Устройство для измерения средних значений напряжения любой формы Советский патент 1956 года по МПК G01R22/00 

Предметом изобретени является устройство для измерения средних .значений нанряжения любой формы, основанное на заряде конденсатора.

В нредлагаемом устройстве для осуществления указанного измерения по шкале нрибора, имеющего градзировку, не зависящую от времени интегрирования в интервале времени измерения, не превын1ающего 500 сек., а также расширения диапазона измеряемых уровней до 60 до без переключения шкал и автоматизации процесса измерения с автоматическим поддержанием постоянства начального показания прибора, применена схема, содержащая две интегрирующие цепочки, логарифмометр, компенсационную схему и управляющую схе.му.

Одна из интегрирующих цепочек предназначена для интегрирования измеряемого, а другая - опорного напряжения.

Логарифмометр служит для получения логарифма отношения измеряемого и опорного напряжений.

Компенсационная схема дает возможность расщирить пределы логарифмирования. Управляющая схема автоматически осуществляет математические действия интегрирования, логарифмирования и деления.

На фиг. 1. 2, 3. 4 показаны схемы предлагаемого устройства в раз.чнчные моменты измерений.

Измеряемое напряжение подается на вход устройства и интегрируется в цепочке RC, состоящей из сопротивления R и конденсаторов Ci, Со, Сз, С.;. На вход второй интегрируюи;ей цепочки (на схеме клеммы z), состоящей из сопротивления R-2 и конденсаторов С.-,, С,-,. С;, Cs. подключается постоянное эталонное напряжение Е, равное максимальному напряжению, которое может измеряться прибором.

Во время интегрирования конденсаторы в каждой интегрирующей цепочке соединяются параллельно. Последующая схема прибора от интегрирующих цепочек отключается для того, чтобы избежать влияния на результаты интегрирования ионных токов ламп. По окончании интегрирования конденсаторы С;, Со, Сз, С, и CR, Cs. С-, Cg отключаются от сопротивлений RI и RZ и перегруппировыг аются в каждо) 1П5тегрирующей цепочке в последовательное соединение. При этом происходит змножение проинтегрированного напряжения нл число конденсаторов (т. е. на 4). Введение такой коммутации ко:1денсаторов вызвано следуюп ей причиной.

Для нормальной работы логарифмометра на вход его необходимо подавать напряжение порядка 800 1000 в. При двадцатипроцентном заряде конденсаторов ийтегрирующеГ цепочки для выполнения этого условия на- вход прибора необходимо было бы подавать напряжение порядка 4000-5000 в. Использование умножения проиптегрированиого напряжения позволяет уменьшить подаваемое на вход прибора напряжение до 800-1000 в.

Проинтегрироваиные напряжения поступают на лoгapиqbмoмeтp, состоящий из диода Л с включенным иоследовательно большим сопротивлением Использование логарифмирования в тракте устройства позволяет получить широкий диапазон измерений, а также дает возможность осуществить весь диапазон измерений в одной шкале.

При использовании в качестве логарпфмометра диода Л с последова тельно включенным сопротивлением порядка 100 /7V- (з) диапазон измерений получается равным 60 дб.

Группа конденсаторов С, €, Сз, С подключается к логарифмометру, а конденсатор выходной цепи Cii подключается параллельпо анодной цепи усилителя Лг (фиг. 2).

Лампа JJ-j представляет собой двойной триод. Одна половина tTo - катодный повторитель с больп1им входным сопротивлением, оно служит развязывающей ступепью, другая половина - усилитель, собранный по мостовой схеме, в диагональ которой и включаются конденсаторы выходной цепи Су и Сю. Таким образом, прологарифмированное напряжение усиливается и наругпает баланс моста. От разбалансированного напряжения заряжается конденсатор выходной цели Сд.

Затем вход логарифмометра переключается к конденсаторам второй группы Сг„ €(,, Сг, Cs, а в диаг-ональ моста включается конденсатор выходной цепи Сю (фиг. 3). По окончании заряда конденсатора Сю конденсаторы выходной цепи и Сю соединяются последовательно таким образом, чтобы нанряжения на них вычитались, и подключаются к прибору с большим входным сопротивлением В

(фиг. 4). Таким прибором может быть ламповый вольтметр постоянного напряжения.

Конденсаторы выходной цепи Сд и производят вычитание прологарифмированных напряжений, а также автоматически поддерживают начальный баланс выходной цепи устройства.

Поддержание начального баланса устройства производится следующим образом.

Как уже было сказано, усилитель собран но моетовой схеме. При отсутствии напряжения на входе логарифмометра мост сбалансирован. Однако от таких причин, как изменение питающих уеилитель напряжений, температуры и т. д., баланс моста может нарушиться. Но от напряжения разбалансировки будут заряжаться оба выходных конденсатора Сд и С,,), и при вычитании это напряжение компенсируется.

Все указанные выше переключения в уетройетве в процессе измерения производятся автоматически при помощи последовательно срабатываю1цпх ламп, в анодные цепи которых включены коммутирующие реле. Электронная автоматика в устройстве может быть заменена механической.

Автоматика строится таким образом, чтобы Б положении, соответствующе.м изображенному на фиг. 1, схема находилась в течение заданного времени интегрирования. В положениях, соответствующих изображенным на фиг. 2 и 3, схема должна находитьея по 0,5 сек., после чего переходит в положение, показанное на фиг. 4. На этом заканчивается цикл измерения. Включение устройства на следующее измерение осуществляется вручную.

Автоматическое устройст 5о п:)зволяет также вести непрерывные измерения. При этом в положении, показанном на фиг. 4, схема находится 2-3 сек., необходимые для снятия показаний, затем автоматически пере.ходит в положение, данное па фиг. 1, и т. д. Автоматизация работы устройства сильно снижает norpeinность измерений, а также значительно облегчает работу с устройством. Максимальная погрешность, обусловленная отклонениями от нормального закона интегрирования, будет составлять не более 10%.

Предмет изобретения

Устройство для измерения средних значений напряжения любой формы, основанное на заряде конденсатора, отличающееся тем, что, с целью скуществления указанного измерения по шкале прибора, имеющего градуировку, не зависящую от времени интегрирования в интервале времени измерения, не превышающего 500 сек., а также расширения диапазона измеряемых уровней до 60 дб без переключения шкал и автоматизации процесса измерения с автоматическим поддержанием постоянства начального показания прибора; применена схема, содержащая две интегрирующие цепочки, одна из которых предназначена для интегрирования измеряемого, а другая - опорного напряжений, логарифмометр для получения логарифма отношения измеряемого и опорного напряжений, компенсационную схему для расширения пределов логарифмирования и управляющую схему для автоматического осуществления математических действий интегрирования, логарифмирования и деления.

тлтрBxoti

л,

сТЙЬЬТ

-J-ГТТ

к 2111.

-Q( сШсд

К пере /1юустеляи

fSmoMomuvecHoe

переключаюшее

устроистдо

,

вко1)

-1

-1

Фиг. 2

-т

ДВтоматическое переключающее дстроистбо