Устройство для измерения сдвига фаз между двумя напряжениями Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения сдвигов фаз двух переменных напряжений.

Цель изобретения - расширение диа- 5 ние гальванометра 14 равно нулю.

пазона измеряемых фазовых сдвигов за счет использования максимальной чувствительности мостовых измерительных устройств вблизи равновесия.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит металлические подогреваемые резисторы 1-4 с косвенПри подключении исследуемых напр жений с учетом того, что внутреннее сопротивление источников сигналов , по нагревателю подогреваемо 10 резистора 1 с сопротивлением протекает геометрическая (векторная разность токов I,/4-l2/4 , а по нагре вателю подогреваемого резистора 2 сопротивлением RL. R - геометричес uiiyu 1 ir Jicn«c:i i Цс - - 1 си

ным подогревом, резисторы 5-12, ис- 15 кая сумма токов 1,/4 + 7i/4,

точник 13. питания, гальванометр 14 Аналогично при подключении меры

Если исследуемые напряжения U,(t) и ) и выходные сигналы меры 15 фазовых сдвигов Ц, (t) и ) отсутствуют, мост сбалансирован и отключеПри подключении исследуемых напряжений с учетом того, что внутреннее сопротивление источников сигналов , по нагревателю подогреваемого резистора 1 с сопротивлением протекает геометрическая (векторная) разность токов I,/4-l2/4 , а по нагревателю подогреваемого резистора 2 с сопротивлением RL. R - геометричес uiiyu 1 ir Jicn«c:i i Цс - - 1 си

кая сумма токов 1,/4 + 7i/4,

и меру 15 фазовых сдвигов. Чувствительные элементы металлических подогреваемых резисторов 1-4 образуют измерительный мост.

Источник 13 постоянного тока напряжением и,, включен в диагональ моста, а во вторую диагональ этого моста - чувствительный гальванометр 14. Сопротивления резисторов 5-11 и нагревателей подогреваемых резисторов 1-4 равны между собой, т.е. R,

,. нс R. Один из выводов нагревателя подогреваемого резистора 1 соединен с од ним из источников напряжения и одними из выводов резисторов 5 и 8, другой вывод резистора 5 связан с одним из выводов резистора 6, а другой вывод которого подключен к другону источнику напряжения и одному из выводов резистора 7. Другой вывод резистора 7 связан с другим выводом резистора 8 и одним из выводов нагревате- ля подогреваемого резистора 2, друго вывод которого соединен с общей точкой источни ков напряжения. Один из выходов меры 15 фазовых сдвигов связан с одними из выводов резисторов 9 12 и нагревателя подогреваемого резистора 3, другой вывод которого соединен с другим выводом резистора 9 и одним из выводов резистора 10. Другой вывод резистора 10 подключен к другому выходу меры 15 фазовых сдвигов и одному из выводов резистора 1 другой вывод которого связан с другим выводом резистора 12 и одним из выводов нагревателя подогреваемого резистора 4, другой вывод которого соединен с общей точкой.

Устройство работает следующим образом.

25

30 40 4

15 фазовьк сдвигов по нагревателю подогреваемого резистора 3 с сопротивлением протекает геометри- 20 ческая (векторная) разность токов

. .

IQ,/4 -1о2/4 , а по нагревателю подогреваемого резистора 4 с сопротивлением Retfc R геометрическая сумма токов to./ ог

Мост находится в равновесии, т.е. отклонение гальванометра 14 равно нулю, при условии выполнения баланса мощностей, выделяемых нагревате

Р Р . Р

N)C Ор

4

или

Н(

1 (|)

(-) (f)

+ () .

cosqj Rnpi coscfjRH, coscf R,p. COSCJ-JR, (1)

8

4

первый, второй, третий и четвертый подогреваемые резисторы. Так как вы- ходные сигналы меры 15 фазовых сдвигов по амплитуде равны 1, 1;, 1 , после упрощения выражения (1) получаем

4

(1 + 1| - 21,ljcos4 ) (1 + costfj (15 + { + 21, Ijcosq))(1-cos4i,).(2)

30 40 4

55

При равенстве уровней входных сигналов выражение (2) преобразовывается

к виду

(1-coscp) (1+сойС д) (14-соза ) (coscf (3)

или

COS tf COS Cfj,, T, e. cf

Равенство (3) соблюдается, т.е. мост находится в равновесии, когда сдвиг фаз, установленный мерой фазовых сдвигов, равен.сдвигу фаз между входными напряжениями.

Процесс измерения происходит следующим образом.

Устанавлигается первоначальный сдвиг фаз меры 15 фазовых сдвигов СР|,0. При сдвиге фаз между исследуеизмерительного моста, гальванометр и источник гитания, включенные в диаго- нали моста, а также четыре резистора, сопротивления которых равны сопротив- 5 лениям подогреваемых резисторов, при этом один из выводов нагревателя первого подогреваемого резистора соединен с одной из клемм первого источника сигнала и одним из выводов первого и четвертого резисторов, а второй вывод нагревателя первого подогреваемого резистора соединен с вторым выводом первого резистора и одним из выводов второго резистора.

10

мыми напряжениями ср мост не сбалан- 5 второй выводкоторого соединен с клеммой

14

показывает

и Uj,(t)

сирован, гальванометр отклонение.

Изменением фазового сдвига выходных сигналов меры фазовых сдвигов добиваются равновесия моста, т.е. гальванометр устанавливается на нулевую отметку.

Сдвиг фаз между напряжениями Uj(t определяется по показанию от счетного устройства меры 15 фазовых сдвигов. В качестве меры фазовых сдвигов может использоваться серийно выпускаемый калибратор фазовых сдвигов Ф5125, имеющий погрешность задания фазовых сдвигов не хуже 0,01.

Предлагаемым устройством можно производить измерение сдвигов фаз между двумя напряжениями в широком частотном диапазоне, так как нагреватели имеют малую остаточную реактивность. При этом мера фазовых сдвигов.может работать на фиксированной частоте. Устройство отличается высокой чувствительностью и простотой.

Указанные преимущества позволяют значительно расширить сферу применения данных устройств.

Формула изобретения

Устройство для измерения сдвига фаз между двумя напряжениями, содержащее идентичные подогреваемые резисторы, чувствительные элементы ко- торых включены в два смежных плеча

575614

измерительного моста, гальванометр и источник гитания, включенные в диаго- нали моста, а также четыре резистора, сопротивления которых равны сопротив- 5 лениям подогреваемых резисторов, при этом один из выводов нагревателя первого подогреваемого резистора соединен с одной из клемм первого источника сигнала и одним из выводов первого и четвертого резисторов, а второй вывод нагревателя первого подогреваемого резистора соединен с вторым выводом первого резистора и одним из выводов второго резистора.

0

0

20

5

5

5

0

второго источника сигнала и одним из выводов третьего резистора, другой вывод которого соединен с вторым выводом четвертого резистора и одним из выводов нагревателя второго подогреваемого резистора, второй вывод которого соединен с общей точкой источников сигналов, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых сдвигов фаз, в него введены дополнительно четыре резистора, сопротивления которых равны сопротивлениям подогреваемых резисторов, два идентичных подогреваемых резистора, чувствительные элементы которых включены в два других плеча измерительного моста, а также мера фазовых сдвигов, первый выход которого соединен с одним из выводов дополнительных первого и четвертого резисторов и нагревателя первого дополнительного подогреваемого резистора, второй вывод которого соединён с вторым выводом первого дополнительного резистора и одним из вьшодов второго дополнительного резистора, другой вывод которого подключен к второму выходу меры фазовых сдвигов и одному из выводов третьего дополнительного резистора, другой вывод которого сое- динен с вторым выводом четвертого дополнительного резистора и одним из выводов нагревателя второго до-.. полнительиого подогреваемого резистора, второй вывод которого соединен с общей точкой источника сигналов.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения сдвигов фаз двух переменных напряжений. Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых фазовых сдвигов. В устройство, содержащее металлические подогреваемые резисторы 1,2с косвенным.подогре- вом, гальванометр 14, источник. 13 питания, резисторы 5-8, для достижения цели введены дополнительно резисторы 9-12, подогреваемые резисторы 3,4, мера 15 фазовьЕХ сдвигов. Чувствительные элементы металлических подогреваемых резисторов 1-4 образуют измеритель- ньш мост. Устройство позволяет производить измерение сдвигов фаз между двумя напряжениями в широком частотном диапазоне, так как нагреватели имеют малую остаточную реактивность. При этом мера фазовых сдвигов может работать на фиксированной частоте. Устройство отличается высокой чувствительностью и простотой. 1 ил. Q а с J/ Uz(t) N5 СП J СП