнотипных управляемых элементов (сопротивление, емкость, индуктивность), что затрудняет его техническую реализацию. 5 Для использования Однотипных управляемых элементов, например активных управляемых сопротивлений, предлагается способ, по которому каждый элемент трехэлементнаго двухполюсника, являющегося многоэлемент 10 ным двухполюсником, моделируют звеном направленного действия с регулируемым коэффициентом передачи, например, операционным усилителем, причем последовательно соединенные элементы моделируют звенья 15 ми, выходные величины которых суммируют и коэффициенты передачи которых совпада по характеру с импедансами этих элементо а два параллельно соединенных элемента моделируют звеном с коэффициентом передачи,20 совпадающим по характеру с импедансом одного элемента и охваченным звеном обратной связи, характер коэффициента передачи которого совпадает с характером проводимости другого элемента,25 Кроме того, для преобразования в активные величины параметров многоэлементных двухполюсников, образованных последовательно-параллельным соединением трехэлементных двухполюсников, модель многоэле 30 ментного двухполюоника набирают путем сое 356571динения моделей трехэлементных двухполюсников, причем выходные величины моделей последовательно соединенных трехэлеменгных двухполюсников суммируют, а модель одного из двух параллельно включенных трехэлементных двухполюсников охватывают цепью обратной связи, содержащей модель другого, параллельно включенного с ним трехэлементного двухполюсника; при этом для повышения точности преобразования для получения активных величин, пропорциональных параметрам многоэлементного двухполюсника, на входы звеньев направленного действия подается сигнал известной величины.На фиг, 1 (а, б) показаны схемы трехэлементных двухполюоников с двумя возможными вариантами последовательно-параллельного включения элементов; на фиг. 2 (а, б) - цепи уравновешивания для преобразования параметров двухполюсников, изображенных на фиг. 1 (а, б); на фиг. 3 - цепь уравновешивания для преобразования параметров трех- элементного двухполюсника, модель которого набрана по схеме, дуальной схеме модели фиг. 1, б; на фиг. 4 - схема сложного многоэлементного двухполюсника; на фиг. 5 - цепь уравновешивания для преобразования параметров сложного многоэлементного двухполюсника,В соответствии с предлагаемым способом каждый элемент двухполюсника моделируется операционным усилителем. Элементы с импедансами го, г 2 о, гоо двухполюсников, изображенных на фиг. 1 (а, б), моделируются, соответственно, усилителями 1, 2, 3 (см. фиг. 2).На фиг. 2, а два параллельно соединенных элемента г 2 о и гзо моделируются усилителями 2 и 3, причем усилитель 3 включен в обратную связь усилителя 2. При этом в точке Ь на каждой частоте питания со и ц 2 развивается сигнал, пропорциональный величинеамомЗМ + омСигнаал с модели элемента г,о (т, е. с усилителя 1), включенного последовательно с г 2, и гм, суммируется с сигналом в точке Ь, и на выходе модели двухполюоника получают на каждой частоте активную величинуА омзмм м+ омС объекта (исследуемого двухполюсника), включенного через операционный усилитель О, снимается активная величина А ооУоо + 2 зоНа фиг. 2, б два последовательно соединенных элемента гыо и г 2 о моделируются усилителями 1 и 2, .выходные напряжения которых суммируются. Усилитель 3, являющийся моделью параллельного элемента гзо, включен в обратную связь, которая охватывает модели элементов яо и го. На выходе модели двухполюсника имеем активную величинуА (Ум + Лом) УзммК,м+ Лом+ г,ма с объекта в этом случае снимается активная величина10 А (Уо + 2 ао) ЛзооЕло + Уоо + ЕзоДля того, чтобы согласно описываемомуспособу характеры коэффициентов передачиоперационных усилителей совпадали с характерами импедансов (проводимостей) модулируемых элементов, необходимо соответственное совпадение характеров импедансов го,г 20 гзо и г 1 м 22 м, гзм20 Если, например,12= Г; Уоо=; Уоо =Гоо,РСзото необходимо, чтобы25 1г,= ,; г,м =; К,= Г,м.1 СомУравновешивание величины Ао величиной А осуществляется путем регулировки активных30 величин аь а 2, ао, под воздействием ко гор ыхизменяются величины управляемых сопротивлений Рь Я 2, Рз. После уравновешивания на каждой частоте имеют место соотношения1г -- , С 2 о Р 2, газо Йз Так как в положении равновесия коэффициенты передачи операционных усилителей пропорциональны параметрам исследуемого двухполюсника, то для получения активных величин, пропорцио нальных этим параметрам, достаточно податьсигнал известной величины на входы операционных усилителей, На фиг. 2, а показая один из возможных вариантов подачи известного сигнала е на входы усилителей. При 45 этом с выходов усилителей снимаются активные величины Е, Е 2, Ез, пропорциональные параметрам двухполюсника.Модель двухполюоника можно набирать таким образом, чтобы после уравновешивания ее 50 выходная активная величина была пропорциональна не импедансу двухполюсника, как сказано выше, а его комплексной проводимости.Для этого схему набора модели двухполюсника необходимо заменить на дуальную, и все 55 сказанное выше остается в силе. На фиг. 3 показана цепь уравновешивания, где схема набора модели дуальна. схеме на фиг. 1, б.Здесь-два последовательно соединенных элемента уо и у 2 о моделируются усилителями 1 и 2, причем усилитель 2 включен в обратную связь усилителя 1. При этом в точке Ь развивается сигнал, пропорциональный величине УмУзмУм + УамСигнал с модели элемента у 33 (т, е. с усилителя 3), включенного параллельно ветви 913, у 2 о, суммируется с сигналом в точке Ь. На выходе модели двухполюсника имеем на каждой частоте (о 1 и о 2 активную величинуА УгмУзм +Угм + Узма с объекта снимаем активную величинуА Угю УззУго + УгоСогласно описываемому способу модель сложного многоэлементного двухполюсника, схему которого можно представить в виде но- следовательно-параллельного соединения трех- элементных двухполюсников, набирают путем соединения описанных выше моделей трехэлементных двухполюсников.С этой целью схему сложного двухполюсника разбивают на части, каждая из которых представляет собой трехэлементный двухполюсник. Одно- и двухэлементные двухполюсники могут при этом рассматриваться как частные случаи трехэлементных, в которых сопротивления некоторых элементов равны нулю при бесконечности, Затем строят модели трех- элементных двухполюсников согласно изложеным принципам. Выходные величины моделей последовательно соединенных двухполюсников суммируют. Модель параллельного двухполюоника включают в цепь обратной связи, охватывающей модель той части схемы сложного двухполюсника, параллельно которой подсоединен данный двухполюсник.Сложный многоэлементный двух полюсник изображен на фиг, 4. Разбиваем его на простые двухполюсники 1 - 1 Ч, строим их модели и набираем модель сложного двухполюсника, показанную на фиг. 5. Здесь М 1 и М 11 - модели, идентичные изображенным на фиг.1,а и 1, б соответственно.Элементы гзо и г 5 о моделируются усилителями 4 и 5. На выходе модели получаем на каждой частоте величину(Ам + гм) 4 мЛ . у21 м+ 2 зм+ Л,ма с объекта снимаем величинуд (21 о + зо) 24 о(У У УГ1 (о, м) + 2 (о, м) 3 (о, м)Аг (о,м) -г 1(ц,.)+ 22(.)+ ЛЗ(.)Уравновешивание осуществляется путем ре-. гулировки активных величин а 1 - а 5, а а 3,а При достижении положения равновесия на входы операционных усилителей подаетсяизвестный сигнал, а с выходов снимаются сигналы, пропорциональные параметрам иоследуемого двухполюсника.Аналогично случаю трехэлементного двухполюсника при построении модели сложного многоэлементного двухполюсника также возможен дуальный подход.Описанный способ принципиально позволяет осуществить преобразование в активные величины параметров сколь угодно сложного двухполюсника, схема которого может быть представлена в виде последовательно-параллельного соединения элементов,15 20 25 30 35 40 4550 55 60 65 что, с целью повышения точности преобразования для получения активных величин, пропорциональных параметрам многоэлементного двухполюсника, на входы звеньев направленного действия подается сигнал известной величины. Предмет изобретения1. Способ преобразования в активные величины параметров многоэлементных двухполюсников, в частности трехэлементных, основанный на методе сравнения, при котором зависящую от параметров двухполюсника активную величину уравновешивают на нескольких частотах активной величиной, зависящей от параметров регулируемых элементов модели двухполюсника, отличающийся тем, что, с целью использования однотипных управляемых элементов, например, управляемых активных сопротивлений, каждый элемент трех. элементного двухполюсника моделируют звеном направленного действия с регулируемым коэффициентом передачи, например, операционным усилителем, причем последовательно соединенные элементы моделируют звеньями, выходные величины которых суммируют и коэффициенты передачи которых совпадают по характеру с импедансами этих элементов, а два параллельно соединенных элемента моделируют звеном с коэффициентом передачи, совпадающим по характеру с импедансом одного элемента и охваченным звеном обратной связи, характер коэффициента передачи которого совпадает с характером проводимости другого элемента.2, Способ по п, 1, отличаюи(ийся тем, что, с целью преобразования в активные величины параметров многоэлементных двухполюсников, образованных последовательно-параллельным соединением трехэлементных двухполюсников, модель многоэлементного двухполюсника набирают путем соединения моделей трехэлементных двухполюсников, причем выходные величины моделей последовательно соединенных трехэлементных двухполюсников суммируют, а модель одного из двух параллельно включенных трехэлементных двухполюсников охватывают цепью обратной связи, содержащей модель другого, параллельно включенного с ним трехэлементного двухполюсника,3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем,356571 Составитель Т. АфонинаТехред Л, Богданова Редактор С. Хейфиц Корректор О. Тюрина Ти ног ра фи я, п р. С а пуп о в а, 2 Заказ 4182/9 Изд. Мо 656 Тираж 406 Подписное ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5