Устройство для раздельного измерения параметров комплексных величин Советский патент 1976 года по МПК G01R17/06 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНЫЕ ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к эпектронзмер тепьЕОй технике и может быть использовано при необходимости раздельного измерения параметров комплексных величин8 например, щ)и й5&2ерении параметров электрических

цепей( а также 1фи намерении неэпектричеоких вепвчЕн с помощью нндуктившэ1Х и емкостных первичных преобразователей,

Извастны устройства, в которых измерэ еь&1й сигнал, несущий информацшо о компексной величине, компенсируется циклически напряжением тока, фаза Е частота которого совпадает с полезным сигналом, амплитуда йзг еняется по пилообразному закону, жвадра1урная помеха же кймпенсируетс$г статичес- ки налряжением обратной связи с выхода усжштеля рассогласования.

Исисйдьзование в таких устройствах сглаживающего фильтра ведет к увеличеншо постоянной еменй и следовательно, к сниж&нию быстродействия,

Иазаестен автоь4«.тиявсжнй компенсатор паремен:гого тока дяя измерении полезного сш-нала на фоне кве,цратурной помехи, в котором измеряемое напряжение компенсируется напряжением, совпадающим по фазе с полезным сигналом и развертываемым по времени по пилообразному закону в течение одного асщупериода несущей, частоты, причем компенсация наступает в момент, когда мгновенное значение кващ)атурной помехи равно нузоо EI

Такой компенсатор может быть использован для измерения параметров комплексных величиН| если покезный сигнал несет информацию об измеряемом параметре.

Известно также устройство для раздель ного измерения параметров комплексных величин, содержащее генератор синусоидального напряжения, один из выходов которого через формирователь импульсов соединен с входом электронного ключа, а щзугой его выход через первичный измерительный преобразователь и нуль-орган также соединен с электрОЁЯЫМ ключом, генератор импульсов образцовой частоты, выход которого соединен с входом электронного ключа, генератор компенсирующего напряжения и цифровой индикатор C-Sj. В таком ьлмденсаторе ; :равЕОвешиЕание гдровзаоднхся за конечное число шагов, котсфое при малсй псйгрешности дискретности делителя напряжения может быть довольно 6ся1ыинм« что определяет невысокое быстро действие устройства. К же тюудность формирования комденсирующего напряжения заданной ф(мы, амшштуда которого менй™ ется по пшюобразноыу закону, пр)аводит к сравнительно невысокой точности измерения Цель изобретения - увеличенае быстроде ствия и повышение точности измерения Это досттягается тем, что устройство сна& шено кольцевым счетчиком импульсов, вход которого соединен с ШаГХОДОМ SJiSKTpOHHOrO ключа а один из выходов кольдевого сче-т чнка имнульсов соединен с входом цифрового индикатора, при этом второй его выход через генератор компенсирующего налряже НИН подключен к входу нуль-органа На фиг, 1 представгаена биок- Схема усрройства для разде йьногчз намерения иарвг метров комтшексныж кзгшчнщ на фиг, 2 временные диаграмл ы, поасняющне его работуУстройство содержит генератор сцнусо идального напряжения Is первичный измерк тельный преобразователь 2s формирователь импульсов 3, электронный ключ 4, генера- тор импульсов образцовой частоты 5, коль цевой счетчик импульсов Q, генератор коь пенсирующего напряжения 7 нуль -орган 8 и цифровой индикатор 9. На временных диаграммах (фиг. 2) изображен график процесса компенсации, где: UQ - напряжение генератора; U - выходное напряжение первичного преобразователя, се держащее счвфазную составляюнщо 0 , совпадающую по фазе с U-p , и квадратур ную составляющую U 5 U - линейно нарастающее компенсирующее напряжение; U0 - псжледовательность коротких кмпуиь сов на выходе формироБателй-, - последовательность шлпульсов на выходе нуль-органа. Напряжение 0 с амхода генератора 1 подается на вход первичного преобразовате-ля 2 и на вход фсфмирователя 3 При этом на выходе преобразователя создается надрав жение, синфазная составляющая которого содержит информацию об измеряемом параметре и подлежит измереншо. На выходе формирователя образуются короткие импупь- сы Уф , соответствующие моментам пере хода напряжения tJ0 через нулевое зна чение Первый Емпульс с выхода фор1 лирователя 3 открывает электронный ключ 4„ При этом импульсы от генератора образцовой частоты 5 поступают на кольцевой счетчик импульсов 6, Частота следования импухЕьсое гвне ратора 5 в емкость счетчЕка 6 выбираются 03 условия заполнения нсследнего через иатервал времени Т/4, где Т - период синусоидального напряжения. Выходной импульс, соответствующий моменту заполнения счет чика t J , запускает генератор компенсв рующего нанряженкя 7 а возвращает счетчик 6 в исходное состояние, после чего вновь начинаеэсн его заполнегше иМ пульсами генератора 5. Линейно-нараотающее напряжение U , генератора 7 сра аавается с выходным напряжением U изме pHTaiibHCff o преобразователя 2 с помощьло нуль-органа 8э В мокюнт t ракенства атих напряженки ыух( 8 щлрабать вает пер вый имдузтьс последовательности t , торый зажрывает электронный ключ 4. ОчевадаОв что числа импульсов, аапксанное сче-рЧЕКОМ 6 от момента tj ,j до момента t оиределяет рассогласование (удаленносэъ систеглы от состоя1шя ;з:аааараБНовесия)г возншодее после цервшо цшюа кэмпенсалдаи Второй импульс с выхода формирователя 3 в момент -t, снова открывает электро ный ключ 4а через который ньшульсы от генератора S поступают на счетчик 6, На шлходе носледнехо в момент i пояшпхзя импульсг соответствующий пачному заполне нню счетчика Как н в первом щшше, этот импульс запускает генератор компенсирую- щего нааряженна 7 и возвращает счетчшс 6 в исходное состояние, после чего вновь на чинается его заполнение импульсами генератора 5. Очевидно, во втором цикле компеосадни момент начала развертки i, сдвинут относительно момента iy шюво на величину рассогласования возйишпехо посла первого цикла компенсации (интервак , равен интервалу 4 у равенстве ийнейно-нарастающего напряжения UK г нагфяження U в момант i, второй вмиузщьс с выхода нунь-Органа закрывает електронш ключ 4. Число импульсов зафикснрованнор счетШ&ои будет соотве1х;твовать HEiepraHy времени ( , который иревысшает й№ тервап аервого рассогласования ( i.j , на величину рассогласованнй, возЕйКшего доела второго цикла комненсадии (жя-ге вш времени ). В следующем, трег-ье., пижне комыенса« дин момент начала развертки i окажетсн сдвинутым шносительно момента ig на интервал равный сумме первого ( fci, г второго (ив терзал iy-.-fe,. ) рассогласований Процесс уравновешивания продояжае-гся о тех nopt пока равенство напряжбния U комиенсирующего аанряжения Ujj не oj дет наступать точно в момент перехода че- рез нуиевое значение квадратурной составя ющей Ujj . Тогда цремя -Ь от начала развертки до момента компенсации (при коетоянстве угла наклона линейно нарастаю- g шего напряжения к оси времени) будет пряМО пропорционально амшштуде синфазной составляющей tJg 5 т.е. измеряемому параметруВ частном случае {фиг. 2) npoiiecc новешйвания заканчиБае1ся на 4 цикла коь пенсаздая. Очевидно, в пятом и последующих циклах число импузшсов, фиксируемое счетHHKOJi В момент наступления компенсадки а пропордйоншшЕ : времени Ь« , не будет |5 изменй1ьсй. Оериодяческсе восЕроизведение этого чЕсла цифровым йн.аикатором 9 позвс ляет ыопучггть отсчет измеряемой веа1й5й:вы, Описанный процесс уравновешивания не изменится и н том елучавг, когда момеят хомпенсадЕИ настукае-i раньше перексда квадратурной составляющей через нуль Предлагаемое устройство для раздельно го вакюрения параметров комютексных величин обеспечивает повьпиенное быстроде ствЕе, посксвхьку в нем шаг- уравновешивааяй тем больше, чем дальше систама находится от состояния квазЕравновесиЯа, Проведены исследования СХОДИМСЮТЕ лродесса уравновешивания пока-зада, что нри погрешнности неполного уравновешивания ОД% и компенсации дважды за период максиКШлыаоа число шагов не превьпиает 7 При этом время уравновешЕвания составляет 7 мкс для частоты напряжения питания генератора Ю Гц, В прототипе при испояьзованви поразрядного уравновешивания н напнчив трех декад делителя Hanpsx-reHES максимальное количество шагов составляет , Предлагаемое устройство позволает TaiL- же увеличить точность измерения, т.к формирование ланейно-нарастающето компенс рующего напряжения осуществпяется с меньг шей погрешностью, чем формирование сннусоидального напряжения заданной фаал, ампп туда которого изменяется по пилообразному закону, Формула изобретения Устройство для раздельнох о измерения яараметрОБ комплексных величин, соде жащее геыератср синусоидального напряжения,, ОДИН нз вьгходов которого через формироват-е л имнульсов соедЕнен с входом зздектронног-о ключа, а другой его выход через первичный измерительный преобразоsaTWtb и нуль-орган также соединен с эле1&троняым ключом, ген эатор импульсов обрз дсвой частоты, выход которого соединен с входом Электр ош-юго ключа, геператор компенсирующего напряжения и цифровой ищдикатор, отличающее - с я TeMj 4TOs с целью увеличения быстро- действия и повьпиения точности измерения, оно снабжено кольцевым счетчиком импульсов, вход которого сое/данен с выходом жгектронного ключа, а один из выходов кольцевого счетчика импульсов соединен с входом цЕфрового индикатора;, при этом второй его выход через генератор компенсирук щех о напряжения подключен к входу нульоргадвеИсточники информации, принятые во BHI мание при экспертизе: 1, Авт. св. 238432, Кл.Н 03 К 17/13 ш;- 07о02„68 г 2. Авт. ев, 310185, Кл.О О1 R 17/О6 от 27.04.70 г.

f