Способ регистрации момента компенсации измеряемого напряжения переменного тока и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК G01R17/06 

Изобретение относится к измеритель ной технике и может найти применение в системах телеизмерения, в устройствах автоматического контроля, вычислительной технике. Изобретение касается способа регистрации момента компенсации измеряемого напряжения переменного тока и устройства для его осуществления, которые прекм и сственно предназначены для применения в раз вертывающих полярно-координатных компенсаторах на диапазон частот при спи ральной или круговой развертках вектора компенсиру5ощего напряжения. Известен способ, заключающийся в том, что сравнивают (tiasM двух опорных напряжений и сигнала рассогласования, из последнего образуют канал компенсации по модулю, сдвигая его предварительно по фазе на 90 , образ гот канал компенсации по фазе, си налы с выхода фазочувствите.пьных схем каналов компенсации посредством исполнительных двигателей измеряют пар метры компенсирующего напряжения до регистрации момента компенсации. В мо У U-, - О и JUa, С и мент компенсации соответственно UK UM Cos -ri, Uv, Sin UK Эти равенства выполняются при UH U , и Ч , к г что является моментом компенсации l 1, Известный способ позволяет работать на одной или несколько фиксированных частотах, что является его существенным недостатком. Кроме того, искажение информации о фазе сигнала рассогпасования з каждом из каналов приводит к взаимной связн контуров уравновешивания. Известно устройство регистрации момента компенсации, которое содержит блок эыяет5енкя сигнала рассогласования с подк твоченньлчш ко входам источннкал;и измеряемого и компенсирующего напряхсенигя, выход его через предварительный каскад усиления подк.точен к входу .первого ограничителя, выходом своим подключенного к входу амплитудного детектора. Выход амплитудного детектора через второй усилитель подключен ко входу второго ограничителя, выход которого является выходом устройства l2. Недостатком известного устройства является низкое быстро.цействие при измерении в области низких частот, что объясняется большой постоянной времени фильтра детектора. Недостаток

также заключается в том, что, если в процессе усиления п:; оизойдет потеря постоянной cocTaijJJHroruefi, амплитуда импульсов на выходе второго ограничителя будет (jenocTOJiHiiofi, что npHBGjjtr;к нарушению нормальной работы устройства.

Известен способ регистрации момер)та компенсации и устройство для его осуществлег1ил. Способ заключается в том, что из.epяeмoe напряжение переменного тока сравнивают с компенсирующим напряжением, сформированным из опорного напряжения, зыделя1от сигнал рассогласования, усиливают и ограничивают по амплитуде сигнал рассогласования и опорное напряжение, фop диpyют из них последовательности импульсов, которые затем сравнивают по Лззе. Фаза сигнала рассогласования па первом этапе (область недокомпенсации) изменяется в пределах +180-, в области же компенсации фаза скачком изменяется до 90°, а затем Лаза затухает по мере роста компенсирующего .напряжения. Скачок Лазы при переходе из области недокомпенсации в область перекомпенсации используют как сигнал момента компенсации.

Устройство, реализующее этот способ, содержит блок выделения сигнала рассогласования с подключенными к одному входу источником измеряемого напряжения, а к другому входу выходом блока формирования компенсирующего напряж.ения, усилители, ограи;:чители к формирователи последовательности импульсов, выходы последних подключены к вxoдaJv схемы совпадения, выход которой подключен к Вхчоду блока Формирования компенсирующего напряжения .

Недостатком известного способа и устройства для его осуь1ествления является то, что сигналы на схему совпадения подаются сформированными в момент переходов напряжения через нуль в. то время, как совпадение по фазе происходит на каждом .витке спирали вектора компе 1сируюп1его напряжения при произвольном значении фазы. Это приводит к тому, что на выходе схемы совпадения отсутствует сигнал момента компенсации, процесс измерения повторяется, удлиняя время измерения что отрицательно сказывается на работоспособности устройства, реализующего способ, в области низких частот.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона измеряемого напрк путем увеличения быстродействия процесса измерения в области -низких частот.

Цель достигается тем, что в спосо-бе регистрации момента компенсации измеряемого напряжения переменного тока, эaк пQчaюQ eмcя в сравнении измеряемого напряжения одной частоты с комценсирующим напряжением, сЛормипо . ,п 1- т уд е с и г л а v а с с;; : л а с: t) в л i; и я и опорного папрлжения, сЬормировании ;;: них г ос; едова гель;;(.)сти импульсов ocyiuecr; зляют В1.ем(}11ну1о :1ривя:; ;у последo iaтeJ;ьюc ги и;.ч1ул7 соз сиг)а.пс1 ;;ассоглассвашш к последователг ности кмгульсов опорного .:еми, затег. прои:.во7дят в1:-.;читаг:ие частот рсз:.;:ьтирукчцеи серии импульсов и гой nocJieд )вaтe;IЬiiocтI. цм.у;-1ьсгВ опорного наприжсмшя н по сигналу ра:: Ости частот судят о моме;:Те :о:.пенсс1:,ии .

Uejib изо 3ретеп; я oE::(jcru;4HbciLrrcH также ТОМ; что в уст1;ойс1Ес; д::/; осу;цествлен;:я этого спосоПл, со;:ержл:;;,ее В11|деленияг сигц.лла рлссс;г ;асова1 и с K)дкJiЮчe;ны 1И к одному входу- ксточНИКОМ измеряС1.югс напряже ;ия, а к ipyгому выходом бло:-:;1 -формирования ком тенсирующего напряжени ;, а к выходу последовательно соединенн; г-:И усилителем-ограничителем и :Т;ор.-.ирователбм последовательности импул1,сов, последовательно соедин с ые второй усилительограничитель и второй J;opMHpvOBaTej:b пОСледовательности импульсов, вход второго усилителя-ограничителя соединен с выходом блока формирования компенсирующего напряжения, введены два формирователя коротких импульсов по перед1 ему фронту, формирователь корот их импульсов по заднему ф зонту, блок вычита}Г1- я частот, блок выделения тактового импульса, к входа - которого подкл13ч-ены упомянутые формирователи последовательности импульсов через свои введенные фиормироьатели коротких импульсов по переднему фронту, выход его подключо : к первому входу блока вычитания частот, второй вход которого соединен с выходом второго формирователя последовательности импульсов через введен :ый фор -:ирОвг)тель коротких импульсов по заднему ффонту, а выход блока вычитания частот подключен к входу блока формирования комленсиругащего напряжения.

Благодаря указанным особенностям Е-ыпол;;сния предлагаемого способа и устройства для его осуществления обеспечивается возможность регистрации м мента компенсации при измерении напряжения переменного тока в широком частотном диапазоне путем увеличения быстродействия процесса в области низких частот.

iia ИНГ. 1 Изображена блок-схема од1Юго из возможных устройств для осуществления способа; на фиг. 2 представлена векторная диаграм ма , поясь яю1цая предлагаемое изобретение.

Устройство для осуц ествления предлагаемого способа содержит блок выделения сигнала рассогласования 1 с подключенными к одному входу источником измеряемого напряжения, а к другe):y входу вг жодом блока OopN Hpcuaния К мнеиснрующего напряжения 2, ус лители-органичители сигнала рассогла сования и опорного напряже1шя 3 и 4 соответственно, формирователи последовательности импульсов сигнала рассогласования 5 и опорного напряжения б, выходы их через Формирователи кчз-ротких импульсов по передне:.гу Фронту соответственно 7 и 8 подключены на входы блока выделения тактового импульса 9, выход которого подкл;сче.ч к одному входу блока вычитания частот 10, ко второму входу которого подключен выход формирователя б чере формирователь коротких импульсов по заднему фронту 11, выход блока вычитания частот 10, являющийся выходом устройства, подключен к одному входу блока формирования компенсирующего напряжения 2, на второй вход которог подключен источник опорного напряжения. Устройство работает следуюпим образом. , При поступлении измеряемого и ком пенсирующего напряжений на выходе бл ка 1 появляется сигнал рассогласования. Этот сигнал, усиленный и ограни ченный по амплитуде усилителем-ограничителем 3, сформированный в последо вательность импульсов на выходе формирователя 5, а затем оформирозаиный в виде коротких импульсов, по пе реднему фронту после формирователя 7 подается на один вход блока выделения тактовых импульсов 9, на второй вход этого блока подается сформированный аналогичным образом сигнал опорного напряжения. Тогда на выходе блока выделения тактовых и - г:yльcoв 9 будет действовать последовательнос импульсов f(Ux + и )i) в строгом соответствии с тактом опорного напряжени и независимо от момента поступления импульсной последовательности сигнал рассогласования в пределах периода Т|, которая подается на один вход блока 10, на другой вход которого по дается импульсная последовательность опорного напряжения, сформированная по заднему фронту формирователями б и11. Таким образом, устремляется информация об амплитуде и Фазе резул тирующего сигнала и остается только информация о частоте этого сигнала. Если на входе блока 1 действует толь ко -Uv (и if 0) , на выходе блока 10 пр этом получится указывающая на состояние перекомпенсации, т. е. на входе блока 2 импуль сов нет. В случае, когда ,- О, на входе блока 9, вследствие и, будем иметь периодическую потерю одного импульса в тактовой последовательности. Частота следоваЭту noTepio улавливает блок 10, в результате ;его на его Piiixojzo имеется и.-.пульсная последОБгте.пьность с частотой следования F импуль .-ов, поступающих на вход блока 2 и указывающих на состоя; ;ие недокомпенсацим. Пpeдлaгae Ь e спосоС-ь: регистрации момента сомпс:-:сг;ции измеряе. напряжения г е-реме} ного тока л устройство для его осуществления могут быть пояснены также векторной дгаграммой (, 2) , в основу котор-ой положена смена частоты колебаний вектора результирующего напряжения. Для случая и у f О, и О и (i Uy результирующий вектор Up U| + U совершает колебательное движение относительно вектора их (отсутствие компенсации), В случае, когда и И О , и О, , положение изменится и результируютций вектор Up будет совершать колебательное движение относительно вектора U к, (векторная дкаграг/j.ia не приведена) н наступает состояние перекомпенсации. Применение спиральной развертки вектора компенсируглдего переменного напряжения и j S tj требует применения в качечестве компенсирую-.щегс напряжения, частота которого г( f , . где fy i-S. частота измеряеиого напряжения. При этом допустиг.ое значение разности частот F определится требуемым быстродействием и точностью уравновешивания. Таким образом, замена иН(|1Ормации о фазе на информацию о частоте измеряемого напряжения устраняет пропуски в регистрации моманта компенсации, что увеличивает быстродействие процесса измерения и обеспечивает возможность момента комленеации из любой частоты измеряемого диапазона. Как показывают результаты испытаний предлагаемого способа в устройстве для его осущестзлекия на макете развертывающего полярно-координатного компел сатора диапазон частот измеряемого напряжения переменного тока равен 50-20000 Гц. Техническое преимущество предлагае1/ых способа и устройства для его осуществления заключается в том, что расш21ренный частотный диапазон измеряемого сигнала позволит перейти к принципиально новому виду измерения на переменном токе - в трехмерном пространстве, т. е. измерению амплитуды, -частоты. Фазы кoгvп eнcaционным методом. ияобретения 1. Способ регистрации момента компенсации измеряемого напряжения переменно:О тока, заключающийся в сравнении измеряемого напряжения одной час