Аналоговый измеритель комплексного коэффициента передачи четь!рехполюсников
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
<л432427
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено 10.02.72 21) 1745500 18-! 0 (51) М. Кл. G 01г 29.00 с присоединением заявкп— (32) Приоритет—
Опубликовано 15.06.74. Бюллетень . Ь 22
Государственный комитет
Совета Министров СССР 53) УДК 621.317 (088.8) ло делам изобретений и открытий
Дата опубликования описания 5.08.75 (72) Авторы изобретения
В. Е. Быков, В. Г. Цивинский и A. ×. Янко (71) Заявитель (54) АНАЛОГОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОМПЛЕКСНОГО
КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ
Изобретение относится к области радиопзмерительной техники и может быть применено при измерении амплитудно-фазочастотных характеристик четырехпол|осников.
Известен аналоговый измеритель комплексного коэффициента передачи четырехполюсников, содержащий опорный генератор и множительные устройства на операционных усилителях.
Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что оно снабжено термопреобразователязт, амплитудным детектором, магнитоэлектрическими логометрами и переключателемм, причем нагреватели термопреобразователя подключены к выходам операционных 15 усилителей, а их термопары, включенные попарно н встречно, соединены со входами дифференциальных усилителей, .выход каждого из которых через фильтр нижних частот соединен с одной из обмоток магнптоэлектрнческих логомет ров, вход амплитудного детектора соединен с опорным входом прибора, à его выход — с нагревателем термопреобразователя, термопара которого через усилитель связана со вторыми обмотками магнптоэлектрнческих логометров, а чврез переключатель— с нагревателем термопреобразователя.
Это отличие позволяет повысить точность измерения и обеспечить незавиаимость показаний прибора от значений опорного напряжения, расширить функциональные возможности ii диапазон частот измеряемых сигналов.
Функциональная схвма описываемого устройства приведена на чертеже, где: 1 — опорный генератор; 2 — выход опорного генератора U„,„, = U,„ зш<о/; 8 — выход опорного генератора Uatgx. = Unn cos(0f; 4,5 — опорные входы прибора; 6 — исследуемая система; 7— вход исследуемой системы; 8 — выход исследуемой системы; 9 — сигнальный вход прибора; 10, 11, 12, 18 — операционные усилители;
14 — пнвертирующие входы операционных усилителей; 15, 16, 17 — резисторы; 18 — непнвертпрующие входы операционных усилителей; 19 — выходы операционных усилителей; 20 — резистор; 21 — нагреватель термопрсобразоватсл я; 22 — термопреобразователь;
28 — термопара; 24 — вход дифференциального усилителя; 25 — дифференциальный усилитель; 26 — выход дифференциального ycn".èòåëÿ; 27 — фильтр нижних частот; 28 — рсзистор; 29 — обмотки магнитоэлсктрического логомстра; 80 — магнитоэлектрпческий логометр; 81 — вход амплитудного детектора;
82 — амплитудный детектор; 88 — выход амплитудного детектора; 84 — нагреватель термопреобразователя; 85 — термопреобразователь; 86 — термопара термопреобразователя;
37 — усилитель; 88 — резисторы; 39 — об.мотки логометра; 40 — переключатель.
432427
Схема работает следующим образом.
Опорное напряжение UÄ singlet с выхода 2 генератора 1 поступает на опорный вход 4 приоора и на вход 7 исследуемой системы б.
Опорное напряжение U,„cosset с выхода 8 генератора 1 поступает на опорный вход 5 прибора. Напряжением„,„sin (Ы+<р) с,выхода 8, сдвинутое на угол у по отношению к опорному напряжению, поступает на сигнальный вход 9 прибора.
Операц|ионные усилители 10, 11, 12 и 18 производят векторное сложение измеряемого н опорного напряжений, так что выходное напряжение U операционного усилителя 10 равно:
Ui = К|,U „sin (оз/+ ср) + U„sincot); (1) выходное напряжение U операционного усилителя 11 равно: = К 1изи sin (Ы+ чо) — Uon sin озг1; (2) выходное напряжение Уз операционного усилителя 12 равно; 1з = Кз Uи,з,м „si n (rot+ y) + U„, co scot); (3) выходное напряжение U< операционного усилителя 18 равно:
U4 = К (Уи1 $1п (оз/+ (p) — U ol cos(lltl (4) где Кь Кд, Кз и К, — соопветс.пвенпо,коэффициенты передачи операционных усилителей
10, 11, 12 и 18.
Напряжение с выхода 19 операционных усилителей поступает на нагреватели 21 тсрмопреобразоватслей 22, в результате чего на выходе термопар 28 термопреобразователей возникает термоэ.д с., значен ие которой пропорционально квадрату среднего за период значения тока, протекающего через нагреватель. Термопары термопреобразователей, включенных на выходе операционных усилителей 10 — 18, включены попарно и встречно, нри этом напряжения, поступающие на вход
24 дифференциальных усилителей 25, равны: а) для канала с операционными усилителямп 10 и 11: т
U, = К, I (R, (U„,„sin (а/+ .о) -U,„sin t |)-dt— о т (5) — к„5 (к.,(о„... qiq (шt:; ф — о.. quan (J) -dt; о б) для канала с операционными усилителями 12 и 18: т
U, = К„- IIR,(U„,„sin (t -о) --, U,„„cosmtj(- dt— о т (6) — К., г1(К, (U„,,„sin (u>t- -р) — U„,cos 1)Рж, о где Кз — коэффициент передачи тсрмопреобразователей 22.
Коэффициент передачи операционных усилителей выб ирают равными, так что
% = Ка = Кз=К4 = К
При этом, преобразуя выражения (5) и (6), получим:
U5 — K6UB31IUOll COSY
Uo-= КsUилыUеи sinф> (8) (9) где Ко= Кз К вЂ” коэффициент пропорциональности.
Далее напряжения Us u Уз усиливаются дифференциальными усилителями 25, проходят через фильтр нижних частот 27 и через резистор 28 поступают на обмотки 29 магнитоэлектричеоких логометров 80. При этом токи, протекающие через э- обмотки, будут равны а) для канала с операционными усилителями 10 и 11:
7 8 (з
I =- (10) б) для канала с операционными усилителями 12 и 18:
Ii, К,Уо
25 1., =
1 где К, — коэффициент передачи дифференциального усилителя;
Кз — коэффициент передачи фильтра нижних частот;
Ri — сопротивление резистора 28.
Напряжение на выходе 88 амплитудного детектора 82 р а во|о:
35 (12) где Ко — коэффициент передачи амплитудного детектора 82.
Далее напряжение UT поступает на вход (84) тсрмопреобразователя 85, при этом напряжение на его выходе (86) будет:
Кв Ко т1оп (13) 55
2 где К вЂ” коэффициент передачи усилите60
Rz — сопротивление резисторов 88.
Угол отклонения указателя (стрелки) магнитоэлектрического логометра а п ропорционален отношению токов, протекающих через его обмотки, потому для канала с операционными
55 усилителями 10 и 11 имеем:
I где К о — коэффициент передачи термопреобразователя 85.
С выхода термопреобразователя напряжение U, через переключатель 40, который на50 ходится в положении а, усилитель 87 и резисторы 88 поступает на обмотки 89 магнитоэлектрических логометров. При этом токи, п ротекающие по этим оомоткам, будут равны:
432427 для канала с операционными усилителями 12 и 13:
I1 К-,K„fCп Un„V со$.2 R2
12 К, КиКп 1и зи 1опs I II l3 я,к,к„и.. = К, У„пиsin, (15) = К,гК. cos з; (19) с операционными усилителями 12 для канала и 13 имеем: 01,7 =— Kn K-, К, . R2 е К13= К .К Р 11 1 10 пропорциональности. — коэффициент КзКиКДизи 1 оп $1п 17 R2 — RÄK,-К„К„и,"„ = К12K $1п ю, (1б) Кп К7 Ки R27 При этом показания логометров не завигдс 1I 12 =- — — - - — К- R2 коэффициент про сят от значения опорного напряжения. КК9 1 7 11 15 порц:иональности. Кп "- — модуль коэффициента передачи 1изи on исследуемой системы. Для ра сширения частотного диапазона прибора в область инфра»»эких частот в схеме установлены фильтры нижних частот 27, которые могут исключаться из схемы прп исследовании сигналов на частотах более 5 Гц. Предмет изобретения 1 К11 Кп К)П г (17) В этом случае угол отклонения стрелки логометра канала с операционными усилителями 10 и 11 будет равен: I,,K Ê,,,K„. (1изи с7 опсо$ >Р2 =- K»U„„„„cosy; (18) Таким образом, показания а1 логометра канала с операционными усилителями 10 и 11 пропорциональны действительной составляющей eemopa коэффициента передачи иосле1дуемой системы, а показания ссг логометра канала с операционными усилителями 12 и 13 пропорциональны мнимой составляющей этого вектора и не зависят от значения опорного напряжения U„n, Для расширения функциональных возмо>кностей в приборе предусмотрен режим, прп котором показания прибора пропорциональны ортогональным составляющим вектора напряжензия на выходе исследуемой системы, при этом переключатель 40 переводится в положение в. Тогда выходное напряжение UI амплитудного детектора, минуя термопреобразователь 35 через усилитель 37 и резистор 38 поступает па обмотки 39 логометров. При этом токи, протекающие по этим обмоткам, будут равны: Выбирают Кг К10 —— 1, при этом К12 — — К1г и шкалы логометров однозначно градуируются R значениях ортогональных составляющих коэффициента передачи и выходного напряжения 20 исследуемой системы. з0 Аналоговый измеритель комплексного коэффициента передачи четырехполюсников, содержащий опорный генератор и множительное устройство на операционных усилителях, отличающийся тем, что, с целью повышения точ35 ности измерения, обеспечения независимости по1казаний прибора от значения апорното напряжения, расширения функциональных возможностей и дпапазона частот измеряемых сигналов, он снабжен термопреобразователя40 ми, амплитудным детектором, маги»тоэлектричвскими логометрами и пврвключателвм, причем нагреватели термопреобразователя подключены к выходам операционных усилителей, а их термопары, включенные попарно и 45 встречно, соединены со входами дифференциалыных усилителей, выход каждого из которых через ф пльтр нижних частот соединен с одной из обмоток магнитоэлектрических логометров, вход амплитудного детектора соеди50 нен с опорным входом прибора, а его выход— с нагревателем термопреобразователя, термопара которого через усилитель связана со вторыми обмотками магнитоэлектрических логометров, а через переключатель — с нагревателем термопреобразователя. 432427 Составитель А. Беляев Редактор С. Хейфиц Тек ред T. Курнлко Корректор В. Гутман Заказ 424!900 Изд. № 1721 Тираж 678 . Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Я-35, Раушская наб., д, 4/5 Тип. Харьк, фил. пред. «Патент»
