Универсальный высокочастотный измерительный прибор Советский патент 1987 года по МПК G01R5/24 

1 13

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля и измерения постоянного и переменного тока, напряжения и мощности постоянного и переменного тока, напряженности постоянного магнитного поля, механических величин.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей прибора за счет измерения мощности, магнитных и механических величин, а также повышение точности измерения.

На фиг.1 показана конструкция прибора; на фиг.2 - его принципиальная схема.

Универсальный высокочастотный измерительный прибор содержит нагреватель 1, опоры 2, направляющую 3 нагревателя, систему 4 отсчета (шкапу), элемент 5 натяжения нагревателя, проводящую пластину 6 с клеммой 7, элемент 8 механической передачи, вход

Установкой коммутатора 11 в положение Измерение тока подвижные контакты всех девяти групп замыкаются с пятым неподвижным контактом. При этом входные клеммы 9 и 10 подключаются к нагревателю 1, а источник 12 напряжения включается между нагре30

ные клеммы 9 и 10, коммутатор 11, ис- ,,

точник 12 напряжения, источник 13 то- вателем 4 и пластиной 6. Клеммами 9

и 10 прибор включается последовательно в измеряемую цепь.

При протекании через нагреватель 1 тока и воздействии на него сильного электрического поля возникают незатухающие колебания нагревателя 1. Каждая его точка совершает круговые движения в плоскости, перпендикулярной исходному положению нагревателя 35 1, Так как частота колеб-аний довольно высока, зрительно нагреватель воспринимается как тело вращения. Амплитуда колебаний нагревателя зависит от величины тока, протекающего через него, и не зависит от рода тока.

Считывание показаний производится по шкале 4 проектированием на нее точек максимального отклонения нагревателя 1. На фиг.1 приведена простейшая конструкция системы отсчета. При непосредственном считывании невооруженным глазом погрешность значительная. Применение оптических приборов для увеличения угла зрения или создаКонтур 15, подключенный к резисто- кия увеличенного мнимого изображения ру 14, жестко зафиксирован в корпусе на шкале или вторичных измерителей 16 прибора, так что его площадь неизменна .

Клеммы 7, 9 и 10 используются для

ка, резистор 14 с контуром 15 и корпус 16.

Нагреватель 1, выполненный в виде тонкой проволоки, закреплен в опорах 2, огибает направляющую 3 и соединен с элементом 5, в качестве которого используется пружина или груз. Такая конструкция обеспечивает постоянное натяжение нагревателя 1 и исключает необходимость установки указателя на нулевую отметку шкалы 4.

В точке контакта нагревателя 1 и направляющей 3 закреплен элемент 8, выполненный в виде жесткой тяги.

Нагреватель 1 размещен параллельно плоскости пластины 6, соединенной с клеммой 7. Расстояние между нагревателем 1 и пластиной 6 выбрано таким, чтобы источник 12 напряжения при подключении го к проводящей пластине 6 и нагревателю 1 создавал между ними напряженность электрического поля в пределах (0,3-0,8) пробивного значения.

40

45

амплитуды колебаний позволит получить точность считывания не хуже 1,5-2,5%. Установкой коммутатора 11 в поло- подключения электрических измеряемых жение Измерение напряжения подвиж- величин. Элемент 8 механической пере- ные контакты всех девяти групп замы- дачи используется для измерения механических величин.

каются с четвертым неподвижным контактом. При этом входная клемма 9

Количественное значение измеряемой величины определяется амплитудой колебаний нагревателя 1, которая фиксируется по шкале 4, размещаемой в 5 средней части нагревателя 1 перпендикулярно ему на расстоянии не меньше, чем пластина 6.

Коммутатор- 11 содержит девять групп контактов и имеет шесть фикси- 0 рованных положений (фиг.2) соответст- вующих режимам работы прибора Выключен, Измерение тока, Измерение напряжения, Измерение мощности, Измерение магнитного поля, Измерение механических величин.

Устройство работает следующим образом.

Установкой коммутатора 11 в положение Измерение тока подвижные контакты всех девяти групп замыкаются с пятым неподвижным контактом. При этом входные клеммы 9 и 10 подключаются к нагревателю 1, а источник 12 напряжения включается между нагре5

0

,,

амплитуды колебаний позволит получит точность считывания не хуже 1,5-2,5% Установкой коммутатора 11 в поло- жение Измерение напряжения подвиж- ные контакты всех девяти групп замы-

каются с четвертым неподвижным контактом. При этом входная клемма 9

подключается к пластине 6, а входная клемма 10 - к нагревателю I. Источник 13 тока подключается к нагревателю 1. При выбранных электрических параметрах и конструктивных раз- мерах нагревателя 1 источник 13 тока должен обеспечить его нагрев до оптимальной температуры, определяемой экспериментально с учетом потребляемой мощности и амплитуды колебаний. Клеммами 9 и 10 прибор включается параллельно с измеряемой цепью. По размаху колебаний нагревателя 1 определяется значение измеряемой величины.

Установкой коммутатора 11 в поло- женив Измерение мощности подвижные контакты всех девяти групп замыкаются с третьим неподвижным контактом. При этом входные клеммы 9 и 10 подключаются к нагревателю 1. Клеммами 9 и 10 прибор включается последовательно в измеряемую цепь, а клеммами

9и 7 - параллельно, т.е. по схеме включения ваттметра. По размаху колебаний нагревателя определяется значе ние измеряемой величины.

Установкой коммутатора 11 в положение Измерение магнитного поля подвижные контакты всех девяти групп замыкаются с вторым неподвижным контактом. При этом входные клеммы 9 и

10подключаются к резистору 14, источник 12 напряжения подключается к нагревателю 1 и пластине 6, источник

13 тока соединяется последовательно с резистором 14 и подключается к нагревателю 1 .

Резистор 14, источник 13 тока, нагреватель 1 и контур 15 образуют кон- . тур с площадью S. Так как нагреватель 1 колеблется, то площадь контура изменяется с частотой колебания нагревателя 1. При внесении прибора в измеряемое магнитное поле индукции В в контуре возникает ЭДС Е, величина которой может быть определена по формуле

.

) BdS

dt dt Под действием ЭДС в контуре потечет переменный ток и на резисторе 14 создается падение напряжения U, которое измеряется путем подключения прибора, например электромагнитной сие темы, к входным клеммам 9 и 10.

Величина напряжения на резисторе 14 зависит от индукции измеряемого

510

5

35 20

25

30

45

50

55

поля, скорости изменения площади контура, т.е. от частоты колебаний нагревателя I, которая будет величиной постоянной для данного прибора, величины сопротивления резистора 14, которая также является постоянной. Следовательно, величина индукции (или напряженности) измеряемого магнитного поля прямо пропорциональна напряжению на резисторе 14.

Установкой коммутатора 1I в положение Измерение механических величин подвижные контакты всех девяти групп замыкаются с первым неподвижным контактом. При этом источник 12 напряжения подключается к нагревателю 1 и пластине 6, а источник 13 тока - к нагревателю 1. Измеряемая механическая величина воздействует на нагреватель I посредством элемента 8, выполненного в виде жесткой тяги, соединенной с нагревателем 1 в точке его контакта с направляющей 3. От силы натяжения нагревателя зависят амплитуда и частота его колебаний.

При измерении массы прибор ориентируется таким образом, чтобы нагреватель принял вертикальное положение элементом 8 вниз. К элементу 8 прикрепляется измеряемый объект. По амплитуде колебаний нагревателя 1 определяется масса последнего.

При измерении силы прибор ориентируется таким образом, чтобы ее вектор был направлен вдоль оси нагрева- теля 1, при этом объекты, сила взаимодействия между которыми измеряется, закрепляются на корпусе 16 прибора и на элементе 8. По амплитуде колебаний нагревателя 1 определяется измеряемая сила.

При измерении механических напряжений и относительного удлинения тел корпус 16 неподвижно закрепляется в одной контролируемой точке, г элемент 8 - в другой. Создается предварительное натяжение. По амплитуде колебаний нагревателя I определяется измеряемая величина.

Градуировка шкалы 4 в различных

режимах работы изменяется. I

Колебательные движения нагревателя 1 приводят к его интенсивному охлаждению, что повыпает нагрузочную способность прибора. Использование нагревателя 1 в качестве подвижного элемента системы отсчета позволяет

отказаться от поворотного стрелочного указателя, что упрощает конструкцию прибора.

Зависимость амплитуды колебаний нагревателя 1 от величины тока, протекающего через него, напряжения между нагревателем и проводящей пластиной 6, силы натяжения нагревателя 1 позволяет создать универсальный высокочастотный измерительный прибор.

Простота конструкции, отсутствие элементов повьшенной точности и небольшая их номенклатура, а также высокая нагрузочная способность повышают надежность прибора, упрощают технологию производства, снижают эксплуатационные расходы.

Формула изобретения

Универсальный высокочастотный измерительный прибор, содержа щий корпус с двумя входными клеммами, нагре

Редактор Л.Гратилло

Составитель С.Шумилишская Техред м.Ходанич

Заказ 1792/35

Тираж 731 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ватель с двумя опорами, элемент натяжения нагревателя и систему отсчета, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены источники напряжения и тока, измерительный контур с резистором, коммутатор, проводящая пластина с клеммой, элемент механической передачи и направляющая

нагревателя, при этом система отсчета выполнена в виде измерителя амплитуды колебаний нагревателя, который расположен параллельно плоскости проводящей пластины и соединен с элементом механической передачи, а элемент натяжения размещен между направляющей и одной из опор нагревателя, причем выходы источника напряжения, источника тока, входные клеммы и выводы измерительного контура подключены ,к входам коммутатора, выходы которого соединены соответственно с обоими концами нагревателя и клеммой проводящей пластины.

Корректор М, Демчик

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля и измерения постоянного и переменного тока, напряженности постоянного магнитного поля, механических величин. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей прибора, а также повьшение точности измерения достигается за счет измерения мощности, магнитных и механических величин. Для этого в прибор, содержащий нагреватель I, опоры 2, направляющую 3 нагревателя, систему 4 отсчета, элемент 5 нагревателя, элемент 8 механической передачи, входные клеммы 9 и 10, коммутатор 11, корпус 16,. дополнительно введены проводящая пластина 6 с клеммой 7, источник 12 напряжения, источник 13 тока, резистор 14 с контуром 15. Отсутствие в приборе элементов повышенной точности и небольшая их номенклатура, а высокая нагрузочная способность повышают надежность прибора, упрощают технологию производства и снижают эксплуатационные ,расходы, 2 ил. I (Л /& (Puz.l