МОСТ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МНОГОЭЛЕМЕНТНОГО ПРОИЗВОЛЬНОГО ДВУХПОЛЮСНИКА

Полезная модель относится к измерительной технике, а конкретнее к измерительным приборам мостового типа и может быть использована для измерения параметров многоэлементного произвольного двухполюсника.
Известно мостовое устройство, предназначенное для измерения параметров трехэлементных двухполюсников, содержащее первый и второй операционные усилители, к выходу первого подключен резистор, к выходу второго - регулируемый резистор, в цепь отрицательной обратной связи второго включен конденсатор, дифференциальный усилитель, нуль-индикатор, источник напряжения и объект измерения. Имеются интегратор, дифференциатор, два ключа, третий операционный усилитель, регулируемый конденсатор, резистор, сумматор, детектор определения линейности переходного напряжения, детектор выделения информации о наличии линейной составляющей, входы двух операционных усилителей через резисторы соединены с интегратором, шунтированным ключом, соединенным с генератором прямоугольных импульсов, вход третьего операционного усилителя через объект измерения соединен с выходом интегратора, в цепь отрицательной обратной связи третьего операционного усилителя, выход которого через дифференциатор, шунтированный ключом, соединен с первым входом дифференциального усилителя и детектором определения линейности переходного напряжения, включают последовательно соединенные резистор и регулируемый конденсатор, в цепь отрицательной обратной связи первого операционного усилителя включен регулируемый резистор, а выходы первого и второго операционных усилителей через сумматор соединяют со вторым входом дифференциального усилителя, выход которого присоединен к первому входу детектора выделения информации о наличии линейной составляющей, второй вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, [a.c. СССР 1762247, МПК G01R 17/10 опуб. 15.09.92. БИ №34 «Мостовое устройство для измерения параметров трехэлементных двухполюсников» автор М.М. Зинин].
Недостатком данного технического решения являются малые функциональные возможности, в виду невозможности измерения параметров многоэлементного (R, L, C) произвольного двухполюсников.
Известен мост для измерения параметров трехэлементных нерезонансных двухполюсников, содержащий генератор прямоугольных импульсов, соединенный через первый регулируемый резистор с инвертирующим входом первого операционного усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен конденсатор, выход первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, в цепь отрицательной обратной связи которого включены клеммы для подключения измеряемого двухполюсника, содержащего параллельно включенные конденсатор и резистор, включенные последовательно с конденсатором, нуль-индикатор, второй сумматор, третий регулируемый резистор, четвертый операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной, к инвертирующему входу которого подключен четвертый регулируемый резистор, а выход подключен к первому входу второго сумматора, конденсатор, резистор, линия задержки, два ключа, детектор для определения экспоненциальной формы напряжения, пятый регулируемый резистор, генератор прямоугольных импульсов через конденсатор подключен к инвертирующему входу третьего операционного усилителя, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен через первый ключ с нуль-индикатором и непосредственно с детектором для определения экспоненциальной формы напряжения, генератор прямоугольных импульсов через третий регулируемый резистор соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя, с четвертым регулируемым резистором, подключенным к инвертирующему входу четвертого операционного усилителя, в цепь отрицательной обратной связи которого включен резистор, к третьему входу второго сумматора подключен выход первого сумматора, параллельно конденсатору в цепь отрицательной обратной связи первого операционного усилителя включен пятый регулируемый резистор, выход генератора прямоугольных импульсов через линию задержки, параллельно которой включен второй ключ, соединен с первым ключом. [Пат. РФ №2034301, МПК G01R 17/10, опуб. 30.04.95 54 №12, автор Зинин М.М. «Мост для измерения параметров трехэлементных нерезонансных двухполюсников»]
Данное техническое решение выбрано автором в качестве прототипа.
Недостатком прототипа являются низкие функциональные возможности, заключающиеся в отсутствии измерения параметров произвольного (R, L, C) произвольного двухполюсника.
Техническим результатом является расширение функциональных возможностей, за счет измерения параметров многоэлементного (R, L, C) произвольного двухполюсника.
Технический результат достигается тем, что в мост для измерения параметров многоэлементного двухполюсника, содержащий генератор, операционный усилитель, сумматор, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, второй сумматор, дополнительно введены потенциометры, количество которых равно сумме порядков правой и левой частей дифференциального уравнения, описывающего объект измерения, интеграторы, количество которых равно n+(n-1)+…+1+m+(m-1)+…+1, где m и n - старшие степени правой и левой частей дифференциального уравнения, которое описывает объект измерения, резистор, включенный в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя, выход которого соединен с сумматором, к инвертирующему входу которого подключен объект измерения, который соединен с выходом генератора, соединенным через потенциометры и интеграторы с входами второго сумматора, в первом соединении имеется один потенциометр, во втором соединении имеются один потенциометр и каскадно соединенный интегратор, в последующих соединениях выхода генератора со вторым сумматором имеются по одному потенциометру, которые соединены с выходом генератора, и по количеству, равному номеру соединения, каскадно включенных интеграторов, последние из которых соединены со вторым сумматором, а первый соединен с потенциометром, выход второго сумматора соединен с первым сумматором и через потенциометры и интеграторы, которые каскадно соединены с входами второго сумматора, в первом соединении имеется потенциометр, который соединен с выходом второго сумматора и входом второго сумматора, во втором соединении имеется потенциометр, который соединен с выходом второго сумматора, который каскадно включен с интегратором, выход которого соединен со входом второго сумматора, в последующих соединениях - по одному потенциометру и каскадно включенные интегратор, количество которых равно номеру соединения.
Введение дополнительных элементов и их соединение обеспечивают построение модели объекта измерения, которая приводит к получению моста с частотно независимым состоянием равновесия, предназначенного для измерения параметров многоэлементного (R, L, C) произвольного двухполюсника.
На фиг. 1 показана принципиальная схема моста, предназначенного для измерения параметров двухполюсника многоэлементного (R, L, C) произвольного.
Устройство состоит из генератора прямоугольных импульсов 1, объекта измерения 2 который описан дифференциальным уравнением, операционного усилителя 3, резистора 4, сумматора 5, потенциометров 6, 7, 8, 9, 10, 11, 19, количество которых равно m+n, где m и n - старшие степени правой и левой частей дифференциального уравнения, которое описывает объект измерения 2, интеграторов 12, 13, 14, 15, 16, 17, количество которых равно сумме n+(n-1)+…+1+m+(m-1)+…+1, и второго сумматора 18.
Устройство работает следующим образом.
Генератор 1 подает прямоугольные импульсы на объект измерения 2, подключенный к операционному усилителю 3, в цепь обратной связи которого включен резистор 4. На выходе операционного усилителя имеется переходное и установившееся напряжения, которые компенсируются выходным напряжением модели. Уравновешивание ведут регулировкой потенциометров 6, 7, 8, 9, 10, 11, 19 любым известным способом.
Имеется раздельный отсчет по коэффициентам входной функции измеряемого двухполюсника 2.
Предлагаемый мост для измерения параметров многоэлементного произвольного двухполюсника при наличии класса точности 1-2%, позволяет сократить номенклатуру используемых приборов.