Фазовый способ уравновешивания моста переменного тока Советский патент 1979 года по МПК G01R17/10 

что в указанной разности фазовых углов при регулировке уравновешивающего элемента изменяется только один угол, а именно- фазовый угол, образованный векторами двух напряжений, одно из которых есть напряженне небаланса, а второе представляет собой падение напряжения на плече, протнпоположиом плечу, содержащему измеряемое комплексиое сопротивленне, что снижает эффектнвность дифференцнального метода сравнения, уменьшая тем самым чуветвительность мостовой цепи к изменению измеряемого параметра.

Кроме того, этот способ имеет существенный недостаток, ириеущий всем методам раздельного уравновешивания, а именно - необходимость шунтирования плеч мостовой схемы, поэтому такой способ обладает недостаточно высокой точностью, так как в результат измерения входит погрешность от шунтирования илеч.

Целью изобретения являетея повышение чу в ств 1 ггел ьн ости.

Поставленная цель доетигаетея тем, что в фазовом способе уравновешивания моста неременного тока, заключающемся в формировании регулирующего воздействия для раздельного уравновешивания моетовой измерительной цепи за счет сравнения дополнительных сигналов, нропорциональных фазовым углам между напряжениями, снимаемыми с мостовой измерительной цепи, формируют первый дополнительный сигнал равным меньщему вдвое напряжению питания моетовой измерительной цепи, формируют второй дополнительный сигнал пропорциональным векторной разности напряжения небаланса и первого дополнительного сигнала, формируют третий дополнительный сигнал длительностью, пропорциональной временному интервалу, начало которого еовиадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения псбаланса, а конец совпадает с ближайшей точкой перехода через ноль с минуса на плюс (е плюса на минус) первого дополнительного сигнала или временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с илюса на минус) иервого доиолиительного сигнала, а конец совпадает с ближайшей точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, формируют четверт1з1Й дополнительный сигнал длительностью, пропорциональной временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с мин)са на плюс (с плюса на минус) второго дополнительного сигнала, а конец совпадает с ближайшей точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса па минус) напряжения небаланса, или временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, а конец совпадает с ближайшей точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) второго дополнительного сигнала, формируют пятый дополнительный сигнал, пропорциональный разности третьего и четвертого дополнительных сигналов, а регулирующее воздействие, необходимое для ириведения мостовой измерптельной цени в еостояние квазиравновесия по измеряемой составляющей комплексного соиротивлеипя, формируют по знаку пятого дополнительного сигнала.

Формирование первого дополнительного сигнала, равного уменьшенному вдвое напряжению питания мостовой измерительной цепи и второго дополнительного сигнала, пропорционального векторной разности напряжения небаланса и первого дополнительного сигнала, позволяют повысить чувствительность за счет исключения погрешности от шунтирования плеч мостовой измерительной цепи, а формирование третьего и четвертого дополнительных сигналов позволяет существепно повыснть чувствительность, так как нри изменении уравновешивающих элементов третий и четвертый дополнительные сигналы изменяются во взаимно противоположные стороны (при уменьшении одного сигнала, второй - увеличивается и наоборот).

На фиг. 1 изображено устройство, реализующее предлагаемый енособ; на фиг. 2 - топографическая диаграмма ироцесса уравновешиваиия мостовой измерительной цепи для измерения реактивной составляюпдей комплексного сопротивления, гдеаЬ - напряжение питания мостовой измерительной цепи;

dc - напряжение небаланса мостовой измерительной цепи; do - уменьшенное вдвое напряжение пптання;

и Ci - из.меряемое комплекеное сопротивление;

R, - регулируемый образцовый элемент, служащий для уравновешивания по реактивной составляющей комплексного сопротивления;

RS, Ci, - образцовые нерегулпрусмые

I

элементы, причем з С14

«1 «2, р - окружности уравновешивания в обобщенных обозначениях;

d - положение потенциальной точки вершины ветви моста, не содерл ащей измеряемого комплексного сопротивления при выполнении условия Jc4

Со, Ci, Cz - возмол ные положения потенциальной точки С вершины ветви моста, содержащей измеряемое комплексное сопротивление; Ф - фазовый угол между напряжениями dc и do; т|з - фазовый угол между напряжениями dc и dc - do прп условии, что 2do ab. Можно показать, что в момент выхода точки С на окрулаюсть р (фиг. 2), справедливо равенство

- О,(1

так как ф и oj; являются углами при основании равнобедренного треугольника dCo, причем, .

Если, например, потенциальная точка С моста занимает положение Ci на круговой диаграмме (фиг. 2), то равенство (1) нарушается в одну сторону

о-.0,(2)

что соответствует, нанример, недоуравновешиванию (переуравновешивапию) по реактивной составляющей измеряемого комплекспого сопротивления.

В том случае, если потенциальная точка С занимает положение точки С на круговой диаграмме, то равенство (1) нарушается в другую сторону

,(3)

что соответствует состоянию нереуравновешивания (недоуравновешивания) по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления.

Таким образом, знак левой части выражения (1) несет полную информацию о положении потенциальной точки С моста относительно состояния квазиравновесия, то есть состояние квазиравновесня моста по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления достигается в момент выведения потенциальной точки С на окружность р, проходящую через потенциальную точку d.

Описанный способ быть реализован, нанример, с помощью устройства, изображенного на фиг. 1.

Устройство содержит согласующие устройства 1 и 2, разностную схему 3, усилители-ограничители 4-6, элементы «запрет 7 и 8, интегратор 9.

Нанрялсение иебаланса Udc подается через согласующее устройство 1 на вход усилителя-ограничителя 4 и на один из входов разностной схемы 3, на второй вход которой через сог.тасующее устройство поступает напряжение-f, одновременно подающееся на вход усилителя-ограничителя 6. Усиленный и ограниченный сигнал с выхода усилителя-ограиичителя 4 иодаетея на инверсный входы элементов «запрет 7 и 8. На сигнальный вход элемента через усилитель-ограничитель 6 подается разностный

сигнал f/oc, а на сигнальный вход элемента «запрет 8 подается усиленный и ограниченный сигнал с выхода Зсилнтеля-ограничителя 4. Сигнал с выхода элемента «за5 прет 7, длительность которого пропорциональна фазовому углу г), подается на один из входов интегратора 9, на второй вход которого иостунает сигнал с выхода элемента «запрет 8, длительность которого

0 пропорциональна углу ф. Полярность сигнала с выхода ннтегратора 9 несет полную информацию о соотношеннн углов ф и .

Использование предлагаемого фазового способа раздельного уравновеи пвапия

5 моста переменного тока обеспечивает но

сравнению с существую цими способами

раздельного уравновешивания следуюище

преимущества:

возможность формирования регулирующего воздействия, используя только напряжение небаланса и напряжение питания мостовой измерительной схемы, что позволит супхествеппо упростить реализацию епоеоба;

5 возмол ность повышенпя точпостн уравновен ивания за счет исключения иогреи ности шунт 1рования нлеч мостовой измерительной схемы; точность за счет дифференциального

0 сравнения доиолнительпых сигналов, иропорцпональных фазовым углам, пзменяюпи1мся в разные стороны.

Ф о р м у л а изобретения

Фазовый способ уравновешиван1 я моста неременного тока, заключающийся в формировании регулирующего воздейетвия для раздельного уравновешивания мостовой измерительной цепи за счет сравиеиия доиолпительных сигналов, пропорциональных фазовым углам наирялчениями, еиимаемыми е мостовой пзмерптельной цепи, отличающийся тем, что, с целью иовышения чувствительности, формируют первый дополнительный еигнал равным меньшему вдвое наирял ению нитания моетовой измерительной цепи, формируют второй дополнительный еигнал нропорциональным векторной разноети нанрял ения небаланса и первого дополнительного снгнала, формируют третий дополнительный сигнал длительностью, пропорцнональной временному интервалу, начало которого

совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на нлюс (с илюса на минус) наиряжения небаланса, а конец совпадает с блилчайшей точкой нерехода через ноль с минуса на нлюс (с плюса на минус) иервого дополнительного сигнала или временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) первого дополннтельного сигнала, а конец совнадает

с ближайшей точкой перехода через ноль с

минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, формируют четвертый дополнительный сигнал длительностью, пропорциональной временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) второго дополнительного сигнала, а конец совнадает с ближайшей точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, или временному интервал}, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, а конец совпадает с ближайшей точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) второго дополнительного сигнала.

формируют пятый дополнительный сигнал, пропорциональный разности третьего и четвертого дополнительных сигналов, а регулирующее воздействие, необходимое для

приведения мостовой измерительной цепи в состояние квазиравновесия по измеряемой составляюш;ей комплексного сопротивления, формируют по знаку пятого дополнительного сигнала.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Карандеев К. Б., Штамбергер Г. А. Обобш,енная теория мостовых цепей переменного тока. Изд. СО АН СССР, Новосибирск, 1961, с. 124-126.

2.Авторское свидетельство СССР № 384072, кл. G 01R 17/10, 1973.

с,

ft

Риг.2