Устройство для измерения реактивного сопротивления Советский патент 1988 года по МПК G01R27/00 

(Л

с

ГЧ)

эистор 1, клеммы 2 для подключения исследуемого резистора, два квадратурных анализатора 3 и 4 спектра, Первый вычислительный блок 5, содержащий первый двухвходовый сумматор 6 и перемножители 7 и 8, второй вычислительный блок 9, содержащий блок 10 ;вьгчитания и перемножители П и 12, |блок 3 деления, регистр 14, коммута- |торы 15 и 16, блок 17 управления коммутаторами, трансформатор 18 напряжения, фильтр 19 низких частот, фазо- сдвигающие цепочки 20.1-20.П, содержащие фазовращатели 21 .1-21.п,усилители-ограничители 22.1-22,п и дифференциаторы 23.1-23.П, многовходо- вый сумматор 24, диоды 25 и 26, второй двухвходовый сумматор 27 и бло- кинг-генератор 28. Число выходных каналов анализаторов спектра определяется требуемой точностью измерений. 3.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электри ческим измерениям и может быть не- пользовано при автоматическом контроле и измерении реактивных сопротивлений нагруженных цепей с сигналами сложной формы. Изобретение повышав ет точность измерения реактивного сопротивления и обеспечивает автома тизацию установки шага дискретизации. Блок-схема устройства содержит ре

1

Изобретение относится к электрическим измерениям, может найти применение при автоматическом контроле и измерении реактивных сопротивлений нагруженных цепей с сигналами сложной формы и является усоверщенствова- нием известного устройства по авт. св. № 736024.

Целью изобретения является новы- шение точности измерения реактивного сопротивления и автоматизация ус- тановки шага дискретизации.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит резистор 1, клеммы 2 для подключения исследуемого резистора, два квадратурных анализатора 3 и 4 спектра, первый вычислительный блок 5, содержащий первый двухвходовый сумматор 6 и перемножители 7 и 8,второй вычислительный блок 9, содержащий блок 10 вычитания и перемножители 11 и 12, блок 13 деления, регистратор 14, первый коммута- тор 15, второй коммутатор 165 блок. 17 управления коммутаторами, трансформатор 18 напряжения, фильтр 19 низких частот, фазосдвигающие цепочки 20.1-20.П, содержащие фазовращатели 21.1-21.П, усилители-ограничители 22.1-22.П и дифференциаторы 23.1- 23.п, многовходовый сумматор 24s первый 25 и второй 26 диоды, второй двухвходовый сумматор 27 и блокинг-гене- ратор 28.

Входные клеммы устройства соединены с первичной обмоткой трансформатора .18, вторичная обмотка которого соединена через фильтр 19 с входами

п фазосдвигающих цепочек 20.1-20.п, выходы которых соединены с входами многовходового сумматора 24, выход которого через диод 25 соединен с инвертирующим входом двухвходового сумматора 27, а через диод 25 включенный в обратном направлении, - с неинвертирующим входом двухвходового сумматора 27, выход которого через блокинг-генератор 28 соединен с входами внещней синхронизации анализаторов 3 и 4 спектра.

Информативные входы анализатора 3 спектра соединены параллельно образцовому ре зистору 1 , а информационные входы анализатора спектра 4 - параллельно клеммам 2 для подключения исследуемого резистора, выходы анализаторов 3 и 4 через коммутаторы 15 и 16 соединены с входами вычислительных блоков 5 и 9, выходы которых через блок 13 деления соединены с входом рб гнстратора 14.

С помощью устройства реактивное сопротивление К-й гармоники вь числя- ется исходя из выражения

X,

QK - реактивная мощность К-й гармоники;1 - действующее значение тока

К-й гармоники.

Исследуемые сигналы в процессе анализа дискретизируются с шагом

At - --- ,

313

где Т - длительность исследуемого

сигнала;

N K-t-l - объем анализируемого массива выборок.

Шаг дискретизации может изменяться в широких пределах.

Каждый анализатор спектра 3,4 имеет N/2 пар выходов.При аналоговой обработке сигналов результаты анализа с анализаторов выдаются в виде пар постоянных напряжений, характеризующих квадратурные составляющие членов разложения в ряд Фурье сигналов, приложенных к входам анализаторов 3 и 4 спектра.

С анализатора 3 спектра снимаются квадратурные составляющие вектора

Г Kml.

V fttsinVHKrlnmCOsVjK - Ук„соз „кг1игу, sinViK

2г

где С, .

Устройство работает следующим образом.

Сигналы, пропорциональные напряжению и току нагрузки, подаются на сигнальные входы анализаторов 3 и 4 Одновременно напряжение питания поступает на первичную обмотку трансфер матора 18 напряжения. Фильтр 19 низких частот вьщеляет первую (либо другую гармонику напряжения питания. Синусоидальное напряжение поступает на входы всех фазовращателей 21.1-21.п фазосдвигающих цепочек 20.1-20.п.Выходное синусоидальное напряжение фазовращателя 21 .1 совпадает по фазе с его входным напряжением. Угол сдвигаО рад (N -

N

Число отсчетов входного сигнала на период). Фазовращатель 21.2 сдвигает фазу входного напряжения на угол

2 IT

рад, а фазовращатель 21.п N

сдвигает фазу входного напряжения на угол ---(п-1) рад. Усилители- ограничители 22.1-22.П формируют напряжения прямоугольной формы с периодом, равным периоду первой (либо выбранной) гармоники.

Выходные напряжения усилителей- ограничителей дифференцируются дифференциаторами 23.1-23.п. Положительные и отрицательные импульсы, соот- ветствуюпше передним и здании фронта напряжений прямоугольной формы, с

60

.cosf, ; И гТ,„ sinv;, а с анализаторя 4 спс ктра - состарляющие вектора , - V coscp и V sincp Vin VnK начальные фазы напряжения и тока К-й гармоники; г - активное сопротивление резистора 1.

Квадрат действующего значения К-й гармоники тока вычисляется в вычис- лительноь блоке 5 по формуле

1

г (г1 „со5С ;к) +(rl sincp;)

Реактивная мощность К-й гармоники вьмисляется в вычислительном блоке 9 исходя из соотношения

5

5

п 0

5

0

5

2г

выходов дифференциаторов суммируются многовходовым сумматором 24.

Первый 25 и второй 26 диоды и второй двухвходовый сумматор 27 пре- образуют разнополярные импульсы с вы- koдa многовходового сумматора в последовательность однополярных импульсов, частота следования которых строго кратна частоте первой (выбранной) гармоники напряжения питания. Последовательность однополярных положительных импульсов поступает на бло- кинг-генератор 28, который формирует импульсы необходимой амплитуды и длительности, поступающие на входы - внешней синхронизации анализаторов 3 и 4 с частотой, кратной частоте первой (выбранной) гармоники, задавая шаг дискретизации.

С выхода аналогового анализатора 3 спектра снимаются два постоянных напряжения, соответствующие квадратурным составляющим гармоники тока, на которой производится измерение сопротивления.

Далее эти напряжения возводятся в квадрат (перемножаются сами на себя) перемножителями 7 и 8. В сумматоре 6 выходные сигналы устройств перемножения складываются, образуя сигнал, пропорциональный квадрату действующего значения тока гармоники. Затем этот сигнал поступает на вход блока 13 деления. Одновременно результаты анализа обоих анализаторов в виде постоянных напряжений, ответствующих разноименным составляю513

taHM однопорядковых напряжения и тока попарно перемножаются перемножителями 11 и 12. В блоке 10 вычитания ВБТ- ходные сигналы перемножителей вычи таготся, образуя , пропорцио . нальный реактивной мощности соответ- ствующей гармоники.

Деление реактивной мощности К-й гармоники на квадрат действующего значения ее тока осуществляется блоком 13 деления, с которого, пропорциональный реактивному сопро тивлению, может быть подан на регистратор 14 (осциллограф, цифровой йоль метр, цифропечатающее устройство) (пибо в сторонние вычислительные бло- и.

I Поскольку сигналы на входе анали- эаторов 3 и 4 спектра запоминаются, го можно вычислить значение реактив ых сопротивлений всех гармоник спектра разложения. I Два синхронно работающих коммутатора 15 и 16, управляемые блоком 117 управления коммутаторов, обеспечи- ают одновременную подачу на блок 13 |целения сигналов, пропорциональных вадрату действующего значения тока и 1И реактивной мощности К-й гармоники, I Число выходных каналов анализаторов спектра определяется требуемой точностью измерений. Формула изобретения : 1, Устройство для измерения реак- тивного сопротивления по авт.св.

06

№ 736024, отличающееся, тем, что, с целью повышения точности измерения реактивного сопротивления и автоматизации установки шага дискретизации, в него введены трансформатор напряжения, фильтр низких частот, п фазосдвигающих цепочек, мно- говходовый сумматор, первьй и второй диоды, двухвходовый сумматор и бло- кинг-генератор, первичная обмотка трансформатора напряжения соединена с входными зажимами устройства, вторичная обмотка соединена с входом фильтра низких частот, выход фильтра низких частот соединен с входами каждой фазосдвигающей цепочки, выходы которых соединены с соответствующим входом многовходового сумматора, выход которого соединен с инвертирующим входом двухвходового сумматора через первый диод, включенный в прямом направлении, и с неинвертирующим входом через второй диод, вклю- ченнь1й в обратном направлении, а выход двухвходового сумматора через блокинг-генератор соединен с входами внешней синхронизации квадратурных анализаторов спектра.

2. Устрбйство по П.1. отличающееся тем, что каждая фазосдвигающая цепочка состоит из последовательно соединенных фазовращателя, усилителя-ограничителя и дифференциатора.