ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С ЧАСТОТНО­ЗАВИСИМЫМИ ЦЕПЯМИ

Основные типы частотно-зависимых цепей ИП

Можно выделить основные типы ЧЗЦ по следующим классифика­ционным признакам:

по принципам построения (ЧЗЦ непосредственного преобразования и ЧЗЦ уравновешивания), по форме входного (питающего) напряже­ния (ЧЗЦ, работающие при синусоидальном или импульсном входном сигнале).

Структурные схемы основных типов ЧЗЦ и характерные для них соотношения, определяющие функции преобразования ИП с ЧЗЦ дан­ного типа, приведены в табл. 1.1.

Частотно-зависимые цепи непосредственного преобразования, рабо­тающие при синусоидальном входном сигнале, представлены в табл. 1.1 двумя основными разновидностями структурных схем (1 и 2).

Схема 1 представляет собой схему частотно-зависимого четырехпо­люсника, преобразующего входной сигнал в соответствии с частот­ными характеристиками ^(о). На этих характеристиках отсутствуют характерные точки, определяющие процесс преобразования: в зависи­мости от частоты входного сигнала преобразование может осуществ­ляться в любой точке характеристики.

Схема 2 представляет собой схему экстремальных ЧЗЦ, наиболее характерными из которых являются резонансные цепи. Выходной сиг­нал *вых таких ЧЗЦ является функцией двух переменных: частоты входного сигнала f и преобразуемого параметра х. Процесс преобразо­вания осуществляется в характерных точках амплитудно-частотной ха­рактеристики ЧЗЦ, соответствующих состоянию резонанса, при кото­ром модуль сигнала *Вых имеет экстремальное значение. Установление резонанса достигается автоматическим нахождением резонансной часто­ты /рез входного сигнала для каждого значения ху в результате чего кривая /рез=Ф(*) соответствует функции преобразования параметра х в частоту.

Схема 3 представляет собой схему ЧЗЦ непосредственного преоб­разования, работающих при импульсном входном сигнале. В ней обоб­щены возможные варианты ПДА: как простейших, описанных в § 1.1, так й более сложных, построенных путем сочетания нескольких про­стейших. Схема 3 отличается от схемы 1 лишь использованием зависи­мостей F(0) для импульсного сигнала вместо частотных характери* стик і7(со).

Схема 4 соответствует схеме уравновешенных ЧЗЦ, питаемых си­нусоидальным напряжением. Схема содержит две ветви, в общем случае представляющие собой многополюсники с входами для подачи на­пряжения питания (с амплитудой Uf) и входных (выходных) перемен­ных Х и х2 и одним выходом. В состав ветвей входят частотно-зависимые элементы, а также элементы, параметры которых зависят от переменных хі. Поэтому данные ветви являются, фактически, функциональными пре­образователями, реализующими соответственно зависимости (о),

Хі) и и2=и^2((Цу Хі), где і= 1,2. Равенство выходных напряжений ветвей эквивалентно приведенному в табл. 1.1 усло&ию равновесия, которое определяет функции преобразования ИП.

Схема 5, соответствующая схеме квазиуравновешенных цепей, в табл. 1.1 не показана, так как она идентична схеме 4. Однако ее су­щественное отличие от схемы 4 заключается в том, что выходные на­пряжения ветвей сдвинуты по фазе относительно друг друга, причем фазовый сдвиг изменяется при изменении со, и, следовательно, полное равенство данных напряжений не может быть достигнуто. В таком случае используют равенство лишь амплитуд выходных напряжений, т. е. режим квазиравновесия. Общий вид условия квазиравновесия схе­мы 5 приведен в табл. 1.1.

Схема 6 соответствует схеме уравновешенных ЧЗЦ, питаемых импульсным напряжением с амплитудой Um. Она подобна схеме 4 и отличается от последней тем, что в качестве частотно-зависимых эле­ментов, входящих в состав ветвей, используются ПДА. Так как ПДА не вносят сдвигов фазы импульсного напряжения питания ЧЗЦ, то по­добные ЧЗЦ принципиально являются только уравновешенными. Усло­вие равновесия схемы 6, записанное в табл. 1.1 в общем виде, отли­чается от условия равновесия схемы 4 только использованием пара­метра 0 импульсного сигнала вместо частоты со синусоидального сигнала.