Устройство для измерения отношениядВуХ пЕРЕМЕННыХ НАпРяжЕНий Советский патент 1981 года по МПК G01R19/10 

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ ДВУХ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ диапазон измеряемых без переключеШй во входных цепях отношений определяется динамическим диапазоном детектора, в котором погрешность от нелинейности его функции преобразова ния меньше заданного значения. Цель изобретения - повышение точнрс-га путем устранения влияний нелинейности функции преобразования дете тора на фу1асцию преобразования устро ства. Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения отношения двух переменных напряжений, содержащее первый регулируемый злемент, последовательно соединенные детектор и элемент сравнения с подкл ченным к нему источником эталонного напряжения, элемент памяти, подключенный к управляющему входу первого регулирующего элемёнта/вход которого соединен со входной шиной, введены второй регулируемый элемент, два переключателя, фильтр низких час тот на выходе устройства и элемент управления, причем первый и в-торой выходы элемента управления подключены к управляющим входам первого и второго переключателей соответственн выход первого регулируемого элемента соединен с первыми входами второго регулируемого элемента и первог переключателя, второй вход второго регулируемого элемента подключен к источнику эталонного напряжения, а его выход - ко второму входу первого переключателя и к фильтру низких частот, первый выход второго переключателя подключен к входу запоми нающего элемента, второй выход - к управляющему входу второго регулируе го элемента, его вход соединен с выходом элемента сравнения, а вькод первого переключателя соединен со входом детектора. На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения отношения двух переменных напряже НИИ, Устройство содержит регулируемый элемент 1, выход которого соединен со входной шиной, а его управляющий вход - с выходом элемента 2 памяти и : с первым входом второго регулируемо элемента 3, управлянидий вход которо соединен с одним из выходов переклю чателя 4, подключенного первым выхо дом ко входу элемента 2 памяти. Пер вые входы регулируемого элемента 3 и переключателя соединены между собой, а выход регулируемого элемента 3 соединен со вторым входом переключателя 5 и подключен к фильтру 6 низкой частоты, причем управляющий вход переключателя 5 подключен к первому выходу элемента 7 ущ авления, второй которого подключен ко входу переключателя 4, Вход детектора 8 подключен к выходу переключателя 5, а выход соединен с первым входом элемента 9 сравнения, подключенного вторым входом к источнику 10 эталонного напряжения и ко второму входу регулируемого элемента 3, а выходом - ко входу переключателя 4. Устройство работает в два такта, В первом на вход регулируемого элемента 1 поступает напряжение-делимое, с выхода которого через первый переключатель 5 напряжение поступает на вход детектора 8, Выходное напряжение детектора 8, пропорциональное значению напряжения на его входе, например его среднеквадратическому значению, поступает на вход элемента 9 сравнения, где сравнивается со значением эталонного напряжения источника 10. Напряжение рассогласования с выхода элемента 9 сравнения через второй перек вочатель 4 и элемент 2 памяти поступает на управляющий вход регулируемого элемента 1 и изменяет его коэффициент преобра-зорания до тех пор, пока разность значений напряжений на входах элемента сравнения не станет пренебрежимо малой. Во втором такте переключатель 4 по комавде элемента 7 управления подключает выход элемента 9 сравнения к управляющ у входу регулируемого элемента 3, а коэффициент преобразова1шя регулируемого элемента 1 с помощью элемента 2 памяти сохраняется таким же, как и в первом такте. Переключатель 5 по ксжацце с элемента 7 управления подключает ко входу детектора 8 выход регулируемого элемента 3. Таким образом образуется контур стабилизации значения одного из параметров напряжения-делителя, подаваемого на вход регулируемого элемента 1, в качестве регупи- -, руемого теперь тлступа -г рег шруемый элемент 3« На дополнительшй вход последнего поступает эталонное напряжение от источника 10, а фильтр 6низких частот, подключенный к выходу регулируемого элемента 3, служит для выделения постоянной составлянщей ег выходного напряжения. Значение напря жения на выходе фильтра 6 пропорционально значению отношения выбранных параметров напряжения-делимогб напряжения-делителя. Рассмотрим соотношения, описывающие работу устройства. Обозначим зна че1шя коэффициентов.преобразования регулируеьвлх элементов 1 и 3 через :й соответственно. Для определе считаем,, что стабилизируется среднеквадратическое значение переменнЫх напряжений, К линейности функции преобразования детектора 8 никаких требований не предъявляется, необходимо лишь, чтобы функция была монотонна. Обозначим ее через V( U ), где и - среднеквадратическое значение напряжения на входе детектора В первом такте при подаче ка вход устройства напряжения-делимого U имеющего среднеквадратическое значеwae и, значение напряжения Ui на выходе детектора 8 определяется по формуле)(Н) в элементе У сравнения значение УЛ сравнивается со значением напряже1а1Я )j источника 10 и коэффициент преобразования регулируемого элемента 1 изменяется до тех пор, пока разность между U-j и Уд не станет пренебрежимо мала. Тогда можно запи и...U) Ъ 4 откуда с учетом (1 ) имеем 4()U4« Во такте на вход устройства подается напряжение-делитель Uj со среднеквадратическим значением (Jg. этом значение U определяется ра венством ( С ПОМОЩЬЮ контура стабилизшщи с регулируе1шм элемент 3 устанавливается равенство(2)|Откуда с учетом (.4) имеем 4(U2.K Ki -U4(5) Из (3)и(5) следует, что независимо от степени линейности фуикщш .(U) достаточно ее монотонности, чтобы быпо справедливо равенство U,K,--U,, откуда Напряжение источшка 10 поступает на вход регулируемого элемента 3 изменяется в нем в К раз и шаделяется 4мльтром 6 иэ его 1ходного напряже1шя. Таким образом, значение выходного напряжения ультра 6 Оу равно U5-U Ka--U4 Из полученного выражения,определяющего функцию преобразования устройства, следует, что значение коэффициента Kj преобразования регулируемого элемента 1 не влияет на значе1ше выходного напряжения устройства. Наиболее же существенным является то, что на значение коэф(} циента преобразования устройства не влияет степень линейности функции 4(U) детектора 8. В обоих тактах с помощью контура стабилизации на входе детектора 8 устанавливается напряжение с и те:м же среднеквадратическим значением, что следует из (3)и (5), Такой детектор, работающий в однЬй точке своей функции преобразования можно выполнить весьма точ19 1м. Наличие в устройстве элементов I н 3 исключает необходимость в установке делнтелей или аттеноаторов на входе устройства, что не только угфощает конструкцию прибора, но и повьввает точность измере1шя. Кроме того, отсут- : ствие необходимости выбора предела из мере1«я ускоряет процесс измерешя. Формула изобретения Устройство для измерения отжиюнид двух переменилх напряжений,содержацее регулируемый последовательно соеданенпде детектсф к эяемеит сравнения с подключенным к нему источником эталонного напряжения, , подклоченшй к у1фавяяющему входу иедвого регутфую. цего элемента, вход котсч ого соедаяен со вход«Ы1 ашной, отличаю ц е е с я. тем, что, с целью пошлое

ния точности измерения путем устранения влияний нелинейности функции щ еобразования детектора на функцию преобразования устройства, в него введены второй регулируемый элемент, два переключателя, фильтр низких частот на вь1ходе устройства и элемент управления, причем первый и второй выходы элемента управления подключены к управлякмцим входам первого и второго переключателей соответственHOj .выход первого регулируемого элемента соединен с первьпуш входами второго регулируемого элемента и первого переключателя, второй вход второго регулируемого элемента подключен к источнику эталонного напряжения, а

его выход. - ко второму входу первого переключателя и к фильтру низких частот, первый выход второго переключателя подключен к входу запоминающего элемента, второй выход - к управляющему входу второго регулируемого элемента, его вход соединен с выходом элемента сравнения, а выход первого переключателя соединен со входом детектора .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 2913668, кл. 324-140, опублик.1959.

2.Авторское свидетельство СССР № 389463, кл. 6 01 В 49/10, 05.07,73.,