Способ уравновешивания моста перменного тока Советский патент 1979 года по МПК G01R17/10 

1

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения составляющих комплексного сопротивления с помощью мостов переменного тока.

Известен амплитудно-фазовый способ раздельного уравновещивания, согласно которому в мосторой цепи устанавливаются определенные фазовые, а затем амплитудные соотнощения, в результате чего достигается полное равновесие схемы 1.

Недостатком этого способа является невозможность получения раздельного счета составляющей комплексного сопротивления, так как ни одно из промежуточных состояний мостовой схемы не является состоянием квазиравнов есия.

Известенспособ раздельного уравновещивания моста переменного тока по амплитудно-фазовым соотнощениям, в котором регулирующее воздействие, необходимое для приведения мостовой измерительной схемы в состояние квазиравновесия по преобладающей составляющей комплексного сопротивления, определяют путем сравнения взаимного расположения двух моментов времени, а именно., момента достижения экстремума

напряжением в измерительной диагонали моста и удвоенного напряжения верщины измерительной диагонали относительно искусственной потенциальной точки, расположенной в центре окружности уравновешивания 2.

Однако такой способ имеет невысокую чувствительность, так как использование в качестве второго из сравниваемых моментов - момента равенства мгновенных значений выщеупомянутых напряжений позволяет получить сигнал рассогласования в 1,5-2 раза меньще возможного

Целью изобретения является повыщение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что по предложенному способу уравновещива5ния моста переменного тока по амплитудно-фазовым соотнощениям, основанном на сравнении взаимного расположения дополнительных сигналов, пропорциональных временным интервалам, причем уровень первого дополнительного сигнала сформирован пропорциональным амплитудному значению напряжения небаланса, второй дополнительный сигнал синусоидальной формы, частота которого совпадает с частотой напряжения питания, сформировав равным удвоенному амплитудному значению основного сигнала, пропорционального ы пряжению вершины дополнительной ветви (центра окружности урав новешивания ветви, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления) относительно вершины ветви моста, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления, и совпадающим по фазе с основным сигналом, третий дополнительный сигнал сформи(эован с длительность), пропорционал.ьной временному интервалу экстремального значения напряжения небаланса относительно начала отсчета, в качестве которого выбрана точка перехода через нуль с минуса на плюс (с плюса на минус) основного сигнала или второго дополнительного сигнала, формируют четвертый дополнительный сигнал, пропорциональный временному ,вТ6ШТЗШШ о7 начала отсчета до второго момента времени, соответствуютцего равенству мгновенного значения второ гО догголнительного сигнала с первым дополнительным сигналом, формируют пятый дополнительный сигнал, пропорциональный разности третьего и четвертого дополнительных сигналов, а инфб|)ма1 ;йю о нТгГр а;в;йении изменения регулирующего элемента формируют по знаку пятого дополнительного сиг кала. Данный способ обладает высокой точностью за счет исключения погрещности от щунтирования плеч моста путем использования в качестве второго дополнительного сигнала напряжения питания мостовой измерительной цепи.; Кроме того, формирование четвертого до полййтельного сигнала, пропорционального Времряному интервалу, отсчитанному от начала отсчета, до второго момента времени, соответствующего равенству мгновенного значенйя второго дополнительного, сигнала с первым дополнительным сигналом, обуславливает высокую чувствительность предлагаемого способа. Нафиг. 1 представлено устройство, реализующее предложенный способ; на фиг. 2 - топографическая диаграмма процесса уравновешивания мостовой измерительной цепи для измерения реактивной составляющей комплексного сопротивления, где обозначе;ны . ; аЬ - напряжение питания мостовой измерительной цепи; cd - напряжение небаланса; Ф - фазовый угол, образованный векторами напряжений cd и 2od; с, /3 - окружности уравновешивания в обобщенных обозначениях; ---- - - i : центр окружности уравновешивания /6; Со - начальное положение потенциальной точки с мостовой , ,, На фиг. 3 показанасхема измерительного моста. Момент квазиравновесия мостовой измерительной цепи по реактивной составляюшей измеряемого комплексного сопротивления фиксируется при выполнении следующего равенства ..|, W фазовый угол, получаегде arc cos мый из сортноцГения амплитуд двух напряжений, причем предполагают, что одно из них (dc) является хордой, а другое (2od) - диаметром окружности Д. Тогда величина реактивной составляю щей комплексного сопротивления равна Г - . г Яг В случае недоуравновещивания мостовой цепи равенство (1) нарущается в ту или иную, сторону.. Блокируя, например, все изменения параметра, уравновещивающего мостовую схему по преобладающей составляющей комплексного сопротивления, приводящие к такому соотнощенйю сравниваемых напряжений, что момент достижения экстремума напряЖШйеМв изТйерительной диагонали опережает момент пересечения синусоиды удвоенного напряжения верщины ветви моста, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления, с пороговым уровнем, равным амплитудному значению напряжения в измерительной диагонали, сбрасывают все изменения параметра, приводящие к отставанию момейта достижения экстремума от момента пересечения удвоенного напряжения с пороговым уровнем, равным амплитудному значению напряжения Uj. При этом мостовая схема приводится к состоянию квазиравновесия по преобладающей составляющей измеряемого комплексного сопротивления. При выполнении следующих условий: aijR J уравнение (1) имеет вид f ittTcco, 7ГГ что позволяет исключить погрешность от щунтирования плеч моста и упростить реа/гизацию данного способа. Устройство, реализующее данный способ содержит согласующее устройство 1, выпрямитель 2, фазосдвигак)щую цепь 3, пороговую схему 4, формирователь импульсов 5 и схему сравнения 6. Устройство работает следующим образом. Напряжение поступает через согласующее устройство 1 на; вход выпрямителя 2. Сигнал с выхода выпрямителя 2, равный по амплитуде максимальному значению напряжения в измерительной диагонали, подается на один из входов пороговой схемы 4, на второй вход которой подается напряжение 2UooL. С выхода пороговой схемы 4 сигнал подается на один из входов схемы сравнения 6, на второй вход которой подается сигнйл с выхода формирователя импульсов 5, который формирует узкий импульс в момент перехода через нулевой уровень с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения Udc, сдвинутого по фазе фазосдвигающей цепью 3 на угол +90°(-90°), что соответствует выделению моментов экстремумов напряжения Ujg. Использование предлагаемого способа уравновешивания мостовой измерительной схемы обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение чувствительности и точности измерения составляющих комплексного сопротивления, что особенно важно при создании новых перспективных измерительных приборов, применяемых в системах АСУТП. Формула изобретения Способ уравновешивания моста переменного тока, основанный на сравнении взаимного расположения дополнительных сигналов, пропорциональных временным интервалам, причем уровень первого дополнительного сигнала сформирован пропорциональным амплитудному значению напряжения небаланса, второй дополнительный сигнал синусоидальной формы, частота которого совпадает с частотой напряжения-питания, сформирован равным удвоенному амплитудному значению основного сигнала, пропорционального напряжению вершины дополнительной ветви (центра окружности уравновешивания ветви, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления) относительно вершины ветви моста, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления, и совпадающим по фазе с основным сигналом, третий дополнительный сигнал сформирован с длительностью, пропорциональной временному интервалу экстрема1льного значения напряжения небаланса .относительно начала отсчета, в качестве которого выбрана точка перехода через нуль с минуса на плюс (с пл19са на минус) вышеуказанного сигнала или второго дополнительного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, формируют четвертый дополнительный сигнал, пропорциональный временному интервалу, отсчитанному от начала отсчета до второго момента времени, соответствующего равенству мгновенного значения второго дополнительного сигнала с первым дополнительным сигналом, формируют пятый дополнительный сигнал, пропорциональный разности третьего и четвертого дополнительных сигналов, а информацию о направлении изменения регулирующего элемента формируют по знаку пятого дополнительного сигнала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Карандеев К. Б., Штамбергер Г. А. Обобщенная теория мостовых цепей переменного тока. Изд. СО АН СССР, Новосибирск, 1961, с. 129. 2.Авторское свидетельство СССР № 447618, МКИ G 01 R 27/10, 10.07.72.

Udc

VoS

/f,

Cj

R.