Устройство для раздельного измерения параметров комплексных величин Советский патент 1980 года по МПК G01R17/06 

I Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для раздельного измерения параметров комплексных величин, например, при измерении па раметров электрических цепей. Наиболее близким по технической сущности является устройство для раз дельного измерения параметров комплексных величин, содержащее генератор синусоидального напряжения, формирователь импульсов, электронный ключ, нуль-орган, первичный измерительный преобразователь, генератор импульсов образцовой частоты, кольцевбй .. счетчик импульсов, цифровой индикатор и генератор компенсирующе го напряжения 1. Недостаток этого устройства - низкое быстродействие. Цель изобретения - увеличение быстродействия.. Эта цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее генератор синусоидального напряжени один из выходов которого через формирователь импульсов соединен с пер эым входом первого электронного клю ча, второй вход которого соединен с выходом первого нуль-органа, первый .вход которого соединен с выходом первичного измерительного преобразо-; вателя, вход которого соединен со вторым выходом генератора с:инусоидального напряжения, генератор импульсов образцовой частоты, выход которого соединен с третьим входом первого электронндго ключа, выход которого соединен со входом кольцевого счетчика импульсов, первый выход которого соединен с цифровым индикатором,а второй выход - со входом генератора компенсирующего напряжения, выход которого соединен со вторым входом первого нуль-органа, введены второй и третий электронные ключи, второй нуль-орган и блок запоминан я, причем первый, вход второго электронного ключа соединен с выходом первичного измерительного преобразователя, второй вход - со вторым выходом кольцевого счетчика импульсов, а выход - с первым входом блока запоминания, второй вход которого соединен с выходом второго нульоргана, первый вход которого соеди нен с выходом генератора компенсирующего напряжения, а второй вход с выходом блока запоминания, со вторым входом которого соединен первый вход третьего электронного ключа.

второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов, тре, тий вход - с выходом генератора импульсов образцовой частоты, а выход со входом кольцевого счетчика импульсов.

На фиг. 1 представлена структурна схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, первичный измерительный преобразователь 2 формирователь 3 импульсов, электронные ключи 4,5 и б, генератор 7 импульсов образцовой частоты, кольцевой счетчик 8 импульсов, генератор. 9 компенсирующего напряжения, нульорганы 10 и 11, блок 12 запоминания и цифровой индикатор 13.

На временных диаграммках (фиг. 2) изображен график процесса компенсации, где о напряжение генератора 1 синусоидального напряжения-, U выходное напряжение первичного измерительного преобразователя 2, содержащее синфазную составляющую Vc совпадающую по фазе с DO и квадратурную составляющую линейно нарастающее компенсирующее напряжение с выхода генератора 9 компенсирующего напряжения; исг - выходное напряжение блока 12 ,запоминания ,Уф - последовательность коротких импульсов на выходе формирователя 3 .импульсов, UH.O.IO последовательност импульсов на выходе нуль-органа 10; -ц.о-)1 последовательность импульсов на выходе нуль-органа 11,Uc, последовательность импульсов на выходе кольцевого счетчика 8 импульсов .

Устройство работает следующим образом.

Напряжение UQ с выхода генератора 1 синусоидального напряжения подается на входы первичного измерительного преобразователя 2 и формирователя 3 дмпульсов. При этом на выходе первичного измерительного преобразователя 2 создается напряжение , U , синфазная U составляющая которого содержит информацию об измеряемом параметре и подлежит измерению. На выходе формирователя 3 импульсов образуется последовательность коротких импульсов иф , соответствующих моментам перехода наи.

через нулевое значепряженияние.

Первый импульс в момент IQ с выхода фор1 4ирователя 3 импульсов открывает электронные ключи 4 и 5. При этом импульсы от генератора 7 импульсов образцовой частоты поступают на кольцевой счетчик 8 импульсов .

Частота следования импульсов генератора 7 импульсов образцовой частотц

и емкость кольцевого счетчика 8 импульсов выбираются из условия заполнения последнего через интервал времени Т|4 I период синусоидального напряжения UQ .Выходной импульс кольцевого счетчика 8 импульсов в момент t , соответствующий моменту его заполнения, запускает генератор 9 компенсирующего напряжения, возвращает кольцевой счетчик 8 импульсов в исходное состояние и передним фронтом открывает электронный ключ б, после чего вновь начинается заполнение кольцевого счетчика 8 импульсов импульсами генератора 7 импульсов образцовой частоты. При этом напряжение на выходе блока 12 запоминания становится равным амплитудному значению синфазной составляющей и с напряжения и . Задний фронт импульса с выхода кольцевого счетчика 8 импульсов закрывает электронный ключ б. Линейно-нарастающее напряжение U генератора 9 компенсирующего напряжения сравнивается с выходными напряжениями и первичного измерительного преобразователя 2 и Ujj- блока 12 запоминания с помощью нуль-органов 10 и 11 соответственно. В моменты tj и t равенства этих напряжений (точка а и а ) нуль-органы 10 и 11 вырабатывают импульсы, которые закрывают электронные ключи 4 и 5. Кроме того, импульс с выхода нульоргана 11, возвращает блок 12 запоминания в первоначальное, нулевое состояние. Число импульсов, записанное кольцевым счетчиком 8 импульсов

t. начала развертки до

от момента . I т.

момента t равенства U | и .. (точка а ) будет однозначно определять амплитуду синфазной составляю- щей и с напряжения и , т.е. измеряемый параметр. Однако, вследствие сравнительно большой погрешности запоминания напряжения U. блоком 12 запоминания и изменении напряжения . за время развертки компенсация, т.е. равенство Ujj-a/i .наступит несколько- раньше (точка а). Тогда реальное число импульсов, записанное кольцевым счетчиком 8 импульсов от момента t до момента t -5 определяет рассогласование, возникшее после первого цикла компенсации.

Второй импульс последовательности и (| с выхода формирователя 3 импульсов в момент t снова открывает электронные ключи 4 и 5, через которые импульсы от генератора 7

импульсов образцовой частоты поступают на кольцевой счетчик 8 импульсов. На выходе последнего в момент tj появится импульс, соответствующий полному заполнению кольцевого

счетчика 8 импульсов. Как и в первом

цикле, этот импульс запускает генера гор 9 компенсирующего напряжения, возвращает кольцевой счетчик 8 импульсов в исходное состояние и передним фронтом открывает электронный ключ 6, после чего вновь начинается заполнение кольцевого счетчика 8 импульсов импульсс1ми генератора 7 импульсов образцовой частотны. Задний фронт импульса с выхода кольцевого счетчика 8 импульсов, закрывает электронный ключ б. Очевидно, во втором цикле компенсации момент начала развертки ty сдвинут относительно момента t-, влево на величину рассогласования, возникшего после первого цикла компенсации (интервал равен интервалу . При равенстве линейно-нарастающего напряжения и кг напряжениями fyt U в момент t и tg вторые импульсы с выходов нуль-органой 10 и 11 закрывают электронные ключи 4 и 5. Однако в этом случае вначале появится импульс с выхода нуль-органа.11 (момент t) , который закроет электронный ключ 5, а потом - импульс-с нульоргана 10 (момент t .который закроет электронный ключ 4, и тем самым прекратит прохождение импульсов генератора 7 импульсов образцовой частоты .на кольцевой счетчик 8 импульсов. Смена первоочередности импульсов с выхода нуль-органов 10 и 11 во втором цикле по сравнению с первым стала возможной благодаря тому, что на блоке 12 запоминания образовалось меньшее по величине напряжение и Г-, ,j , чем напряжение Ujj . Также как и в первом цикле второй импульс с выхода нуль-органа 11 возвращает блок 12 запоминания в первоначальное, нулевое состояние. - В третьем цикле компенсации момент -Ь начала развертки напряжения и к.,у окажется сдвинутым относительно момента t на интер;вал времени, равный сумМе пер,вого (интервал ) и второ го (интервал tTtg) рассогласований

Процесс уравновешивания продолжается до тех пор, пока равенство напряжения и и компенсирующего напряжения и не будет наступать точно в момент перехода через нулевое значение квадратурной составляющей и ц . Тогда время t f, от начала развертки компенсирующего напряжения до момента компенсации с напряжением и с выхода первичного измерительного преобразователя 2 будет прямо пропорциональн9 амплитуде синфазной составляющей 0 , т.е. измеряемому параметру.

В частном случае (фиг.2) процесс уравновешивания заканчивается за

три цикла компенсации. Очевидно, в четвертом и последующих циклах число импульсов, фиксируемое кольцевым счетчиком 8 импульсов в моменты наступления компенсации и пропорциональное времени ty, , не будет изменяться. Периодическое воспроизведение этого числа цифровым индикатором 13 позволит получить отсчет измеряемой величины.

10

Формула изобретения

Устройство для раздельного измерения параметров комплексных величин,

содержащее генератор синусоидального напряжения, один из выходов которого через формирователь импульсов соединен С первым входом первого электронного ключа, второй вход которого соединен с выходом первого нуль-органа, первый вход которого соединен с выходом первичного измерительного преобразователя, вход которого соединен со вторым выходом генераторасинусоидального напряжения, генератор импульсов образцовой частоты, выход которого соединен с третьим входом первого электронного ключа, выход которого соединен со входом кольцевого счетчика импульсов, первый выход

которого соединен с цифровым индикатором, а второй выход - со входом генератора компенсирующего напряжения, выход которого соединен со вторым входом первого нуль-органа,

отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в него введены второй и третий электронные ключи, второй нуль-орган и блок запоминания, причем первый вход второго электронного ключа соединен с выходом первичного измерительного преобразователя, второй .вход - со вторымвыходом кольцевого счетчика импульсов, а выход - с первым входом блока запоминания, второй

вход которого соединен с выходом второго нуль-органа, первый вход которого соединен с выходом генератора компенсирующего напряжения, а второй вход - с выходом блока запоминания,

со вторым входом которого соединен первый вход третьего электронного ключа, второй вход которого соединен с выхрдом формирователя импульсов, третий вход - с выходом генератора

импульсов образцовой частоты, а

выход - со входом кольцевого счетчиКа импульсов.

Источники информации, принятые во вниманиепри экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 521522, кл. G 01 R 17/06, от 18.03.75.