Селективный измеритель напряжения Советский патент 1979 года по МПК G01R19/22 

(54) СЕЛЕКТИВНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к области электрои ради о из мери тельной техники и может быть иаюльзовано для измерения гармоник сигналов переменного- тока сложной формы.

Известны сежктивные микровольтметры, 5 в которых для обеспечения высокой точности измерения используется самонастройка измерительной схемы путем периодического сравнения входного и части выходного сиг- I налов с помощью одноканалыюго тракта ю

сравнения LlJ.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности является селектившлй микровольтметр. Этот микровольтмегр помимо основного избирательного усилителя, 15 детекторного преобразователя и выходного прибора содержит тракт сравнения, состоя- ший из пос:ледовательно соединенных автомаTiTiecKOTo переключателя, пополнительного избирагального усилителя, настроенно1Т1 на 20 ту же частоту, что и основной избирательный усилитель, амплитудного детектора, усилителя низкой частоты и фазочувствительного выпрямителя с сглаживающим фильтром на выходе. В процессе работы микровольтметра 25

на вход дополнительного избирательного усилителя с помощью автоматического пороклю-1 чателяг, коммутируемого с низкой частотой, периодически и поочередно подаются входное напряжение, снимаекюе с опорного сопротивления и ранное входному. При равенстве амплитуд этих напряжений поело первоначальной градуировки микровольтметра на выходе амплитудного детектора образуется разност,ное переменное напряжение с частотой, определяемой частотой коммутации двухканального переключателя. Усиленное и выпрямленное напряжение используется для подстройки коэффициента усиления основного иэбиратель ного усилителя.

Известный селективный измеритель напряжения имеет следующий недостаток. В соответствии с принципом работы частота коммутации напряжений на входе тракта сравнения должна быть значительно меньше часто измеряемого напряжения. Поэтому сглаживающий фильтр, используек ый для подавления фазочувствительного выпрямит(ля, имеет большую постоянную времени, Зто обстоятельство суийственно увеличивает время

установления показаний измерителя н практическая делает невозможным его примене ние ДЛИ измерения низкочастотйых напряжений.

Целью настоящего изобретения является повышение быстродействия и расширение частотного диапазону. ,

Достигается она тем, что в ус-фойстве,

содержащем последовательно соединенные

первый избирательный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, мостовой выпрямитель и опорное сопротивление, вы- ходной прибор, подключенный к выпрямителю, а также последовательно соединенные автоматический переключатель, один вход которого подключен к входу первого избирательного усилителя, а другой - к опорному сспротивлению, второй избирательный усилитель и первый, амплитудный детектор, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом автоматического переключателя, между выходом первого амплитудного детектора и управляющим входом первого избирательного усилителя включены последовательно соединенные дифференциальный усилитель, другой вход которого через второй амплитудный детектор подклюаен: к выходу первого избирательного усилителя, преобразователь напряжения в число импульсов, реверсивный счетчик и регистр памятн,-При этом управляющие входы преофазователя напряжения в число импульсов, реверсивного счетчика и pe-V , гистра памяти подсоединены к блоку уп jt равления.

На чертеже представлена функциональная схема измерителя.

Измеряемое напряжение Z// поступает на вход избирательного усилителя 1, усиливается, выпрямляется мос -овым выпрямителем 2 и измеряется выходным прибором 4.

Кроме того, напряжение 1//и равное ему напряжение z, снимаемое с сопротивления 3, поступают на входы двухканального автоматического переключателя 5. В первом такте работы переключателя 5, управляемого блоком 13, на .вход избирательного усилителя 6, настроенного на ту же частоту, что к усилитель 1, подается напряжения /. Усиленный сяГНИЛ детекритуется амплитудным детектором 7 и врздействует на один из входов дифференциального усилителя 9. При этом постоянное напряжение на выходе детектора 7 равно (Uf, где К - коэффициент усиления усилителя 6; К„- коэффициент преобразования детектора 7. На другой вход дифференциального усилителя 9 подается выходное напряжение усилителя 1, вьшрямленное амплитуЙйьШ :детектором 8. При этом постоянное напряженяе на выходе петектора 8 определяется выражением llif-KiKtllt, где К - коэффипиент уснлевня усилителя 1, установленный кодом,, записанным при градуировке измерителя в регистр 12; К - коэффициент преобразования детектора 8. Усиленное разностное напряжение, равное 5- л (4 t Kyltt(), rj К - Коэффициент усиления усилителя 9, поступает на вход преобразователя 10. С выхода преобразователя 10 и шульсы, число которых yVJ -KteKylifiKeK -KiKt) ие крутизна преобразования преобразователя 10, подаются на вход реверсивного счетчика 11, находящегося в ремшме сложение. До этого MONieHTa в регистр счетчика 11 записан код, соответствующий числу импульсовУ С В результате счетчик 11 зафиксирует в виде кода число импульсов, равное v Жл

,().

Во втором такте по сигналу блока 13 переключатель 5 переключается в другс« положение. В этом на вход усилителя 6 поступает напрян« ииа U ttlfSffo, raeS- крутизна преобразопшшя выпрямиаеля 2; R - опорное сопротивление, выбираемое из условия // Иг Л/м/JАд . Постоянное напряжение на выходэ детектора 7 равной ЛсХ 2/г / б/Су у л5Ло, а напряжение на выходе ;аифференциалыгого ycилитйJШ

9 и,-км-и.)-К9и,(

Тогда число импульсов, поступившее с „выхода преобразователя 10 на вход счетчика 11, переведенного во втором такте сигналом с блока 13 в режим вычитание определяется зависимостью этом число импульсов, зафиксированное счетчиком в виде кода за два тагста преобразования, равно .

A K K KyKfaUid-KtSP-o).

Этот код переносится в регистр 12 и устанавливает значение коцффициента усиления усилителя, 1.

Если напряжения U, Vi t/i равны, то, как сдадуат из выражения для, цифровой код в регистре 12 равен первоначально установленному кодуЖ, т. к. в этом случае KiSKfi- При неравенстве tif и ;t вследствие нестабильности К и ;5 получим скорректированный к.ор.М{, Тсоторый восстакавливает номинальное значение чувствительности измерительной схемы. Необходимо отметить, что использование) дифференциального усилителя и второго амплитуциого детектора позволяет обэстачить высокую paapemajoщую способность тракта коррекции.

Таким образом, в предлагаемом измерителе регулирующее воздействие, пропорциональной ГГПГЧ-из III«rt/- nri «/-..4,J.... 566 К усилителя 1 и крутизны преобразования $ вьшрямиталя 2, формируется всего эа дв такта коммутации, тогда как в прототипе эта цель достигается путем многократного аойто юния двухтактного преобразования, т. аа счет непрерывной низкочастотной ком мутации сравниваемых сигналов. Пол ченио регу:шрующего .воздействия всего за два такта коммутации и цифровая память его позволяют по сравнению с из вестными устройствами существенно повысить эксплуатационное быстродействие и расширить частотную область применения селективного измерителя напряжений. Формула изобретения Селективный измеритель напряжения, со держащий последовательно соединеш1ые пер вый избирательный усилитель с регулируемым KOSxfijjuHHeHTOM усиления,.мостовой вып рямитель и опорное сопротивление, выход пой прибор, подключенный к выпрямителкз, а также последовательтю соедииешшю автоматический Переключатель, один вход которого Под«;лк.чен к входу первого избира0гельного усилителя, а другой - к опорнсхму сопротивлению, второй избирательный усилитель и первый амплитудный детектор, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом автоматического переключателя, отличающийся том, что, с целью повышения быстродействия и расширения частотного диапазона, между выходом первого амплитудно|Х) детектора и управляющим входом первого иаб1грательного усилителя включены введенные п схему последовательно соединенные циальный усилитель, другой вход которого через второй амплитудный дотектор подключен к выходу первого избирагельно1Х) усилителя, преобразователь напря 1«ния в чиCJю импульсов, реверсивный счетчик и регистр памяти, при этом управляюимто вхощл прообразователя напряжения в чис/ю импульсов, реверсивного счетчика и регист ча ruj- мяти подсоединены к блоку управления. Источники информации, принять)е во вниМапио при экспертизе 1. Авторское свидетельство № 202323, МКИ С 01Р 19/22.

Ui

J

J7

iZ

a

I 5 г

I / .t