ФАЗОВЫЙ СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ МОСТА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Советский патент 1973 года по МПК G01R17/10 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в автоматических мостах переменного тока, в частности цифровых, для измерения параметров комплексных сопротивлений.

Известный фазовый способ раздельного уравновешивания моста переменного тока, при котором сначала производят уравновешивание по реактивной составляющей иа основе сравнения фазовых углов между напряжением небаланса и падением напряжения на плече, противоположном плечу измеряемого объекта, и между падением напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и напряжением питания, а затем уравновешивают мост по активной составляющей, сводя напряжение небалансак нулю, требует выполнения трех последовательных операций, причем одна из них является вспомогательной. Кроме того, заранее заданная последовательность операций приводит к тому, что информация о величине активной составляющей может быть получена только после уравновешивания моста по реактивной составляющей.

Последнее присуще и другому фазовому способу раздельного уравновещивания, при котором уравновешивание моста по реактивной составляющей осуществляют по результату сравнения фазовых углов между падением напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и инвертированным нанрялчением питания мостовой цепи и между напряжением небаланса и инвертированным падением напряжения на плече, противоположном плечу измеряемого объекта.

Цель изобретения - обеспечение возможности одновременного уравновешивания по обеим составляющим.

Это достигается тем, что для уравновещивания по реактивной составляющей фазовый угол между напряжением небаланса и падением напряжения на плече, противоположном плечу измеряемого объекта, сравнивают не

только с фазовым углом между падением напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и напряжением питания, но и с фазовым углом между падением напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и инвертированным напряжением питания, а уравновешивание по активной составляющей производят по результату сравнения фазового угла между падением напряжения на плечах одной ветви с фазовым

углом между падениями напряжения на плечах другой ветви.

На фиг. 1 показана блок-схема цифрового моста для осуществления предложенного способа уравновещивания; иа фиг. 2 - круговая

диаграмма, пояспяющая способ уравновещивания на примере мостовой измерительной цепи моста.

Мост содержит измерительную мостовую цепь 1, плечи которой образованы измеряемым объектом с параметрами Ci, Ri, сопротивлепиями Rz, Ra, уравновешивающим цепь по реактивной составляющей, уравновеши.вающим цепь но активной составляюнюй, и конденсатором С:,; генератор 2 сипусоидальпого напряжения, фазовременные нреобразователп 3, 4, 5, 6, интеграторы 7, 8, 9, схему «Запрет 10, блоки //, 12 уравповешивания соответственно по реактивной и активной составляюпдим, цифровые индикаторы 13, 14 соответственно активной и реактивной составляющих.

На круговой диаграл1ме приняты следующие обозначения: нанряжение питания аЪ мостовой измерительной цени, окружности уравновешивания . а, р, положение иотенциальной точки с вершины мостовой измерительной цени С(|, положение иотенциальиой точки d вершины мостовой цени ири различных значениях уравновешивающих параметров (сопротивле1П1Й , /,) i-d, фазовый угол /LC(tdb-/La, фазовый угол / аЬсо-Z p.

Уравновешивание моста осуществляется путем одновремеиной регулировки сопротивлений , . уравновешивающих его по реактивной и активной составляющим.

Состояние квазиравновесия моста ио реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления достигается в момент выведения потепциальной точки d па окружность fi, проходящую через потенциальную точку Со, состояние квазиравновесия ио активной составляющей - в момент выведеппя потенциальной точки d на окружность cs, проходящую через потенциальную точку Со.

При одповремеииом изменении параметров, урав овешивающих мостовую цепь ио активной и реактивной составляющим, иотенциальная точка d может оказаться в любом месте круговой диаграммы. Так как вписаниый угол измеряется половиной дугн, на которую он опирается, а угол, образованный хордой и касательной - половиной дуги, заключенной внутри него, то лищь в случае, когда потенциальная точка d находится на дуге Cude окружности 1 и сс (180°+Р), когда потеицнал1)Ная точка d находится па дуге СоЬ окружиости (3, так как напряжение является касательной к окружностп (3 в точке Ь, а напряжение (/,„,, - хордой этой окружности.

Из анализа круговой диаграммы видно, что фазовый угол а- в зоне, охваченной окружностью (3 ( для потенциальной точки rfa) всегда больше фазового угла р, но меньще фазового угла (180°+р). В зо«е, не охваченной окружностью р, фазовый угол а может принимать значения меньше фазового угла Р (/1ач для потенциальной точки di, либо

больше фазового угла (180°-{-р) (, Лаз, Асе/, для поте1щпальных точек dz, ds, d).

Для получения однозначпой информации, необходимой для определения иаиравления изменения нараметра, уравновешивающего мостовую цень по реактивиой составляющей, осуществляют одиовремеппое сравнение фазового угла а с фазовым углом р и с фазовым углом (180°+р).

В этом случае сигиалы с выходов схем, ироизводящих это сравиепие, имеют одинаковую полярность или отрицательную, если Z-os меиьще и меиьще (180°+р), либо положительную, если больше угла Zip и больше (180°+р) лишь в случае, когда иотеициальная точка d находится в зоие, «е охватываемой окр -жиостью р. Есл.п же аютенциальнаЯ точка d находится в зоне, охватываемой окружностью р, сигналы с выходов схем, производящих сравнение указанных выше углов, имеют разную нолярность.

При уравновешивании моста по активной составляющей информация для автоматической коммутации уравновешивающего иараметра получается путем сравнения фазового угла между напряжениями {/„ и (J - -zlaco& Z-Y с фазовым углом между напряжениями Uad и Udb-Z adb(f.

При расположении иотенциальной точки d в области, не охватываемой окружностью а, проходящей через потенциальную точку Со, фазовый угол 7 больше фазового угла ф, а при расиоложении потеициальной точки d в области, охвачениой указанной окрул ностью, фазовый угол Y меньше фазового угла ф. Из круговой диаграммы видно, что лишь в случае, когда потенциальные точки Со и d находятся на одной окружности а, что и соответствует состоянию квазиравновесия моста ио активной составляющей.

Часть блок-схемы, содержащая фазовременные нреобразователи 3, 4, интеграторы 7, 8, схему «Запрет 10, блок уравновешивания // и цифровой индикатор 13, является каналом уравиовешиваиия ио реактивной составляющей. С мостовой измерительной цепи / на входы фазовременного преобразователя 3 поступают напряжения Оаь и Ось, фазовый сдвиг между которыми соответствует фазовому углу р, а на входы фазовременного преобразователя 4 - напряжения Udc и Udb, фазовый сдвиг между которыми соответствует фазовому углу а. Фазовремениые иреобразователи 3, 4 вырабатывают импульсы одинаковой амнлитуды, длительность которых соответствует фазовым углам между иаиряжеииями, поступаюшими на их входы, причем, если на выходе фазовремениого преобразователя 4 вырабатывается один импульс, соответствующий углу ее, то на выходе фазовременного нреобразователя 3 вырабатывается два импульса, один из которых соответствует углу р, а второй - углу (180°-|-р).

Эти импульсы поступают на входы интеграторов 7, 8, которые сравнивают их по длительности. Интегратор 7 сравнивает фазовые углы аи р, а интегратор 8 - фазовые углы а-и (180°+р).

Результирующие напряжения на выходе интеграторов 7, 8 зависят от соотношения длительностей импульсов, поступающих на их входы и, следовательно, от соотношения величин фазовых углов а и р, а также /La и Z:(180°-|-|:5). Выход интегратора 7 соединен с входом схемы «Запрет 10, а выход интегратора 8 - с запрещающим входом той же схемы -«Запрет, выход которой управляет работой блока // уравновешивания по реактивной составляющей. Лишь в случае, когда с интегратора 7 на схему «Запрет поступает напряжение отрицательной полярности, а с интегратора 8 - напряжение положительной полярности, на выходе схемы «Запрет вырабатывается положительный сигнал. Блокируя все изменения параметра, уравновешивающего мостовую цепь по реактивной составляющей, приводящие к результирующему сигналу отрицательной полярности на выходе схемы «Запрет 10 и, сбрасывая все изменения параметра, приводящие к результирующему сигналу положительной полярности на выходе схемы «Запрет 10, приводят мостовую цепь к состоянию квазиравновесия по реактивной составляющей.

Канал уравновешивания по активной составляющей содержит фазовременные преобразователи 5, 6, интегратор 9, блок уравновешивания 12 и индикатор 14. При уравновешивании мостовой цепи по активной составляющей на входы фазовременного преобразователя 5 поступают напряжения Uad и Udb, а на входы фазовременного преобразователя 6 - напряжения f/ac и Ud,Фазовремепные преобразователи 5, 6 формируют импульсы одинаковой амплитуды, длительность которых соответствует углу сдвига фаз между нанряжениями, поступающими на их входы. Импульсы с выходов фазовременных преобразователей 5, 6 поступают на входы интегратора 9, который сравнивает их по длительности. Полярность сигнала на выходе интегратора 9 зависит от соотношения длительностей импульсов, поступающих на его входы. Блокируя все изменения параметра, уравновешивающего схему по активной составляющей, приводящие к результирующему сигналу положительной полярности на выходе интегратора 9, и сбрасывая все изменения параметра, приводящие к результирующему сигналу отрицательной полярности, приводят мостовую цепь к квазиравновесию по активной составляющей. Для устранения сбоев в работе после окончательной коммутации уравновешивающих параметров по обеим составляющим на каждом шаге блоки 11 и 12 уравновешивания каждый в своем канале закорачивают выходы интеграторов 7, 8 и 9, подготавливая их к

новому сравнению на следующем такте.

П 5едмет изобретения

Фазовый способ раздельного уравновешивания моста переменного тока, при котором уравновешивание по реактивной составляющей производят по результату сравнения фазовых углов между напряжением небаланса и падением напряжения на плече, противоположном плечу измеряемого объекта, и между падением напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и напрял енпем питания, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности одновременного

уравновешивания по обеим составляющим, для уравновешиван1 я по реактивной составляющей используют также результат сравнения первого пз названных фазовых углов с фазовым углом между падением напряжения

на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и инвертированным напряжением питания, а уравновещивание по активной составляюндей производят по результату сравнения фазового угла между падениями напряжения на плечах одной ветви с фазовым углом между падениями напряжения на плечах другой ветви.

fpuz. f

йС