1
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устрой- . ствам для определения интегральных характеристик несинусоидальных сигналов .
Известны устройства, содержащие два измерительных преобразователя, один из которых преобразует измеряемое переменное напряжение в постоянное, пропорциональное среднему значению измеряемого, а другой - в постоянное, пропорциональное среднеквадратичному значению измеряемого. Напряжение с выходов преобразователей поступает, например, на катушки логометра, Шкала которого проградуирована в единицах коэффициента формы ll.
Наиболее высокая точность измерения в широком диапазоне частот достигнута в приборах с преобразователями, использующими эффекты теплового действия измеряемого тока. При этом количество тепла, выделяемого в рабочем теле (нагревателе) чувствительного элемента за счет преобразования электрической энергии в тепловую, измеряется непосредственно, либо, в свою очередь, преобразуется в одну из следующих величин: термоЭДС, световой поток, ток эмиссии. Широкое применение в качестве электротепловых преобразователей получили термопар.
Недостатками этих электротепловых преобразователей являются большая тепловая инерция и,низкая чувствительность.
За последние годы в практике электротепловых измерений начина1ат широко применяться термоиндикаторы, изменяющие цвет, изготовленные на. основе холестерических жидких .кристаллов . Для холестерических жидких кристаллов характерно редкое изменение их оптических свойств при понижении или повышении тe pmepaтypы. Контроль температуры устройства, покрытого жидкокристаллическим термоиндикатором, осуществляется обычно по изменению спектрального состава отраженного света. Жидкие кристаллы являютсяобратимыми термоиндикаторами и их можно использовать многократно. Холестерические жидкие кристаллы являются чрезвычайно чувствительными к изменению температуры. Наиболее чувствительные жидкокристаллические материалы фиксируют изменение температуры до
и дают цветную дифференцированную картину распределения температуры на образце, а также ее изменения. Высокая чувствительность жидких кристаллов и простота съема информации делает их перспективными в ряде применений по сравнению с термопа,рами.
Из известных устройств для измерения коэффициента формы кривой переменного напряжения (тока), в котором применены термопреобраэовател наиболее близК1;м по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения коэффициента фор1«ы кривой переменного напряжения, содержащее диодный мостик и дроссель, выполняющие роль преобразователя среднего значения напряжения; два термопреобразователя, кажд из которых содержит термопару и нагреватель с подогревающим резистором, пере менный резистор, магнитоэлектрический измеритель, резистор, переключатели.
Принцип действия этого устройств для измерения коэффициента фОрмл кривой переменного напряжения основан на сравнении показаний магнитоэлектрического индикатора, подключенного к двум идентичным термопарам, при несинусоидальном напряжении и при постоянном напряжении при одном и том же среднем значении тока, предварительно выставляемого регулированием резистора 2.
Однако данное устройство обладае низкой точностью измерения по следующим причинам.
Из-за нелинейной зависимости характеристики (Уг величины КОЭФФИШ1ента формы,
В устройстве применен метод сравнения напряжений двух термопреобра зователей, каждый из которых имеет свой нагреватель и вносит дополнительную погрешность в измерение изза неидентичности характеристик термопар и различия нагрева, по причине конструктивных различий и разбросов в величине резисторов. Более точным является метод замещения Ь устройствах с одним термопреобразователем,
В работу схема вносится дополни тельная погрешность от замещения магнитоэлектрического измерителя резистором, особенно заиу1етная при измерении в широком диапазоне частот, так как сопротивление магнитоэлектрического измерителя и обычного резистора не могут быть эквивалент на различных частотах.
Цель изобретения - повьииение точности.
Цель достигается тем, что в устройство для измерения коэффициента формы кривЬй переменного напряжения содержащее термопреобразователь.
регулируекшй преобразователь среднего значения напряжения, последовательно соединенные переменный и эталонный резисторы, переключатели, введены управляемой масщтабный усилитель, регулируемый иctoчник сигнала и регулируеьшй источник постоянного напряжения, выходы которых соединены с разны1«1 згикимаМи первого переключателя, подвижный контакт которого соединен с переменным резистором и с входом регулируемого преобразователя среднего значения напряжения, выход которого и другой вывод эталонного резистора соединен с зажимакш второго переключателя, подвижный контакт которого через управляе1«1гй масштабный усидштель соединен с термопреобразователем.
При этом термопреобразователь содержит нагреватель с подогревающим резистором, один вывод которого doединен с выходом управляемого масштабного у.силителя, и теплорассеивающую пластину со шкалой, соединенную одним концом с нагревателем и. покрытую жидкокристаллическим термоиндикатоРОМ.
Йа чертеже приведена схема устройства для измерения коэффициента формы кривой переменного напряжения.
Устройство содержит нагреватель 1, на котором расположен подогревакшщй резистор 2. Нагреватель 1 тep atчecки сЬединен с одним концом теплорассеиванхаей пластины 3, на которой расположен жидкокристаллический термоиндикатор 4 и нанесена шкала 5. Подогревающий резистор 2 подключен к выходу управляемого масштабного усилителя 6, вход которого соединен с подвижным контактом переключателя 7. Переключатель 7 коммутирует либо последовательно соединенные эталонный резистор 8 и пер енный резистор 9 со шкалой 10, либо вход регулируемого преобразователя 11 среднего значения напряжения . Вход преобразователя 11 подвижным контактом переключателя 12 и переменным резистором 9 Переключатель 12 коммутирует либо регулируемый источник 13 сигнала, либо регулируе1 й источник 14 постоянного напряжения.
Измерение осуществляется следующим образом.
Производят калибровку устройства Для этого на подогревающий резистор 2 при .помощи переключателей 7 и 12 через последовательно соединенные эталонный резистор 8, переменный резистор 9 и управляемой масштабный усилитель б подается напряжение с регулируемого источника 14 постоянного напряжения. Сопротивление переменного резистора 9 устанавливают равным иулю, что соответствует началу шкалы 10 и цифровому отсчету. равному единице коэффициента формы кривой. Величину напряжения регулируемого источника 14 постоянного напряжения устанавливают такой, чтобы радужная полоска жидкокристаллического термоиндикатора 4 находилась на определенной отметке шкапы 5. После наступления теплового рав 1овесия, момент которого определяется по прекращению передвижения радужной полоски жидкокристаллического термоиндикатора 4 вдоль линии температурного градиента, на подогревающий . резистор 2 подается напряжение от регулируемого источника постоянного напряжения через регулируемый преобразователь 11 среднего значения напряжения и управляемый масштабный усилитель 6. Изменяя коэффициент передачи, регулируемого преобразовател 11 среднего значения напряжения, устанавливают радужную полоску термо индикатора на одну и ту же отметку: шкалы 5. Для измерения коэффициента формы кривой переменного напряжения при помощи переключателя 12 подключгнот регулируе ий источник 13 сигнала, а переключателем 7 подключают регулируемый преобразователь среднего значения напряжения. Величина напряжения регулируемого источника 13 СИ нала устанавливается такой, чтобы радужная полоска термриндикатора 4 находилась в пределах uiKалы 5 на определенной отметке шкалы. После наступления теплового равновесия переключатель 7 устанавливают в положение , когда напряжение источника сигнала подается на подогревающий резистор 2 и переменный резистор 9, Изменяют величину сопротивления переменного резистора 9-так чтобы радужная полоска, жидкокристалличес кого термоиндикатора 4 осталась на той же отметке шкалы 5. После наступ ления теплового равновесия считывают по шкале 10 величину коэффициента формы кривой переменного напряжения В предлагаемом устройстве достига ется высокая точность измерения при визуальном отсчете, так как узкая радужная полоска жидкокристаллическо го термоиндикатора перемещается по длине теплорассеивающей пластины. Основными факторами, влияюсдими на точность устройства, является выбор ширины мезофазы термоиндикатора величины превышения температуры зоны существования мезофазы над температурой окружаиоо ей среды, т.е. температуры перегрева теплорассеивающей пластины и величины градиента теплорассеиваюаей пластины. Испбльзование предлагаемого устройства обеспечивает повышение точности измерения коэффициента формы кривой переменного напряжения, расщир)1е± частотный диапазон измерений, повышает технологичность изготовления . Формула изобретения 1.Устройство для измерения коэффициента формы кривой переменного напряжения, содержаицее термопреобразователь, регулируемый преобразователь среднего значения напряжения-, последовательно соединенные переменный и эталонный резисторы, переключатели, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены управляемый масштабный усилитель/ регулируемый источник сигнала и регулируемой источник постоянного напряжения, выходы которых соединены с разныдш зажимами первого переключателя, подвижный контакт которого соединен с переменным резистором и с входом регулируемого преобразователя среднего значения напряжения, выход которого и другой вывод эталонного резистора соединены с Зсысимами второго Переключателя, подвижный контакт которого через управляемый масштабный усилитель соединен с термбпреобразовате- . лем. 2.Устройство ПО П.1, отличающееся тем, что термопреобразователь содержит нагреватель С подогреваюсшм резистором, один вывод которого соедшнен с выходом управляемого масштабного усилителя и теплорассеиваихцую пластину со шкалой, -соединенную одним концом с нагревателем и покрытую жидкокристаллическим термоиндикатором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Измерители нестабильности напряжений. Под ред. Б.Л-.Рудницкого. М,, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР №425134, кл. G 01 R 29/04, 1977.
