Устройство для измерения электрических колебаний Советский патент 1976 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании комбинированных устройств для измерения фазового сдвига, частоты и амнлитуды электрических колебаний.

Известно устройство для измерения электрических колебаний, которое содержит генератор периодических колебаний, выход которого подключен к входу объекта исследования, два усилителя, эталонный фaзocмeн aющий контур, фазосмеп.1,а1оп1,ий контур н последовательно соединенные коммутатор, сумматор и цепь индикации.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения фазового сдвига, частоты и амнлитуды основной гармоники.

Цель изобретения - повышение точности измерения фазового сдвига, частоты и амнлитуды основной гармоники.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство снабл ено инерционным, корректирующим и дифференцирующим звеньями, инвертором и усилителем с регулируемым коэффицнентом усиления, а фазосмещающий контур выполнен в виде потенциометра, движок которого механически связан с лимбом, проградуироваиным в величинах фазового сдвига и частоты, выход генератора периодических колебаний через последовательно соединенные дифференцирующее звено, усилитель и инвертор подключен к одному из контактов потенциометра и через инерционное звено - к второму его контакту, а выход эталонного фазосмещающего звена соединен с входами дифференцирующего и инерционного звеньев, причем выход объекта исследования через корректирующее звено и второй усилитель подключен к контактам коммутатора, другие контакты которого через усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединены с движком нотенциометра.

На чертеже изображена структурная электрическая схема нредлагаемого устройства, состоящего из фазосмещающего контура, выполненного в виде потенциометра 1, движок которого механически связан с лимбом 2, проградуированным в величинах фазового сдвига и частоты, коммутатора 3, выполненного в виде нереключателя на четыре положения (А,

Б, В, Г), эталонного фазосмещающего контура 4, усилителей 5 и 6, усилителя 7 с регулируемым коэффициентом усиления, инвертора 8, инерционного 9, корректирующего 10 и дифференцирующего 11 звеньев, сумматора

12, цени индикации 13, объекта исследований

14 и генератора периодических колебаний 15.

Устройство работает следующим образом.

Нри замерах фазового сдвига и амплитуды

сигнал UQ с генератора периодических колебаний 15 поступает на входы инерционного

звена 9 и дифференцирующего звена П.. Сигнал с объекта исследований 14 поступает на вход корректирующего звена 10. Постоянные времени ннерционного 9 и корректирующего 10 звеньев выбраны таким образом, что фазовый сдвиг между ними на всех частотах равен нулю, а постоянная времени дифференцируюHiero звена 11 выбрана такой, чтобы обеспечить фазовый сдвиг между сигналом с выхода инерционного звена 9 и сигналом дифференцирующего звена 11, равным 90°. Поскольку сигналы с выхода усилителя 5 с регулируемым коэффициентом усиления и инерционного звена 9, один из которых имеет иулевой фазовый сдвиг, а другой 90°, нодключен к двум контактам потенциометра 1, то и сигнал с движка этого потенциометра 1 в зависимости от положения движка будет иметь различный фазовый сдвиг, изменяющийся от О до 90°. Перед началом измерений движок потенциометра 1 ставят в положение 0. После установки переключателя коммутатора 3 в положение Б замеряют величину сигнала рассогласования Up, показываемую цепью иидикации 13.

Затем ставят переключатель коммутатора 3 в ноложение / и с номощью коэффициента Ку, усилителя 6 устанавливают сигнал цепи индикации 13, равным ранее замеренной величине сигнала рассогласования f/p.

Величина установленного коэффициента усиления /Сз усилителя 6 равна модулю амплитудной характеристики объекта исследования 14.

Следующей операцией является установка переключателя коммутатора 3 в положение А, когда к сумматору 12 подключен выход дифференцирующего звена 11 через усилитель 5.

С помогцью коэффициента i{ усилителя 5 устанавливают величииу сигнала цени индикации 13, равной ранее замереиной величине сигнала рассогласования Up.

Затем переключатель коммутатора 3 ставят в положепие В, когда к сумматору 12 одновременно подключены сигнал с выхода усилителя бис движка потенциометра 1, пропущенный через усилитель 7 с регулируемым коэффициентом усиления. После этого дзижок потенциометра 1 вместе с лимбом 2 передвигают до тех пор, пока сигнал рассогласования цепи индикации 13 умепьщится до нуля, что говорит о равенстве фазовых сдвигов объекта исследований 14 и фазосмещающего

контура. Жестко закрепленный с движком потенциометра 1, лимб 2 показывает без какихлибо пересчетов значение фазового сдвига в градусах. При замерах частоты гармонических

колебаний исследуемый сигнал U с выхода объекта исследований 14 подается одновременно на вход корректирующего звена 10 и иа эталонный фазосмещающий контур 4, которое соединено с дифференцирующим звеном 11 и

инерционным звеном 9, а сигнал t/o с генератора периодических колебаний 15 при этом отключается. Последовательность операций при замере частоты та же, что и при замере фазы и амп; итуды. Положение движка нотенциометра 1, связанного с лимбом 2, характеризует значение частоты колебаний, веллчина которой считывается с лимба но шкале частот.

Формула изобретения

Устройство для измерения электрических колебаний, содержащее генератор периодических колебаний, выход которого подключен к

входу объекта исследования, два усилителя, эталонный фазосмещающий контур, фазосме цаюн1,ий контур, и последовательно соединенные коммутатор, сумматор и цепь иидикации, отличающееся тем, что, с целью новыщення точности измерения фазового сдвига, частоты и амплитуды основной гармоники, оно снабжено инерционным, корректирующим и дифференцирующим звеньями, иивертором и усилителем с регулируемым коэффициентом

усиления, а фазосмещающий контур выполнен в виде потенциометра, движок которого механически связан с лимбом, проградуированным в величинах фазового сдвига и частоты, выход генератора периодических колебаний через носледовательно соединенные дифференцирующее звено, усилитель и инвертор подключен к одному из контактов потенциометра и через инерционное звено - к второму его контакту, а выход эталонного фазосмещающего звена

соединен с входами дифференцирующего и инерционного звеньев, причем выход объекта исследования через корректирующее звено и второй усилитель подключен к контактам коммутатора, другие контакты которого через

усилитель с регулируемым коэффициентом усиления соединены с движком потенциометра.

о