Способ измерения частотных погрешностей термоэлектрических преобразователей Советский патент 1986 года по МПК G01R35/00 

страиваемой частот, резисторы 3 и 4, переключатели 5 и 15, преобразователи 6 и 12, блок 7 переноса частоты сигнала, выполненный, например, на основе гальваномагнитного

Датчика Холла, источник 8 тока, перестраиваемый избирательный усилитель

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть исполкзовано для оценки частотных свойств;термоэлектрических преобразователей переменного тока в постоянный в широком частотном диапазоне.

Цель изобретения - повышение точности измерения частотных погрешностей термоэлектрических преобразователей за счет точного уравнивания действующих значений токов нагрева первой и второй частот, позволяющее по относительной разности термо-ЭДС повысить точность измерения .

На чертеже изображено устройство реализующее предлагаемый способ.

Устройство содержит источники 1 и 2 переменных токов первой фикси- рованной и второй перестраиваемой частот, которые через переменные резисторы 3 и 4 и переключающий эпе- мент 5 поочередно подключаются к нагревателю контролируемого термоэлектрического преобразователя 6. Последовательно с нагревателем преобразователя 6 включен блок 7 переноса частоты сигналов, которьй выполнен, например, на основе гальванмагнитного датчика Холла. Блок 7 подключен к вспомогательному источнику 8 тока четвертой перестраиваемой частоты. Выход блока 7 через последовательно включенные перестраиваемой избирательный усилитель 9 и выпрямитель 10 соединен с компе сатором .11 постоянного тока. Источник 1 также подключен к опорному термоэлектрическому преобразователю 12, нагревательный элемент которого шунтирован переменным резистором 13 Между встречно включенными термоэлектродами преобразователей 6 и 12

1221624

9, выпрямитель 10, компенсатор II постоянного тока, резистор 13 и цифровой милливольтметр 14. В описании приведены расчеты для получения ам-. плитуды выделенньгх сигналов, соответствующих токам различных частот. 1 ил.

включен цифровой милливольтметр 14, который переключателем 15 подключается только к выходу контролируемого термоэлектрического преобразо;5 вателя 6.

В -предлагаемом способе переменный ток первой фиксированной частоты ; (tj и переменный ток второй перестраиваемой частоты ij

10., ImjCos( поочередно nponycKatoT через нагреватель контролируемого термоэлектрического преобразователя. После нагрева термоэлектрического преобразователя токами первой и втоЦ рой частот измеряют соответртвующие; значения термо-ЭДС:

Е,51

где

,, (UrJll

г иУ fn

S - чувствительность контролируемого термоэлектрического а SO/ преобразователя;

относительная частотная погрешность чувствительности термоэлектрического преобг- разователя на второй частоте относительно первой. Сигналы, соответствующие токам первой и второй частот и поочередно протекающие через нагреватель термо- электрического преобразователя, переносят на одну частоту - третью, ; , равную полусумме первой и второй частот Ljj (uJa+«jJi / i . Для этого используют вспомогательный сигнал, соответствующий току четвертой частоты, равной полуразности первой и второй частот «jJt, () |l

В результате переноса сигнала, соответствующего току первой часто- ты, образуется сигнал

Im..,cos ((,) ImjCosyt- M j)

-2Mm, (,,-4 3)+. -.

cos(.

V, ),

где К. - коэффициент преобразования.

Из полученного сигнала 11 выделяют, например, фильтрацией сигнал . третьей частоты

,Im3Cos(

где Кг - коэффициент фильтрации.

В результате переноса сигнала, соответствующего току второй частоты, . образуется сигнал I U3 K,Im:,Cos(,)InijCosHt j)

-|-l-..

.Co.(t,VvfJJ

Из-полученного сигнала Ug также выделяют напряжение третьей частоты

t V .

U,.-Kilniilni3cos(

и) -t-uJi

Амплитуды выделенных сигналов -U и и/, одной частоты сравнивают между собой. Затем амплитуду переменного тока второй частоты изменяют до ус« тановления равенства амплитуд сравниваемых сигналов третьей частоты. Достижение равенства амплитуд токов сравниваемых сигналов (,) означает равенство амплитуд токов нагрева (). ,

Сравнение амплитуд сигналов одной частоты исключает погрешность при установлении равенства токов первой и второй частот, нагревающих контролируемый термоэлектрический преобразователь.

Таким образом, относительная разность термо-ЭДС, соответствующих токам нагрева разной частоты и оди-/ наковых амплитуд, представляет собой измеряемую частотную погрешность

Е-г. - EI ASM

-Ё;- ---

Устройство работает следующим образом.

Контролируемый преобразователь 6 подключают к источнику 1 тока и переменным резистором 3 по цифровому . милливольтметру 14 устанавливают номинальный ток его нагрева .(положение а переключателя 15) и измеряют соответствующую термо-ЭДС. Затем по нулевому показанию милливольтметра 14 переменным резистором 13

.

25

30

5

0

0

уравнивают термо-ЭДС преобразователей 6 и 12 (положение S переключателя 15). По шкале источника 2 устанавливают новое значение частоты, 5 на которой необходимо определить частотную погрешность контролируемого преобразователя 6, Вспомогательный источник тока 8 настраивают на полуразность первой и второй часfO тот источников 1 и 2, а избирательный усилитель 9 - на полусумму этих частот.

Ток источника I протекает через последовательно соединенные нагре15 ватель преобразователя 6 и полупроводниковую пластинку датчика Холла. : В результате взаимодействия тока и магнитного поля обмотки возбуждения, через которьй протекает ток источ20 ника 8, на холловских электродах датчика образуется сигнал, пропорциональный произведению этих токов. Так как полупроводииковая пластинка . датчика с размерами мм не имеет остаточных . реактивностей и процессы в пластинке практически безынерцион- rad, преобразование тока нагрева в соответствующий сигнал произведения происходит без частотных погрешностей в широком диапазоне частот (до 10-30 МГц). Вьщеленное и усиленное избирательным усилителем 9 напряжение третьей частоты преобразуется выпрямителем 10 в постоянное напряжение , измеряемое компенсатором 11. Затгм переключающим элементом 5 нагреватель контролируемого преобразователя 6 подключают к источнику 2 перестраиваемой частоты., и переменным резистором 4 вновь добиваются первоначального показания компенсатора 11. Поскольку компенсирующие напряжения являются результатом вы-i деления, усиления и выпрямления гармонических сигналов одной третьей частоты, то результирующие коэффициенты преобразования для токов нагрева первой и второй частот будут одинаковыми при любом значении вспо- могательнЬго тока четвертой частоты источника В. Поэтому частотные искажения, возникающие в инерционной обмотке возбуждения датчика Холла, не влияют на точность установления 5 равенства нагревательных токов. Милливольтметром 14 измеряют возникшую разность термо-ЭДС преобразователей 6 и 12. После этого определяют зна5

чение частотной погрешности контролируемого преобразователя 6 из соотношения

oJ

1л.

-

Е,

где ЛЕ - разность термо-ЭДС преобразователей 6 и 12; термо-ЭДС преобразователя 6, соответствующая номинальному току его нагревателя. Затем по шкале источника 2 тока устанавливают более высокое значение его частоты, и повторяют измерения. По измеренным значениям частотных погрешностей определяют- . ся частотные характеристики контролируемого преобразователя. .

Предлагаемый способ обеспечивает точность измерения частотных погрешностей термозлектрических преобразователей за счет исключения частотной погрешности сравнения амплитуд токов разных частот. Поэтому возможно снижение погрешности сравнения переменных токов в широком диапазоне частот (до 100 кГц) и измерения малых частотных погрешностей порядка тысячных долей процента.

1221624

Формула

изобр етения

Способ измерения частотных погрешностей термоэлектрических преобра- зователей, предусматривающий поочередный нагрев контролируемого образователя переменными токами первой и второй частот, поддержание равенства действующих значений этих токов, измерение термо-ЭДС, соответствующих этим токам, и определение погрешности по относительной разности термо-ЭДС, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, формируют дополнительный электрический сигнал с частотой , равной полуразности первой и второй частот, фop aIpyют электрические сигналы, процорцио-, нальные токам нагрева первой и втог рой частот, а затем эти сигналы с помощью дополнительного электрического сигнала поочередно смешивают . с сигналом третьей частоты, равной полусумме первой и второй частот, и при этом сравнивают амплитуду сигналов , полученных при смешивании . сигнала первой частоты и, соответственно, второй частоты, и изменяют ток нагрева второй частоты до получения равенства-амплитуд сравниваемых сигналов.

Изобретение может быть исполь- - зовано для оценки частотных свойств .термоэлектрических преобразователей переменного тока в ПОСТОЯННЕЙ в широком частотном диапазоне. Цель изобретения - точное уравнивание действующих значений токов нагрева, первой и второй частот, позволяющее по относительной разности термо-ЭДС повысить точность измерений. Переменный ток первой фиксированной частоты . и второй перестраиваемой частоты от источников 1 и 2 поочередно пропускают через нагреватель термоэлектрического преобразователя 6. После его нагрева измеряют соответствующие значения термо-ЭДС. Сигналы , соответствующие токам первой и вто- рой частот, поочередно переносятся на третью частоту, равную полусумме этих частот. Для этого используют вспомогательный сигнал, соответствующий току четвертой частоты, равной полуразности первой и второй частот. В описании приведено устройство, реализующее данный способ. Устройство содержит источники 1 и 2 переменного тока фиксированной и переS Кэ Од го 4