Устройство для измерения проводимости изоляции в рельсовых цепях Советский патент 1975 года по МПК G01R27/00 

полосовой фильтр контрольной частоты и усилитель некомпенсации подсоединен первый вход фазочуВСтвнтельного выпрямителя, второй вход которого через усилитель опорного напряжения, полосовой фильтр контрольной частоты и фазовыравнивающий контур подсоединен параллельно к первому индуктивному датчику. Выход фазочувствительного выпрямителя через нлечо делителя .напряжения стабилитрона и фильтровые резисторы подсоединен к аноду и катоду регулируемого диода.

Таким образом, автоматическое регулирование баланса осуш;ествляется на контрольной частоте и по достижении баланса на ней дифференциальная система устройства оказывается сбала-нсированной и для измерительной частоты. Благодаря этому уменьшается разбаланс устройства при движении тележки, а следовательно повышаются точность и чувствительность измерений.

На фиг. 1 показано устройство в двух видах; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 изображена принципиальная схема устройства.

Устройство /монтируют |На четырехколесной тележке типа рельсового дефектоскопа. Тележка содержит раму 1, к которой прикреплены две каретки 2, имеющие по два пластмассовых колеса 3. В .каретках и в раме нет замкнутых контуров для индуктированных токов. На раме установлен аппаратный ящик 4. К кареткам прикреплены индуктивные датчики 5 и 6 для связи с рельсами. Расстояние между датчиками одного рельса нормально равно расстоянию между осями соседних шнал, но может быть изменено.

Сзади и спереди к каретка.м шарнирно прикреплены четыре стержня 7 с проволочными контактными штоками 8 (задними) п 9 (передними), через которые генератор 10 (10 «гц) измерительной частоты и генератор 11 (И,5КГц) контрольной чаютоты связаны с рельсами. Генератор 10 подключен к обоим рельсам через щетки 8, а генератор 11-к одному рельсу через щетки 8 и 9.

Внутри ящика 4, кро-ме генераторов 10 и 11, расположены приемники 12 левого и правого рельсов и источник 13 питания. Каждый приемник имеет три канала - измерительный разомкнутый, контрольный, по замкнутому контуру которого осуществляется автоматическое регулирование баланса, и канал опорного напряжения. Приемник содержит усилитель 14, общий для измерительного и контрольного каналов.

Измерительный капал приемника состоит из полосового фильтра 15 на измерительную частоту и индикатора 16, проградуированного iB сименсах. В контрольный канал входят полосовой фильтр 17 на контрольную частоту, индикатор 18 контрольного канала, усилитель 19 пекомпенсации, фазочувствительный выпрямитель 20, сглаживающий конденсатор 21, ключ 22, нагрузочный резистор 23,

фазочувствительного выпрямителя и фильтровые резисторы 24. Канал опорного напряжепня состоит из усилителя 25 опорного ианряжения, полосового фильтра 26 на контроль5 ную частоту и фазовыравнивающего контура 27. В приемнике также находится стабилитрон 28 с делителем 29 напряжения, на выходе которого установлено напряжение U . В цепь первого индуктивного датчика

0 включены компенсирующий конденсатор 30, который компенсирует индуктивную составляющую комплексного сопротивления индуктивного датчика, и переменный резистор 31 начальной балансировки устройства. В цепь

5 второго индуктивного датчика включены компенсирующий конденсатор 32, регулируемый германиевый диод 33 и резистор 34 термостабилизации, сопротивление которого в противоположность диоду с увеличением темпе0 ратуры увеличивается.

Цепи первого и второго индуктивных датчиков встреЧНО-параллельно подсоединены к входу усилителя 14. К выходу генератора 10 через полосовый фильтр в виде резонансного

контура подключен вольтметр 35. Конденсатор 36 препятствует щунтированию сигнального тока рельсовой цепи через обмотку выходного трансформатора генератора 10. В выходную цепь генератора I1 последовательно

Q включены резонансный контур, настроенный па контрольную частоту, и амперметр 37. Устройство работает следующим образом. Ток измерительной частоты от генератора 10 через щетки 8 постунает в рельсовую

5 цепь. При равенстве токов / - /2 нротекающих в рельсе нод обоими датчиками (утечки нет), и равенстве коэффициентов связи К.1 KZ обоих датчиков с рельсом, э.д.с. Е и Е , индуктированные в датчиn

ках, также равны. Если при это.м сопротивление резистора 31 в цепи первого датчика равно сумме сопротивлений диода 33 и резистора 34 в цепи второго датчика, то токи /,

и. л

с И / о в цепях датчиков также равны, и раз и.д

ностный ток Д/1, г /1 -/ , 0. Стрелка

и.д-II. л

индикатора 16 не отклоняется, значит нроводимость G,, рельс-збмля в месте измерения ра(вна нулю.

Таким же образом осуществляется баланс и по .контрольному току, разностный контрольный ток А/1(д /1 - /., О, и стрелк..д

ка индикатора 18 находится на нуле. В этом 5 случае напряжение смещения, подаваемое в проводящем нанравлении па регулируемый диод 33, равно только напряжению t/c, снимаемому с делителя 29; это па.пряжение рекомендуется держать равным 0,4-0,5 в. Ес0 ли в этом случае (утечки .нет) наступает разбаласс дифсистемы устройства из-за ноявлепия неравенства коэффициентов связи, например /С KZ, то на входе усилителя 14 появляются разностные токн + Д/и.д и -f А/к.д 5 измерительной и контрольной частот.

Ток Ч- Д/к.д усиливается усилителем 14, поступает на первый вход фазочувствительного выпрямителя 20. На второй его вход от индуктивного датчика 5 через усилитель 25, полосовой фильтр 26 и фазовыравнивающий контур 27 поютупает опорное яа Пряжение контрольной частоты.

Фазочувствительный выпрямитель 20 представляет собой шестиполюсник я выпрямляет ток контрольной частоты с учетом полярности. При одинаковых фазах напряжений на обоих входах выпрямленное нанряжение на выходе имеет определенную полярность, при разных фазах (полярность изменяется «а обратную). При отсутствии сигнала на первом входе напряжение на выходе отсутствует.

Для данного нримера (Ki 2) полюс выпрямленного напряжения оказывается на верхнем конце резистора 23, это напряжение складывается со стабилизированным напряжением /с , положительное смещение на диоде 33 увеличи1вается и его сопротивление уменьшается. Вследствие этого ток I., во втором датчике увеличивается, а разностный ток А/к.д уменьшается; процесс цродолжается до наступления почти полного баланса дифсистемы по контрольной и измерительной частотам.

При Ki KZ фаза разностного тока А/ изменяет ся на 180°, в результате чего

на (верхнем конце резистора 23 оказывается минус выпрямленного напряжения. Оно вычитается из стабилизированного напряжения /с , положительное напряжение смещения на диоде 33 уменьшается и его сопротивление увеличивается. Вследствие этого токи /2кд и А/к.д уменьшаются до наступления баланса. Поскольку канал для контрольного и измерительного токов от рельса до выхода усилителя 14 один и тот же, то прибор оказывается сбалансированным и для измерительного тока.

При наличии утечки (G „ 0) часть измерительного тока ответвляется в утечку А/ /1 - / 5 0 2 контрольный

ток /к , проходящий по короткому отрезку рельса между щетками 8 и 9, в утечку не ответвляется, поэтому происходит автоматическая балансировка прибора и показания индикатора зависят только от величины проводимости изоляции GII и не зависят от асиммет1рии АК Ki - Да- В жаиале опорного напряжения усилитель 25 имеет высокоомный вход для того, чтобы он не шунтировал индуктивный датчик 5. При помощи фазовыравнивающего контура 27 устанавливается сдвиг фаз между напряжениями на обоих входах выпрямителя 20, равный нримерно 0°. Точного Совпадения фаз не требуется.

В данном устройстве используются известные индуктивные датчики, в которых коэффициент связи К мало изменяется при смещении датчика относительно рельса. Это существенно оолегчает задачу автоматического регулирования баланса, так как не требуется глубокой регулировки. В качестве регулируемого элемента применен диод, у которого область изменения сопротивления меньше, чем у триода, а надежность и экономичность выше. Последовательно с диодом включен резистор 34 для температурной компенсации.

Для достижения чувствительности прибора G,, 0,5 мсим (R „ 2 ком) допустить отпосительный разбаланс дифсистемы прибора от магнитной асимметрии и неточности автоматического регулирования до 0,3%. Таким образом, от автоматического

регулирования баланса требуется обеспечить снижение разбаланса устройства всего в 7 раз. Для этого не обязательно применение точных астатических систем автоматического регулирования с интегрирующими звеньями,

а возможно использование более простой статической системы.

Статическая система автоматического регулирования по принципу своего действия обладает ютатичеокой ошиб1кой («екомпенсацией), которая усиливается усилителем 19 некомпенсации, преобразуется в постоянное напряжение в выпрямителе 20 и подается в виде регулирующей величины на регулируемый элемент (диод 33).

Вследствие изменения активного сопротивления в цепи второго датчика в процессе регулирования аргумент комплексного сопротивления этой цепи изменяется. При разных

аргументах комплексных сопротивлений обоих датчиков достигнуть полного баланса дифсистемы невозможно, так как сдвиг фаз токами датчиков не равен 180°. Для устранения этого недостатка в цепи обоих датчиков включены компенсирующие конденсаторы 30 и 32, которые компенсируют индуктивное сопротивление датчиков на резонансной частоте, лежащей посередине между контрольной и измерительной. Таким образом, сопротивления цепей обоих датчиков оказываются чисто активными.

Для получения достаточного эффекта емкостпой компенсации на контрольной и измерительной частотах они должны отличаться

пе более чем на 15%. Емкостная компенсация повышает также уровень сигнала па входе усилителя.

Устройством пользуются следующим образом: устанавливают тележку на рельсы п включают питание; смещая тележку, располагают Оба индуктивных датчика одинакового относительно рельса и шпалы; размыкают ключ 22, при помощи резистора 31 симметрируют устройство, добиваясь исчезновения сигнала на индикаторе 18 контрольного канала, замыкают ключ 22 и досимметрируют устройство при помощи резистора 31. Во время измерений периодически контролируют баланс устройства по индикатору 18„

Предмет изобретения

Устройство для измерения проводимости изоляции в рельсовых цепях, содержащий генератор измерительной частоты, подключенный двумя контактными щетками к рельсам, два индуктивных датчика, соединенных встречно-параллельно с входом усилителя, к выходу которого через полосовой фильтр подключен индикатор, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерений, он снабжен генератором контрольной частоты, дсиполнительной третьей контактной щеткой, двумя компенсирующими конденсаторами, переменным резистором начальной балансировки npHidopa, регулируемым элементом, резистором термостабилизации, двумя полосовыми фильтрами, усилителем некомненсации, фазочувствительным выпрямителем, усилителем опорного напряжения, фазовыравнивающим контуром, стабилитроном с делителем напряжения и фильтровыми рези/. / 16

сторами, при этом выход генератора коНТ1роль1ной частоты через вторую и третью контактные щетки подсоединен к отрезку рельса под двумя упомянутыми индуктивными датчиками, один из которых через первый комленсирующий конденсатор и переменный резистор начальной балансировки нрнбора, а другой - через второй комненсирующий конденсатор, регулируемый элемент и резистор

термостабилизации одновременно подключены к входу уюилителя, к выхаду «отарого через второй полосовой фильтр и усилитель некомпенсации подсоединен один вход фазочувствительного выпрямителя, а другой вход

его через фазовыравнивающий контур, третий полосовой фильтр и усилитель опорного напряжения подсоединен параллельно первому индуктивному датчику; выход фазочувствительного выпрямителя через нлечо делителя

напряжения ста-билитрона и фильтровые рези) подключен к регулируемому элементу.

fpiJS.1