Способ измерения постоянного напряжения Советский патент 1985 года по МПК G01R19/00 

f11 Изобретение относится к электричес ким измерениям и предназначено для использования при реализации прецизионных вольтметров. Известен способ измерения постоянно го напряжения,заключающийся в его регистрации наоднодиапазонном измери-. тельном приборе ij Однако известньш способ характеризуется низкой точностью при широком диапзоне изменения измеряемого напряжения. Наиболее близким к изобретению является способ измерения постоянного напряжения,основанный напервоначальном измерении его величины на первом диапазоне измерительного прибора, осу ществлении последующего измерения на втором диапазоне, меньшем первого, и регистрации итогового результата вто рого измерения 2 . Однако данный способ характеризует ся невысокой точностью, обусловленной погрешностями используемого измерительного прибора вследствие конечной чувствительности, неравномерности, либо нелинейности проходной характеристики и т.д. Цель изобретения - повышение: точности измерения, Поставленная цель достигается тем что согласно способу измерения постоянного напряжения, основанному на первоначальном измерении его величины на первом диапазоне измерительного прибора, осуществлении последующего этапа измерения на втором диапазоне, меньшем первого, и регистрации итогового результата, срдвнивают результат первого измерения с рядом эталонных напряжений, выявляют и фиксируют наиболее близкое эталонное напряжение, формируют разностное напряжение и усиливают его до уровня, близкого к максимальному значению второго диап пазоиа измерйтельиого прибора, ис9пользуют усиленное разностное напряжение в качестве параметра реагирования последнего при осуществлении второго этапа измерения, масштабируют результат второго измерения, суммируют полученную величину с зафиксированным, значением эталонного напряжения , а итоговой регистрации подвергают найденную сумму. На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ измерения постоянного напряжения. Устройство содержит управляемый делитель 1. напряжения, ключи 2-4, аналоговый запоминающий блок (АЗБ 5, программный блок 6, источник 7 эталонного напряжения, измерительный прибор 8,, вычислительный блок 9, блок 10 памяти, усилитель 11, блок 12 управления коэффициентом усиления, блок 13 регистрации. Позицией 14 обозначен источник измеряемого напряжения , Предложенный спо.соб предусматривает выполнение следующих операций. Перед измерением с соответствующи:с выходов программного блока 6 подаются команды на установку в измерительном приборе 8 первого (грубого) диапазона измерения, а затем - на запоминание . АЗБ 5 измеряемого напряжения и , т.е..на перевод АЗБ 5 из режима слежения в режим хранения. Далее включается ключ 4, измеряемое напряжение U , подводится к входу измерительного, прибора 8, где производится его измерение, Результат первого измерения направляется в вычислительный блок 9, который совместно с 6ЛОКО.М ГО памяти производит табличное о.пр:;деление необходимого эталoнJ oгOi напряжения U,-.- . В таблице приведен пример дпя десятивольтового предела измерения. Т а б л и ц а 1

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ, основанный на первоначальном измерении его величины на первом диапазоне измерительного прибора,осуществлении последующего этапа измерения на втором диапазоне, меньшем первого и регистрации итогового результата, о т л и чаю щи и ся тем, что, с целью повышения точности, сравнивают результат первого измерения с рядом эталонных напряжений, выявляют и фиксируют наиболее близкое эталонное напряжение, формируют разностное напряжение и усиливают его до уровня,близкого к максимальному значению второго диапазона измерительного прибора, используют усиленное разностное напряжение в качестве параметра реагирования последнего при осуществлении второго этапа измерения,масштабируют результат второго измерения, суммируют полученную величину с зафиксированным 5 значением эталонного напряжения,а итоговой регистрации подвергают найденную сумму.

W 0,5000 2,5000 4,5000 6,5000 8,5000

1,5000 9,5000

1 aиpимep, для значения U, 8,23 В, ,; .8,5000 В. Из табл. I видно,что яодят диапазон i 9, выбирают . -разность U,;- U,,не превышает 0,5000 В.

находят

По значению i программный блок 6 определяет какие переключения необходимо произвести в управляемом делителе 1 напряжения и направляет KOMaH-ду на осуществление этих переключений, после проведения которых на выходе делителя 1 дежурит напряжение

Далее вычислительный блок 9 определяет значение U xi - Ugti . AUj , по

По табл. 3 определяют j й диапаз в котором находится значение разнос- ти tUj, после чего выбирают значение к;.

Графа uUjKj приведена для справок, чтобы видеть, что после у силе кия разность uU;K; будут измерять всегда во второй половине шкалы (точного диапазона измерений.

Вычислительный блок 9 выдает информацию в программньй блок 6 о выборе диапазонов i и j. По значению номера) диапазона командой с програм ного блока 6 осуществляют переключение в блоке 12 управления коэффициентом усиления, в результате чего усилитель 11 подготавливается для работы с коэффициентом К; усиления.

После осуществления соответствующих переключений в делителе I и блокоторому выбирают коэффициент К усилителя 1 1 . Дня определений в блок 10 памяти заранее заводят табличные данные.

В табл. 2 приведен пример для десятивольтового предела измерекия (при ее составлении исходят из того , что д Uj.- не более П,5000 В ).

Таблица 2

ке 12 отключают третий ключ 4, а ключи 2 и 3 включают. На входе усилителя 1 оказывается разность -х(эт1 она усиливается в Ki раз. Усиленную разность UjКj подают на вход измерителт,.юго прибора 8, причем перед этим осуш.ествляют переключение диапазона измерения с грубого на точный, например с 10 В на 1 В.

Разность iUjKj, измеренная на втором диапазоне измерения, передается в вычислительный блок 9, в котором производится деление этого измеренного значения на значение коэффициента К| усиления.,Частное от деления алгебраически складывают со значением выбранного эталонного напряжения в том же блоке 9, сообщают об этом в блок 6, который выдает команду на управляющий вход блока 13 регистра51

ции. На вход последнего с вь1хода вычислительного блока 9 подается информация о точном значении измеряемого напряжения.

Пример. Устанавливают первый (грубый) дигшазон измерений 10 В запоминают и)(i 8,2260 В, проводят измерение U ; на первом преде,ле измерения:

Ux; 8,23 в.

Затем по табл. 1 находят i 9 и Uj О 8,5000 В, определяют &u; грубо

Ш1 Ux4- U,; 8,23 - 9,5000

-0,27 В.

По табл. 2 находят 11 и Kj 3,30, измеряют усиленное значение &U;K; на втором диапазоне измерения

iUjKj 0,9042 В. Одределяют точное значение

АП - М2 - О 274В jwH- 3,30 .

Определяют точное значение искомого напряжения

.Тпточн 8,5000 - 0,274 8,2260 В. Регистрируют 8,2260 В.

32996

Погрешность измерения Ък 8,23 Ь на диапазоне измерения 10 В равна S J-0,05% или +4,5 мВ, эталонное напряжение взято равным ,5000B+ 5 +0,5 мВ.

Измеренное усиленное напряжение на диапазоне измерения 1 В соответствует 0,9072 В+0, 45 мВ ((У 0,05%).

Тогла AU- - 0.9072 В .±0,45 мВ Тогда AUjTWH- - 3,300

0,274 В + 0,15 мВ.

Точное значение искомого напряжения Jy. точн 8,5000 В + 0,5 мВ -0,274В ±0,15 мВ 8,2260 В ±

i 0,65 мВ

или 8,2260 В .+ 0,007%.

0 Если бы искомое напряжение измерялось на диапазоне 10 В, то погрешность измерения была бы 5 0,05%. При измерении по предлагаемому способу о 0,007%, т.е. погрешность измерения снижается в 7,142 раза.

т i

C2

t.

СЧ