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

Изобретение относится к измерительной технике и может .быть использовано при измерении комплексных сопротивлений.

Известный фазовый способ раздельного уравновешивания моста переменного тока, при котором сначала на основе сравнения фазовых углов между векторами напряжения питания моста и напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и между векторами напряжения на измерительной диагонали и напряжения на плече, противоположном плечу с измеряемым объектом, приводят мост в состояние квазиравновесия по реактивной составляющей, а затем уравновешивают его по активной составляющей, сводя напряжение небаланса к нулю, требуют выполнения трех последовательных операций. Первая из них является вспомогательной и лишь увеличивает время измерения.

Предлагаемый способ позволяет исключить вспомогательную операцию, т. е. сократить время уравновешивания благодаря тому, что при его использовании для установления квазиравновесия по реактивной составляющей одновременно сравнивают фазовые углы между падением напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и напряжением питания моста и между напряжением набаланса и падением напряжения на плече, противоположном плечу измеряемого объекта.

алгебраически суммированные с половиной периода напряжения питания моста, например, путем инвертирования фаз одной из пар напряжений - напряжения питания моста и

.падения напряжения на плече, противоположном плечу измеряемого объекта, или падения напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и напряжения небаланса. На фиг. 1 представлена принципиальная схема мостовой измерительной цепи; на фиг. 2- ее круговая диаграмма, поясняющая способ; на фиг. 3 - цифровой мост, реализующий способ; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие работу моста.

Измерительная мостовая цепь образована измеряемым комплексным сопротивлением с активной составляющей Ri и реактивной составляющей Ci, резисторами Rz, Кз, служащими для уравновешивания по реактивной составляющей, резистором Ri, служащим для Зфавновешивания по активной составляющей, и образцовым конденсатором d,. Диагональ питания мостовой цепи - аЬ, измерительная диагональ - cd.

Из круговой диаграммы, на которой R,var, Rvar - окружности уравновешивания соответственно по реактивной « активной составляющим, Со; di, ..., dn - положения потенциальных точек вершин end измерительной цепи, видно, что соотношепие фазовых углов между напряжением Иль и инвертированным напряжением Vdc, и между на пряжением Uab и инвертированным нанряжением Uc,b изменяется лишь при переходе через состояние квазиравновесия моста по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления (точка d проходит положение dn, т. е. однозначно о-пределяет необходимое направление изменения параметра, уравновешивающего цепь по реактивной составляющей.

Так, в Области, не охватываемой окружностью R ,var , соответствующей квазиравновесию моста по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления, фазовый угол между напряжением Udb и инвертированным напряжением Uас, больше фазового угла между напряжением Uab и инвертированным напряжением области, охватываемой указанной окружностью, фазовый угол между напряжением Uab и инвертированным напряжением Uас, меньше фазового угла между напряжением Uab и инвертированным напряжением

.

Цифровой мост содержит мостовую измерительную цепь 1, генератор синусоидального напряжения 2, коммутатор 3, фазовременные преобразователи 4, 5, преобразующие фазовый угол между двумя напряжениями в интервал времени, интегратор 6, блоки уравновешивания 7, 8 соответственно по реактивной и активной составляющим, цифровые индикаторы Я 10 соответственно по реактивной и активной составляющим, экстремум-детектор //.

Измерение на мосте начинается с установления квазиравновесия по реактивной составляющей путем регулирования сопротивления резистора Rs.

При этом через коммутатор 3 с мостовой цепи / «а входы фазовременного преобразователя 4 поступают напряжения Оаь и Uc. (фиг. 4, а), а на входы фазовременного -преобразователя 5 - напряжения Udc и (фиг. 4,6).

Каждый из фазовременных преобразователей имеет опорный и сигнальный входы. Передние фронты импульсов на выходе каждого из фазовременных преобразователей формируются в момент начала положительной (отрицательной) полуволны напряжения поданного на его опорный вход, а задние фронты импульсов - в момент окончания положительной (отрицательной) полуволны напряжения, поданного на его сигнальный вход. Для случая, рассмотренного на фиг. 4, на опорные входы фазовременных преобразователей подаются напряжения Ьаь и Udb, а на сигнальные - напряжения Uс„1 и /л„Фазовременные преобразователи 4 и5 вырабатывают импульсы одинаковой амплитуды, (фиг. 4, в, г), длительность которых равна

- Г/2 h ДТ,

где: t - длительность импульса на выходе

фазовременного преобразователя; ДГ - отрезок времени, соответствующий углу сдвига фаз между напряжения ми, поступающими на входы фазовременного преобразователя;

Т

- -период частоты этих напряжении.

Формирование импульсов на выходе фазовременных преобразователей 4 w. 5, удлиненных соответственно на Т/2 обеспечивает такие условия, что смена знака сигнала на выходе интегратора 6 происходит лишь при -переходе схемы через состояние квазиравновесия по

реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления.

Импульсы с выходов фазовременных преобразователей 4 л 5 поступают на входы интегратора 6, который сравнивает их по длительности.

Пока, например, на первом входе интегратора 6 действует только им-пульс, поступающий с выхода фазовременного преобразователя 4, на выходе интегратора 6 генерируется

линейно возрастающее напряжение. В результате воздействия на второй вход интегратора

6импульса с выхода фазовременного преобразователя 5 на выходе интегратора 6 генерируется линейно падающее напряжение.

Естественно, что при одновременном воздействии на входы интегратора 6 импульсами равной амплитуды, поступающими с выходов фазовременных преобразователей 4 и 5, напряжение на выходе интегратора 6 остается

постоянным (напряжение, генерируемое на выходе интегратора 6, представлено на фиг. 4,d).

Нетрудно увидеть, что результирующее напряжение на выходе интегратора 6, после воздействия на оба его входа одиночными импульсами с выходов фазовременных преобразователей 4 и 5 будет «меть отрицательную полярность лишь в случае, когда фазовый угол между напряжением Udb и инвертированным напряжением Uас, больше фазового угла между напряжением Uab и инвертированным напряжением Uс,ь.

Блокируя, например, все изменения параметра, уравновешиваюшего схему по реактивной составляющей (), приводящие к результирующему сигналу положительной полярности на выходе интегратора 6 и, сбрасывая все изменения параметра, уравновешивающего схему по реактивной составляющей

(Rz), приводящие к результирующему сигналу отрицательной полярности на выходе интегратора 6, достигаем состояния квазиравновесия моста по реактивной составляющей комплексного сопротивления.

После окончательной коммутации уравновешивающего параметра по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления на каждом щагу блок уравновешивания

7закорачивает выход интегратора 6, подготавливая тем самым его к новому сравнению

на следующем такте. После достижения равновесия по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления, напряжение небаланса Ucd {при наличии потерь в измеряемом -комплексном сопротивлении) через коммутатор 5 подается на вход экстремум-детектора 11, с выхода которого управляющий сигнал поступает на блок уравновешивания 8 по составляющей измеряемого комплексного сопротивления, пропорциональной активным потерям.

Предмет изобретения

Фазовый способ раздельного уравновешивания моста переменного тока, при котором сначала устанавливают квазиравновесие по реактивной составляющей, используя для этого сравнение фазовых углов между напряже-ниями мостовой цепи, а затем уравновешивают мост ПО активной составляющей, сводя напряжение небаланса к нулю, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени уравновешивания, для установления квазиравновесия одновременно сравнивают фазовые углы между падением напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и напряжением питания моста и между напряжением небаланса л падением напряжения на

плече, противоположном плечу измеряемого объекта, алгебраически суммированные с половиной периода напряжения питания моста, например, путем инвертирована- я фаз одной из пар напряжений - напряжения питания

моста и падения напряжения на плече, противоположном плечу .измеряемого объекта, или падения напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и напряжения небаланса.

Фиг Z