Способ уравновешивания цифровых автоматических мостов переменного тока Советский патент 1979 года по МПК G01R17/10 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а точнее к той ее области, которая занимается измерением параметров комплек ного сопротивления с помощью мостов. Известен способ уравновешивания цифровых автоматических мостов переменного тока для измерения одной составляющей комплексной проводимости путем уравновешивания по измеряемой составляющей в цифровом виде, а по измеряемой - в аналоговом 1 . Недостатком данного способа является сложность его реализации. Известен также способ уравновешивания циф ровых автоматических мостов переменного тока, заключающийся в том, что в мостовой.измерительной схеме проводят пробные изменения параметра уравновешивания с частотой в 20-30 раз меньшей частоты питания моста, выделяют огибающую сигнала разбаланса, сравнивают амплитуду ее до и после пробнтлх воздействий и формируют уравновешивающие воздействия при отрицательном приращении сравниваемых амплитуд, а частные минимумы на кажлой декаде и изменения направления уравновешиванпя находят но отсутствию последних в течение одного периода модуляции 2. Недостатком данного способа является сравнительно низкое быстродействие, обусловленное тем, что уравновещивающие воздействия формируются с периодом пробных изменений параметра уравновешивания, который содержит для получения малых искажений огибающей 20-f-30 периодов напряжения питания моста. Цель данного изобретения является увеличение быстродействия. Эта цель достигается за счет того, что в способе уравновешивания цифровых автоматических мостов переме1шого тока, включающий нанесение пробных воздействий параметра уравновешивания, сравнение амплитуд сигнала разбаланса до и после пробных воздействий и формирования уравновешивающих воздействий по отрицательным приращениям сравниваемых амплитуд, пробные изменения формируют с частотой питания моста в каждый второй полупериод по синусоидальному закону, производят сравнение амплитуды сигнала разбаланса до и после пробных воздействий в момент времени, когда сигнал разбаланса, соогветствуюш неизмеряемой составляющей, проходит нулевое значение. Увеличение частоты пробных воздействий до частоты питания моста и сравнение амплитуды разбаланса в момент .времени, когда неизмеряемая составляющая равна нулю, обеспечивае увеличение быстродействия и позволяет уравно весить одну составляющую, не уравновешивая другую. Пусть амплитуда разбаланса моста равна: Зтах sin(u)t + fi), где 3maxi максимальная амплитуда разбала са; - угол между полным значением комштексного сопротивления и его активной составляющей. Будем изменять состояние измерительной схем посредством подключения дополнительного акти ного сопротивления в плечо уравновешивания с частотрй питания моста в каждый второй полупериод по синусоидальному закону таким образом, чтобы амплитуда пробных воздействий соответствовала шагу уравновешивания. Тогда суммарный сигнал разбаланса при 2 яп cot я -I- 2 7т п (п О, 1, 2...п) maxi sin(wt + fi) Jmaxi cos sin ол + maxi sin Vi cos cot, где Hrnaxi fi максимальная амплитуда активной, составляющей си нала разбаланса; Dfnaxi sin 1/7j - максимальная амплитуда реактивной составляющей сигнала разбаланса. При я -1- 2 тгп cot 2 ЯП + 2 7г (п О, 1, 2...,п) суммарный сигнал разбаланса равен: Jmaxi sin (cot + ip,) - Згпах проб, sin cot (maxi cos - Dmax npo6.jsin cot + + maxi sin 1, cos c.;t, где max проб. макисимальная амплитуда пробного воздейсгвия, соответствующая изменению активного сопротивления на один шаг. Результирую1дий сигнал разбаланса за период можно представить как разноамплитудную синусоиду и синусоиду с одинаковой амплитудой в каждый из полупериодов. Для исключения влияния реактивной составляющей на результа измерения полученный сигнал сравнивают до - - Т И после пробного воздействия, при wt + 2 ЯП и cot - + 2яп cos (Pij-pmaxi cos v - max проб Отридательное приращение амплитуды означает, что пробное изменение активного сопротивления направлено в сторону равновесия. При зтом формируется импульс на уравновешивающее устройство. Положительное или нулевое приращение означает, что мост уравновешен с данным шагом, т.е. найден частный минимум. В качестве примера реализадии предложенного способа на чертеже представлено устройство для измерения активной составляющей комплексного сопротивления, имеющего параллельную схему замещения. Измерительная схема выполнена на трансформаторе напряжения 1, обмотки которого 2, .3, 4, 5 включены так, чтобы токи измерительного плеча 6 и плеча сравнения 7 вычитались. В момент времени cot + 2 яп (где п О, 1, 2...) через усилитель 8 протекает активная составляющая тока разбаланса 1 составляющая тока разоалан л. - ill Г-У2. Ъ (.) R 1 где Ui, U2, Ua - напряжения на обмотках 2, 3, 4 соответственно; RI - начальное сопротивление плеча 7; RX - измеряемое сопротивление плеча 6; AR - сопротивление плеча 7, соответствующее шагу уравновещивания ojt + 2 ЯП (где п О, 1, 2,...) при Ла-. Ui ik-N 2. RX vR ИдД л-R) Если Зп, Зг jpj jpj, то изменяется п, т.е. рительная схема делает один шаг к уравновешиванию по активной составляюп1ей п будет меняться до тех пор, пока Dpj Dp. На этом уравновешивание заканчивается. (При составлении уравнений 1 и 2 прямое и обратное сопротивления диода не учитывались). Устройство работает следующим, образом. Сначала фиксируются моменты времени cot - -ь ЯП, где п О, 1, 2... Для этого фазу сигнала с обмотки 9 изменяют на 90 при помощи фазовраплателя 10. Полученный сигнал преобразуется в пульсирующий при помощи диодного моста 11. Отыскиваются точки минимальной амплитуды полученного сигнала посредством преобразования данного сигнала в дискретный с помощью ключа 12, открывающегося импульсами мультивибратора 13, имеющими частоту в 100 раз большую, чем частота питания мостовой схемы. Первый положительный импульс, прошед1пий через ключ 12 и конденсатор 14, усиливается импульсным усилителем 15 и перебрасывает триггер с разделительным входом 16. Импульс в триггере, являющийся ко;маидным для запоминания амплитуды сигнала раз баланса активной составляющей в первом полупериоде, открывает ключ 17. При этом конденсатор 18 заряжается. Получаемые импульсы в первом п)лупериоде не проходят через закрытые ключи 19 и 20. К моменту прихода положительного импульса во втором полупериоде, триггер 16 возвращается в исходное состояние. Во втором полупериоде на импульсный усилитель I 21 поступают отрицательные импульсы, если TJpj Зр, которые поступают на счетчик 22, или положительные, если Зр, Ир, которые перебрасывают триггер 23, прекращающий « уравновещивание посредством запирания ключа 24. Для того, чтобы в первом полупериоде амплитуда сигнала разбаланса соответствовала уравнению (1), а во втором полупериоде соответствовала уравнению (2), используется усилитель 25, импульс с которого запускает триггер 23 в момент, когда полярность в нача лах обмоток трансформатора напряжения 1 по ложительна. Предложенный способ позволит увеличить быстродействие в раз, а также даст воз можность уравновещивать по одной составляющей комплексного сопротивления. При этом упрощается измерительная схема моста и алгоритм уравновеитвапяя. Формула изобретения Способ уравповещивания адфровых автоматических мостов переметюго тока, включающий нанесение пробных воздействий параметра уравновещивания, сравнение амплитуд сигнала разбаланса до и после пробных воздействий и формирования уравновещивающих воздействий по отрицательным приращениям сравниваемых амплитуд, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, пробные воздействия наносят с частотой питания моста в каждый второй полупериод по синусоидальному закону, производят сравнение амплитуды сигнала разбаланса до и пробных воздействий по модулю в моменты перехода амплитуды сигнала неизмеряемой составляющей через нулевое значение. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 481847. кл. G 01 R 17/10, 12.07.73. 2.Авторское свидетельство СССР № 7.30965, кл. G 01 R 17/10, 14.06.67.