УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПЕРИОДИЧЕСКИ ПОВТОРЯЮЩИХСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Советский патент 1935 года по МПК G01R19/04 

Уже известны устройства для измерения мгновенных значений периодических электрических процессов, в которых применены вращающиеся механические коммутаторы, включающие измерительный прибор через определенные промежутки времени в исследуемую цепь.

В предлагаемом согласно изобретению устройстве, построенном на подобном принципе, механическое управление при помощи коммутатора заменено электрическим управлением схемой при помощи системы соответственно подобранных электронных и неоновых ламп.

На чертеже фиг. 1 изображает электрическую схему предлагаемого устройства, а фиг. 2-5 - различные ее видоизменения.

Исследуемое напряжение Е_х (фиг. 1) периодического установившегося электрического процесса подается от потенциометра П₁, через цепь нить-анод трехэлектродной лампы Л₁ на конденсатор С.

Цепь нить-анод при этом заперта отрицательным напряжением, подаваемым батареей Бс₁ на сетку через сопротивление Р так, что анодный ток I_a равен нулю.

Неоновая лампа Н₁ приключена через сопротивление Р к потенциометру П₂, который включен на вторичную цепь фазорегулятора ФР, питаемого током частоты, равной частоте исследуемого напряжения.

Движок потенциометра устанавливается таким образом, чтобы максимум подаваемого напряжения практически был равен потенциалу зажигания неоновой лампы.

В момент, когда напряжение приобретает максимальное значение, лампа Н₁ зажигается и через очень малую долю периода тухнет вследствие уменьшения напряжения после максимума, а также создающегося с момента протекания тока падения напряжения в сопротивлении Р, снижающего величину напряжения, приходящегося на зажимы неоновой лампы.

Эти импульсы подаются на сетку катодной лампы Л₁. При отрицательном знаке импульса на сетку действует в момент импульса сумма отрицательных напряжений батареи сетки Бс₁ и импульса, в виду чего анодный ток остается равным нулю.

При положительном знаке импульса на сетке устанавливается в момент импульса некоторая разность напряжений: положительного импульса и батареи сетки.

В этот момент в анодной цепи лампы возникает ток, величина которого будет пропорциональна мгновенному значению исследуемого напряжения, подведенного к аноду лампы в момент положительного импульса.

Так как частота импульсов и частота исследуемых процессов - одинаковы, то все следующие один за другими импульсы анодного тока будут одинаковы по амплитуде, соответствуя величине мгновенного напряжения в одной и той же точке периодической кривой исследуемого напряжения.

Эти импульсы подаются на конденсатор постоянной емкости С, параллельно которому включен измерительный прибор Г по типу амплитудного вольтметра.

Показания последнего, таким образом, дают одно из мгновенных значений напряжения исследуемого явления, совпадающее по времени с моментом образования положительного импульса напряжения на сопротивлении Р.

Для определения амплитудных значений напряжения других точек исследуемой кривой применяется фазорегулятор, который создает необходимый для этого сдвиг во времени между моментом образования максимума напряжения во вторичной цепи фазорегулятора (т.е. моментом зажигания неоновой лампы и, соответственно, образования положительного импульса на сетке) и нулевым начальным значением напряжения исследуемого явления.

Так как для получения достаточной точности измерения необходимо, чтобы продолжительность импульса была минимальной, в предлагаемом устройстве могут быть применены различные добавочные приспособления, уменьшающие длительность импульсов. Для этой цели, например для питания неоновой лампы, может быть применен трансформатор с насыщенной магнитной системой, в связи с чем кривая напряжения на его вторичной обмотке приобретает пикообразную форму.

Такой же эффект может быть получен при использовании схем, изображенных на фиг. 2, 3 и 4, представляющих собою видоизменение основной схемы.

В схеме согласно фиг. 2 применены две неоновых лампы H₂ и H₁. Первая из них используется для питания второй Н₁ через промежуточный трансформатор Т. При этом на зажимы второй лампы подается не синусоидальное переменное напряжение, а пикообразное, создаваемое в цепи вторичной обмотки трансформатора, чем уменьшается время ее вспышки.

На фиг. 3 приведена схема, в которой между неоновой лампой Н и потенциометром П₂ включено сопротивление R и конденсатор С₂.

В схеме фиг. 4 взамен неоновой применена трехэлектродная лампа Л₂, на сетку которой подано отрицательное запирающее лампу напряжение от батареи Бс₂. Величина последнего установлена таким образом, чтобы отпирание лампы происходило лишь при максимальных положительных значениях напряжения на аноде, устанавливаемых движком потенциометра П₂.

При этом возникает анодный ток, создающий разность потенциалов на сопротивлении R, вследствие чего подается положительный импульс на сетку второй лампы Л₁.

Предварительная градуировка прибора Г производится на постоянном токе. Для этой цели на потенциометр П₁ подается постоянное напряжение и устанавливается зависимость между показаниям прибора, включенного параллельно конденсатору С, и показаниями вольтметра, измеряющего напряжение на переменной части потенциометра. При этом должны быть сохранены все остальные условия, соответствующие нормальной работе схемы при определении мгновенных значений измеряемых переменных напряжений.

Определение мгновенных значений может быть также осуществлено компенсационным нулевым методом по схеме согласно фиг. 5.

При отсутствии импульсов на сетке устанавливается такое отрицательное напряжение, чтобы при максимальном значении исследуемого напряжения Е_х ток анодя I_a был равен нулю или выбранному малому значению.

Затем включается левая часть схемы, которая создает периодически повторяющиеся импульсы положительного знака на сетке, совпадающие с моментом действия определенного мгновенного значения напряжения Е_х. Благодаря этому создается анодный ток, пропорциональный мгновенному значению приложенного напряжения.

Действие этого мгновенного напряжения компенсируется подачей добавочного отрицательного напряжения на сетку, величина которого увеличивается до тех пор, пока анодный ток не упадет до нуля или до некоторой первоначальной величины.

Поворотом фазорегулятора устанавливается следующая измеряемая точка кривой, после чего анодный ток снова компенсируется изменением величины подаваемого на сетку отрицательного напряжения.

Таким образом устанавливается зависимость между углами поворота фазорегулятора и напряжением, подаваемым на сетку при постоянной величине положительного импульса и отсутствии анодного тока (или при анодном токе, равном выбранному малому значению).

Подавая на потенциометр П₁ вместо исследуемого переменного тока постоянный ток и оставляя постоянными условия, имевшие место при исследовании, определяют зависимость между напряжениями на сетке батареи Бс₁ и напряжениями постоянного тока, которые с большой точностью соответствуют истинным.

1. Устройство для измерения мгновенных значений периодически повторяющихся электрических процессов, в котором измерительный прибор кратковременно включается в цепь исследуемого источника тока через определенные промежутки времени, отличающееся тем, что для периодического включения измерительного прибора в исследуемую цепь применена электронная лампа, в цепь сетки которой включено какое-либо создающее мгновенные импульсы напряжения приспособление, питаемое переменным током, равное с исследуемым процессом частоты, через фазовращатель, с тою целью, чтобы можно было произвольно сдвигать по времени момент действия приспособления, создающего мгновенный импульс напряжения для измерения амплитудных значений различных точек исследуемой кривой.

2. Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве источника импульсов применена включенная в цепь сетки электронной лампы неоновая лампа (фиг. 1).

3. Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью подачи мгновенных импульсов на сетку электронной лампы, применена вторая электронная лампа Л₂, величина отрицательного потенциала на сетке которой отрегулирована таким образом, что появление анодного тока происходит лишь при максимальном положительном значении напряжения на аноде последней.

4. Форма выполнения устройства по пп. 1 и 2, отличающаяся примением двух каскадно включенных неоновых ламп Н₁ и Н₂, цепи которых связаны между собою помощью промежуточного трансформатора Т, с насыщенной либо ненасыщенной магнитной системой.

5. В устройстве по п. 1 применение конденсатора С₂, включенного в цепь сетки параллельно неоновой лампе.