Модификация модели и создание алгоритма преобразования обобщенных параметров пассивных датчиков (стр. 11 )

Так как три Y-параметра равны нулю и не несут информации о параметрах ДП, требуются тестовые импульсы 6-й степени . Ток двухполюсника содержит четыре импульса

по амплитудам, которых определяют параметры ДП: C1, L1, C2, R1.

Таким образом, если в знаменателе системной функции , такой ДП обладает свойствами интегратора, что повышает на единицу степень входного импульса. Это позволяет понизить показатель степени тестового импульса от генератора. Если же в числителе системной функции , это равносильно операции дифференцирования, которая уменьшает на единицу показатель степени входного сигнала. Поэтому для компенсации этого эффекта необходимо повысить показатель степени тестового импульса.

В данной главе рассмотрены особенности реализации и применения метода обобщенных параметров для двухполюсников с разрывом цепи между полюсами на постоянном токе. Показано, что аппаратная сложность измерителей параметров определяется выбором вида тестового сигнала. С целью упрощения аппаратуры и измерительных процедур целесообразно для возбуждения двухполюсников с разрывом цепи постоянного тока применять импульсы тока.

Выводы:

Отсутствие свободного члена a0 в знаменателе операторного изображения сопротивления Z(p) эквивалентно обрыву цепи между полюсами ДП на постоянном токе, т. е. Z0 = ?. Для анализа обобщенных Z?параметров целесообразно использовать модифицированную функцию Z*(p). В операторном изображении проводимости  Y(p) этого ДП в числителе отсутствует свободный член b0.

2. Отсутствие свободного члена b0 в числителе операторного изображения сопротивления Z(p) эквивалентно короткому замыканию  цепи между полюсами ДП на постоянном токе, т. е. Z0 = 0. В операторном изображении проводимости  Y(p) этого ДП в знаменателе отсутствует свободный член a0. Для анализа обобщенных Y?параметров необходимо использовать модифицированную функцию Y*(p).

ГЛАВА 3. МОДИФИКАЦИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПАРАМЕТРОВ ПАССИВНЫХ ДАТЧИКОВ НА ОСНОВЕ ЧАСТОТНО-НЕЗАВИСИМЫХ ЦЕПЕЙ

3.1 Виды частотно-независимых двухполюсников

3.1.1 частотно-независимые двухполюсники последовательного типа

Как показано в первой главе, условия, при которых импеданс пассивного многоэлементного двухполюсника

становится вещественной величиной, равной , определяется выражениями

При этом проводимость двухполюсника становится вещественной величиной, равной

.

При таких соотношениях между коэффициентами числителя и знаменателя операторной  функции все обобщенные Z?параметры, кроме Z0, и Y?параметры, кроме Y0, будут равны нулю. При воздействии на двухполюсник импульсами тока, имеющими форму функции n-й степени времени , напряжение на двухполюснике представляет собой последовательность импульсов такой же формы: Аналогично, при возбуждении ЧНДП импульсами напряжения вида   ток двухполюсника будет содержать последовательность импульсов n-й степени .

Очевидно, что для настройки двухполюсника на режим частотной независимости в выражениях для  регулируемых Z?параметров или Y?параметров должны присутствовать разнополярные слагаемые, изменяя которые, можно устанавливать и положительные и отрицательные значения обобщенных параметров. При последовательном соединении двухполюсников суммируются их Z?параметры, а при параллельном включении –  Y?параметры. Следовательно, частотно-независимую цепь следует строить из двух и более многоэлементных RLC?секций, у которых обобщенные параметры Z1, Z2, Z3, … или Y1, Y2, Y3, … с одинаковыми индексами имеют противоположные знаки.

Рисунок 3.1 Схема частотно-независимого двухполюсника

На рисунке 3.1 представлена схема частотно-независимого двухполюсника, составленного из двух последовательно соединенных двухполюсных секций. Одна из них, R1?C1?R2?C2, имеет резистивно-емкостной характер, а другая, R3?L1?R4?L2, резистивно-индуктивный.

RC двухполюсника R1?C1?R2?C2 с комплексным сопротивлением

  (3.1)

и обобщенными Z?параметрами, равными

,  ,  ,

    (3.2)

и RL двухполюсника R3?L1?R4?L2 с комплексным сопротивлением

,  (3.3)

имеющего Z?параметры

,  ,  ,    (3.4)

Сложив Z?параметры обеих секций с одинаковыми индексами, получим выражения для обобщенных параметров ЧНДП:

,  , 

    (3.5)

Регулировку элементов следует проводить в такой последовательности: параметр Z0 устанавливается резисторами R1 и/или R3; параметр Z1 – конденсатором C1 и/или  индуктивностью катушки L1; параметр Z2 – резисторами R2 и/или R4; параметр Z3 – емкостью C2 и/или индуктивностью L2;

3.1.2 Частотно-независимые двухполюсники параллельного типа

Используя те же секции, из которых состоит последовательная схема ЧНДП на рис 3.1. можно построить ЧНДП по параллельной схеме, изображенной на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 Частотно-независимый двухполюсник, построенный по параллельной схеме

В данном случае, R1?C1?R2?C2 секция RC-типа и R3?L1?R4?L2 секция RL-типа.

RC двухполюсник R1?C1?R2?C2 обладает комплексной проводимостью

  (3.6)

Его Y?параметры равны

  ,  ,  .  (3.7)

RL-двухполюсник R3?L1?R4?L2 с комплексной проводимостью

  (3.8)

имеет обобщенные параметры

       

  (3.9)

Суммируем Y?параметры обеих секций и получаем обобщенные параметры проводимости ЧНДП в виде

      (3.10)

3.1.3 Частотно-независимые двухполюсники на основе секций с разнородными реактивными элементами

Частотно-независимые двухполюсники можно строить и из двухполюсников с  разнородными реактивными элементами. На рисунке 3.3 представлена схема ЧНДП, содержащая последовательно включенные емкостно-индуктивную (RCL) секцию R1?C1?R2?L1 и индуктивно-емкостную (RLC) секцию R3?L2?R4?C2.

Операторное изображение комплексного сопротивления RCL-секции  имеет вид

  (3.11)

Обобщенные параметры которой равны

  ,  ,  ,

    (3.12)

Комплексное сопротивление RLC-двухполюсника в операторном виде  представляется выражением