Универсальный цифровой мост переменного тока Советский патент 1989 года по МПК G01R17/10 

4 О) СП

м

00

со

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений.

Цель изобретения - повьппение точ- ности, быстродействия измерения и упрощение конструкции моста за счет калибровки по внешним образцовым мерам. ; На чертеже изображена функцио- 1нальная схема устройства.

Универсальный цифровой мост переменного тока содержит последовательно соединенные генератор 1, мостовую измерительную цепь 2 и блок 3 авто-. матического уравновешивания, подключенный к входам реверсивного счетчика А и переключателя 5 конфигурации измерительной цепи, выходы которых соединены с соответствующими входами мостовой цепи 2, цифровое отсчет- ное устройство 6, два множительных блока 7 и 8, последовательно включенных между выходом счетчика 4 ревер- Iсивного и входом цифрового отсчетно- iго устройства 6, блок 9 связи с внеш |ним запоминающ1-ш устройством, адресные входы которого соединены с вьпсо- I дом переключателя 5 конфигурации из- мерительной цепи, два последовательно включенных делительных блока 10 и 11, один вход первого из которых подключен к выходу блока 9 связи, а второй ,- к выходу реверсивного счетчика 4, два запоминающих устройства 12 и 13, включ енные между выходами соответствующих делительньпс блоков 10 и 11 и вторыми входами множительных блоков 7 и 8, причем выход перво запоминающего устройства соединен с вторым входом второго делительного блока, три переключателя 14-16, два из которых (14 и 15) подключены к входам управления соответствующих запоминающих устройств, а третий подключен к адресным входам первого запоминающего устройства и первой группе адресных входов второго запоминающего устройства, причем вторая групп адресных входов второго запоминающег устройства соединена с выходом переключателя 5 конфигурации измерительной цепи.

Универсальньй цифровой мост переменного тока работает следующим об- разом.

Напряжение с выхода генератора 1 подается на мостовую измерительную

- ,

5

5

цепь 2, в плечах которой находятся сгруппированные в блоки образцовые меры - переключаемые и уравновешивающие элементы. Состояния переключаемых элементов определяют конфигурацию мостовой цепи. Они изменяются от поддиапазона измерения, рабочей частоты, характера реактивности и схемы замещения объекта измерения. Уравновешивающие элементы регулируются при поразрядном уравновешивании моста и их сотстояния зависят от значения измеряемых параметров объекта. Блок 3 автоматического уравновешивания осуществляет выбор поддиапазона измерений, выбор характера реактивности объекта и уравновешивание мостовой цепи 2 по результатам анализа ее выходного сигнала. При этом она управляет переключателем 5 конфигурации измерительной цепи, в результате чего изменяется состояние соответствующих переключаемых элементов, а также управляет реверсивным счетчиком 4, который изменяет состояние уравновешивающих элементов.

В качестве образцовых мер, образующих переключаемые элементы моста, используются недорогие, малогабаритные, но достаточно стабильные меры сопротивления и емкости, к которым не предъявляются высокие требования по точности. Их погрешность учитывается при калибровке прибора. Первая калибровка осуществляется при его изготовления, последунщие - при ле- реодических поверках. Номер калибровки фиксируется переключателем 16 номера калибровки. Режим калибровки моста устанавливается переключателем 15 режимов работы прибора.

В процессе калибровки в качестве объекта измерения используется блок внешних образцовых мер, аттестованные значения которых записаны в стандартном постоянном запоминающем устройстве, подключаемом к прибору через блок 9 связи. Характер и значения составляющих блок образцовых мер выбираются так, чтобы при их последовательном подключений к мосту и последующем уравновешивании последнего каждый из переключаемых элементов измерительной цепи поочередно проходил все свои состояния при фиксированных состояниях остальны:х переключаемых Элементов. Для этого одна из конфигураций измерительной цепи при

314

нимается за опорную, и с нее начинается процесс калибровки.

Первоначально устанавливаемые характер и значение внешней меры должны соответствовать именно этому состоянию измерительной цепи. В дальнейшем их изменение, а соответственно и изменение конфигурации измерительной цепи с помощью переключателя 5, производится таким образом, чтобы обеспечить указанньй порядок чередования состояний переключаемых элементов моста. Например, при фиксированных рабочей частоте, характере реактивности и схеме замещения объекта измерения переключают значение внешней меры так, чтобы последовательно изменялись поддиапазоны измерения

Затем при фиксированных частоте и поддиапазоне измерения переключают характер и схему замещения внешней меры и т.д. Состояние переключателя 5 конфигурации измерительной цепи определяет также адрес, по которому во внешнем стандартном запоминаняцем устройстве хранится код соответствующего аттестованного значения внешней меры. Таким образом, считываемые с внешнего запоминающего устройства данные однозначно соответствуют состоянию переключаемых элементов мостовой цепи и значению подключенной к ней внешней меры.

f

35

Дополнительные корректирующие коэффициенты запоминаются в программируемом запоминакщем устройстве 13 по адресам, определяющимся состояниями переключателей конфигурации измерительной цепи 5 и номера калибровки 16. При этом на вход управления записью запоминающего устройства 13 подается разрешающий сигнал с пере- ключателя 15 режима работы прибора. На этом процесс калибровки заканчивается и переключатель 15 переводится в состояние, при котором на входе

При выполнении калибровки, после первого уравновешивания мостовой цепи из внешнего запоминающего устройства с помощью блока 9 связи извлекается код аттестованного значе-: ния меры, соответствующий состоянию переключателя 5 конфигурации измерительной цепи, и подается на один из

:4°с-г-.. v...e.,

меренного значения меры с -выхода ре- . poni-jaci i- версивного счетчика 4, При этом определяется отношение измеренного и аттестованного значений.образцовой меры, которое представляет собой опор- gQ ный корректирующий коэффициент,. соответствующий мультипликативной погрешности прибора при данном состоянии переключаемых элементов моста. Этот коэффициент запоминается в про- gg граммируемом запоминанием устройстве 12 по адресу, соответствукнцему состощения считывания.

янию переключателя 16 номера калибровки.

При выполнении измерений к мостовой цепи подключается объект измерения и осуществляется уравновешивание моста при необходимой конфигурации измерительной цепи. Код с выхода реверсивного счетчика А, соответствующий измеренному значению параметра объекта, поступает на первый вход множительного блока 7, а на вторые входы множительных блоков 7 и 8 поступают с запоминающих устройств 12

0

5783

15

В данном режиме с помощью переключателя 14 вида коррекции устанавливается режим разрешения записи в запоминающее устройство 12. Затем переключатель 14 вида коррекции переводится в состояние, при котором на входе запоминающего устройства 12 формируется сигнал разрешения считывания, и данные .из запомина ощего устройства 12 подаются на второй вход делительного блока 11. Далее последовательно изменяются номинальное значение и характер образцовой меры, схема ее замещения, рабочая частота и аналогично опорному корректирующему коэффициенту определяются коэффициенты, соответствующие мультипликативной погрешности прибора при других

20 конфигурациях измерительной цепи. Эти коэффициенты поступают на- первый вход делительного блока 11.- При этом определяются отношения полученного и опорного коэффициентов,

25 представляющие собой дополнительные корректирующие коэффициенты, соответствующие изменениям мультипликативной погрешности прибора при изменении состояния каждого из переключаемых

30 элементов измерительной цепи.

35

Дополнительные корректирующие коэффициенты запоминаются в программируемом запоминакщем устройстве 13 по адресам, определяющимся состояниями переключателей конфигурации измерительной цепи 5 и номера калибровки 16. При этом на вход управления записью запоминающего устройства 13 подается разрешающий сигнал с пере- ключателя 15 режима работы прибора. На этом процесс калибровки заканчивается и переключатель 15 переводится в состояние, при котором на входе

-.. v...e.,

poni-jaci i-

щения считывания.

poni-jaci i-

При выполнении измерений к мостовой цепи подключается объект измерения и осуществляется уравновешивание моста при необходимой конфигурации измерительной цепи. Код с выхода реверсивного счетчика А, соответствующий измеренному значению параметра объекта, поступает на первый вход множительного блока 7, а на вторые входы множительных блоков 7 и 8 поступают с запоминающих устройств 12

и 13 соответственно опорный и дополиительный корректирующие коэффициент ты, соответствующие состоянию переключателей конфигурации измерительной цепи 5 и номера калибровки 16. Скорректированный результат измерения выводится на цифровое отсчетное устройство.

Использование предлагаемого устройства позволяет повысить точность измерения без предъявления высоких требований к точности образцовых элементов измерительной цепи, поскольку в процессе калибровки и последующей коррекции результатов измерения с помощью корректирующих коэффициентов устраняются погрешности, вызванные как погрешностями образцовых элементов, так и дополнительными источниками, такими, как остаточные параметры коммутирующих элементов, паразитные емкости, сопротивления подводящих проводов. Кроме того, понижение требований к точности образцовых элементов позволяет упростить технологию изготовления, уменьшить габариты, вес и стоимость прибора. Использование данного устройства позволяет упростить процесс калибровки, так как не требуется трудоемкой пред .дарительной подгонки образцовых элементов до расчетных номинальных значений и трудоемких операций по их регулировке в процессе общей наладки прибора,, Поскольку затраты вре I -.

мени на ручную калибровку универсального моста переменного тока составляют несколько десятков часов, а в мосте с калибровкой - менее получаса, то производительность на данном этапе изготовления прибора и при его регулировках в процессе эксплуатации возрастает по сравненш с прототипом в несколько десятков раз. Кроме того, использование предлагаемого устройства позволяет упростить конструкцию измерительного прибора, так как не требуется большого количества подстроечных элементов для регулировки используемых в приборе образцовых мер. В то же время дополнительные элементы просты и не требуют регулировки.

Формулаизобретения Универсальный цифровой мост переменного тока, содержащий последовательно соединенные генератор, мостовую измерительную цепь и блок автоматического уравновешивания, подключенный к входам реверсивного счетчика и переключателя конфигурации изо

мерительной цепи, выходы которых

соединены с соответствующими входами мостовой цепи, а также цифровое отсчетное устройство, отличающийся тем, что, с целью повьшхе5 ния точности, быстродействия измерения и упрощения конструкции, в него введены блок связи с внешним запоминающим устройством, первый и второй делительные блоки, первый и второй

0 запоминающие устройства, переключатель вида коррекции, переключатель режима работы прибора, переключатель номера калибровки, два множительных блока, последовательно включенные

5 между выходом реверсивного счетчика и ,входом цифрового отсчетного устройства, при этом адресные входы блока связи с внешним запоминающим устройством соединены с выходом переключа0 теля конфигурации измерительной цепи, первый вход первого делительного блока подключен к выходу блока связи, второй - к выходу реверсивного счетчика, а выходы соединены с первыми входами второго делительного блока, адресные входы первого запоминающего устройства соединены с выходами переключателя номера калибровки входы управления - с выходами

jQ переключателя вида коррекции, информационные входы - с выходами первого делительного блока, а выходы - с вторыми входами второго делительного блока, выходы которого соединены с

с информационньп-ш входами второго зат поминающего устройства, первые ад- ;ресные входы которого соединены с выходами переключателя номера калибровки, вторые адрес ные входы - с выQ ходами переключателя конфигурации измерительной цепи, вхрды управления - с выходами переключателя режима работы прибора, а выходы - с вторыми входами второго множительного блока.

5

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерения при упрощении конструкции моста - достигается за счет калибровки по внешним образцовым мерам. На чертеже показаны генератор 1, мостовая измерительная цепь 2, блок 3 автоматического уравновешивания, реверсивный счетчик 4, переключатель 5, цифровое отсчет- ное устройство 6, блоки 7 и 8 умножения, блок 9 связи с внешним запоминающим устройством, блоки 10 и 11 деления, запоминающие устройства 12 и 13, переключатели 14, 15 и 16. По сравнению с прототипом предложенное устройство имеет более простую конструкцию и повышает производительность в несколько десятков раз. 1 ил. § (Л