Электронный частотомер Советский патент 1944 года по МПК G01R23/02 

При испытании вибраций лопаток паровых турбии электрическим мето-дом основным прибором является электронный частотомер с широким диапазо-ном измерения частоты aieременного тока, от точности которогю зависит точ1ность измерения собственной частоты колебания лопаток.

Существующие электронные частотомеры дают небольшую точность измерения; погрешность их около rz 2% от номинальното значения Предела измерения.

Применяемые схемы электронного частото1мера работают на принципе измерения среднето значения тока заряда конденсатора, периодически 8аря1жа1е1мого и разряжаемого в течение каждого периода тока измеряемой частоты.

При ЭТ01М величина тока нрямо пропорциональна величине ёмкости конденсатора, приложенному к конденсатору напряжению, и частоте зарядов в секунду, т. е. частоте измеряемого тока:

ср- C-V.f(1)

В качестве реле, производящего разряд и заряд конденсатора Ci (фиг. 1) синхронно с частотой измеряемого тока, применяется электронная лампа Ль включённая параллельно конденсатору Ci; последHHii включён через сопротивление RI к источнику постоянного тока (кенотронному выпрямителю).

При 1подаче перемеиного напряжения на сетку ла:мпы Лг последняя запирается (внутреннее сопротивление близко к бесконечности) при минусе на сетку и происходит заряд конденсато1 а через сопрот шлеНИе RI до напряжения выпрямителя; при на сетку лампа отпирается и её внутреннее сонротнвление снижается до нескольких сотен омов - происходит .разряд конденсатора через лампу Лг до нг:прЯ|жеЕ ия, рав;ного 1 Ri (la - анодный ток лампы, R; - внутреннее сопротивление лампы). Поэтому для независимости тока заряда при увелИчеа-жи амплитуды - Ug выше определённого значения лампе Лг придают характеристику 1д f(U; const при Ug)0 введением B: цепь сетки лг.мпы большего беареактйвного сопротивления.

Для разделения токов заряда и разряда конденсатора применяется вентильная лампа - диод Л;:. В цепь Д|Иода, атропускающего ток заряда конденсатора, включается магнито-электрически -микроа.мперметр, градуированньп в 31 ачениях частоты измеряемого тока. В цепь второго диода включается ограадичивающее ток разряда конденсатора сопротивление Rs.

Как видно из формулы (1), для правильности показаиий такого частотомера необходимо ноддерживать постоянство ёмкости конденсатора и напряжения источника питаиия.

Первое условие легко- выполиимо ирнменением прецизионного конденсатора. Для выполиения второго условия - постоянства напряжения источника) интания (выпрямителя) применяют стабилизаторы напряжения (например, феррорезонапсного типа) и окончательную установку иапряжения производят реостатом RX ло вольтметру V.

Это увеличивает погрешность измерения, так как отсчёт производится по двум прибора1м, иогрешности которых складываются, и делает прибор неудобным в обращении, так как перед каждым зам-ером частоты необходи-мо проверить величину напряжения питания.

Кроме того ферро-резонаисный стабилизатор даёт большую зависимость выходного напряження от частоты вводного напряжения (сети), что пе даёт возможности работать с частотомером при |резких колебаниях частоты в еети.

Совокупность недостатков данной схемы не позволяет сделать электрояныГг частотомер с погрешностью измерения С2%.

Предметом настоящего изобретения является электронный часто тс-мер повышаемой точности и ке требующий стабилизатора напряжения. Для этого в качестве указате.ля прИМенён (вместо миллиамперметра) логометр с логарифмической шкалой, одна из обмоток которого включена в цепь конденсато-ра и диода, а другая - параллельно выпрямителю.

Сущность изобретения поясняется фиг. 2 чертежа.

Как указано, в предлагаемом частотомере применён магБито-электрнческий логометр, одна; из ра.мок которого PI включена в цепь тока заряда конденсатора Ci, а другая

р-гимка. PI через добавочное сопротивление R- включена параллельно источнику питания с.хемы (выпрямителю).

Как известно, показания логометра пронорциональны отношению токов в рамках, а пе абсолютной их величине; поэтому изменения напряжения источника питания схемы частотомера «а показаниях прибора пе отразятся, так как величина напряжения источника питания па отношение токов в рамках Pi и Р не влияет:

для PI имеем Ij U С

для Pi имеем 1 - , и тогда

Ra

J-L C,.R.

.(2) Ь

Величины Ci и Rs являются постоянными, поэтому показапия электронного частотомера с логометрической измерительно-й системой будут пропорциОНальны измеряемо частоте f, независимо от величины иапряжения источиика питания

f |-М / (fef)

L

V AS /

Такая система исключает необходимость стабилизации и контроля напряжения питания, что упрощает схему и повышает точность измерения, так как отсчёт производится по одному прибору.

При вьшолиении логометра с ло -арифмической шкалой погрешность отсчёта и измерения будет одинаковой по всей шкале, т. е. зависимо от измеряемой величипы, а -не от номинального зна1чения; кроме того, имеется возмож-ность сделать несколько пределов измерения, дополняющих одии другого, например: I) 20-100 Hz; II) 100-500 Hz, III) 500-2500 Hz и т. д., что равносильно удлинению шкалы.

Внешние магнитные поля и старение магнита логометра практически почти пе влияют на показания логометра, что также новышает точность частотомера.

Всё это позволяет, по утв-ержденню изобретателя, значительно снизить погрешность частотомера и получить её не более 0,5% от измеряемой величины.