Измеритель отношения переменных напряжений Советский патент 1981 года по МПК G01R19/10 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использо вано для измерения коэффициента передачи различных устройств на переменном токе. Известен измеритель отношения переменных напряжений, содержащий два синхронных коммутатора на входе и выходе усилителя с автоматнческим регулятором усиления (АРУ) и устройством запоминания регулирующего напряжения, детектор сигнала отнощения и синхронизатор D-). Недостатком этого измерителя является значительная погрешность измерения, обусловленная неидентичностью и нелинейностью вольтамперных характеристик детекторов, неточностью установки коэффициента передачи усилителя я поддержания напряжения регулирования на его регулирующем входе. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является язмери тель отношения переменных напряжений, содержащий коммутатор входных сигналов, выход которого соединен через сумматор и усилитель с регулятором усиления с измерителем отношения постоянных напряжений, состоящим из последовательно соединенных фильтра постоянных напряжений, аналого-4шфрового преоб; азователя и вычислителя отношения кодов, и с автоматическим регулятором усилеиия, состоящим из последовательно соединенных фильтрю переменных напряжений, детектора и элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения и через дел1тель постоянного напряжения с сумматорюм, а выход элемента сравнения через усилитель обратной связи соедииен с регулирующим входом усилителя с регулятором усиления, синхронизатор, соединенный с управляющи- ми входами коммутатора, аналого-цифрового преобразователя в вычислителе oi ношения кодов 2. Устройству присуща погрешность обусловленная нето шостью установки коэф4н1Ш1ента передачи )( усилителя обратного пропорциональным входному перемен- ному напряжению U. вследствие того, что для установления определенного коэ4кфициента передачи усипягеля на его вход (управляющий) необходима подача напряжения регулирования, которое вырабатывается схемой сравнения. Это напря женке й на выходе схемы сравнения, явлпошееся напряжением ошибки, зависит от входного напряжения (} и определяется отличием коэффициента передачи flj(. усилителя от идеального К. Величина этой погрешности зависит от величины входного напряжения и коэффициента передачи усилителя обратной связи Цель изобретения - уменьшение погреш ности измерения, обусловленной неточностью установки коэффициента передачи усилителя. Поставленная цель достигается тем, что в измеритель отношения переменных напряжений, содержащий последовательно соединенные коммутатор входных сигналов, сумматор, другой вход которого подключен .к выходу делителя постоянного напряжения, усилитель к выхоадг которого подключены измеритель отношения постоянных напряжений, содержащий последовательно соединенные фильтр постоянных напряжений, аналого-цифровой преобразователь и вычислитель отношения кодов, и автоматический регул$ггор усиления, содер жащий последовательно включеиные фильтр переменных напряжений, детектор и элемент сравнения, к другому входу которого подключен источник опорного напряжения, выход элемента сравнения через усилитель обратной связи подключеи к регулирукяпему входу усилителя, синхрониза тор, выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора,аналогоцифрового преобразователя и вычислителя отношения кодов, введен блок вычитания, входы которого подключены к выходам элемента сравнения и источника опорного напряжения, а выход - ко входу делителя постчмнного иапряжеиия. На чертеже приведена структурная схема яэмерител отношений переменных на пряжений. Измеритель отношения переменных напряжений содержит коммутатор 1 Еход:1ых сигналов. Делитель 2 постоянного напряжения, сумматор 3, усилитель 4 с регуля тором усиления, фильтр 5 переменных на- яряженнй, детектор 6, элемент 7 сравнёН1Я. усилитель 8 обратной связи, источни 9 опорного напряжения, блок 10 вычитаняя, фильтр 11 постоянных напряжений, аналого-1дифровой преобразователь 12, вы 13 отношения кодов, синхроничислительатор 14. коммутатора 1 через последоВыходвательно соединенные сумматор 3 и усиитель 4 соединен с входом альтра 5 переменных напряжений, выход фильтра 5 соединен через детектор 6 с одним Из входов элемента 7 сравнения, другой вход которого соединен с источником 9 опорного напряжения и через блок 10 вычитания, другой вход которого соединён с выходом элемента 7 сравнения, со входом елителя 2, ыдход делителя 2 соединен с ругим входом сумматора 3. Вход фильтра 11 постоянных напряжений соединен с выходом усилителя 4, а выход его через аналого-шг()фовой преобразователь 12 с вычислителем 13 отношения кодов. Синхрониза-юр 14 соединен с управляющими входами коммутатора 1, аналого-4ш)чх вого преобразователя 12 и вычислителя 13. Устройство работает следуюпшм образом. Исследуемые напряжения U и Un при помощи коммутатора 1 поочередно подключаются к одному из входов сумматора 3, одновременно на другой вход сумматора 3 через делитель 2 постоянного наяряження, подается напряжение от блока 10 вычитания. Сигнал переменного напряжения и. и постоянного напряжения Un о&ьединенные в сумматоре 3 поступают в усилитель 4. с выхода усилителя 4 усиленный сигнал разделяется, т.е. переменная составляющая снгиала поступает через фильтр 5 на детектор 6, а постоянная составляющая фильтр 11 на аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 12. С выхода детектора 6 выпрямленное Hanpsiженве Ыд подается на элемент 7 сравнения, где сравнивается с напр$1Жёш1ем EQ источника 9 опорного напряжения, а на1 ряжеиие с выхода элемента 7 сравнения, усиленное усилителем 8 обратной связи поступает на регулирующий вход усилителя 4. Это напряжение устанавливает коэ4н фипиент передачи i- усилителя 4 обратно пропорциональный входному переменному напряжению, таю как (Ь- сравнивается с постоянной величиной Е и поддерживается (в идеальном случае) неизменным. Следовательно, для случая поочередноГО подключения U и J . 0 где k и К соответствующие коэффиенты передачи усилителя . 4, отсюда U.L k Ua 1 Так как в усилителе 4 одновременно сигналами U. усиливается сигнал опорно Up которое го постоянного напряжения подается на вход сумматора 3, то на вы ходе фильтра 11 в моменты времени со ответствующие подаче на устройство сиги OQ получим налов }. учитывая (4) и (5), получаем ik U/1 К-, 01 Так как (Ур . и (у поочер)едно поступают на аналого- иф ювой преобразователь 12, где преобразуются в икфровые коды, то отношение кодов, вычисленное в вычислителе 13 отношения кодов будет обратно пропорциональным отношению исследуемых напряжений. Синхронизатор 14 предназначен для синхронизации работы коммутатора 1, преобразователя 12 и вычислителя 13. На выходе элемента 7 сравнения присутствует напряжение регулирования равноеA..UA-EO, где Од - - напряжение на выходе детектора 6, и являющееся источником погрешности вследствии неточности поддержания ид постоянным и равным Е , при этом , где л ид напряжение регулирования на вы ходе элемента 7,так как для идеального регулирования а Л отклонение Уд от идеального. Выражением (8) черюз , получаем i( Oi J 0 liAS- (9) отсюда u. .(10) Тогда, напряжение на выходе блока Ю вычитания равно и Ео-Ц-Л - Так как постоянное напряжение на выхо« де фильтра отличается от постоянного в пряжения присущего идеальному телю, то погрешность его определяется какм и где и,.)()КА напряжение на выходе фильтра ГГ для реального измерителя, K0i для идеального, у которого 4 К О, КА коэффициент передачи делителя 2 напряжений, следовательно ( ) Отсюда погрешность измерения предлагаемого устройства будет равна сЛ.,-) 1 Из выражения (14) К1дно, что погрешность измерения предлагаемого устройства, обусловленная неточностью установки коэффициента передачи Ki усилителя 4 иа порядок меньше погрешности известного устройства, погрешность которого представлена выражением / с() Формула изобретения Измеритель отношения переменных напряжений, содержащий последовательно соединенные коммутатор входных сигналов, сумматор, другой вход которого подключен к выходу делителя постоянного напряжения, усилитель к выходу которого подключены измеритель отношения постоянных напряжений, содержащий последовательно соединенные фильтр постоянных напряжений, аналого-циф вой преобразователь и шлчислитель отношения коДОВ) и автоматический регулятор усиления i содержащий последовательно включенные фильтр переменных напряжений, детектор, и элемент сравнения, к другому входу которого Подключен источник опор- ного напряжения, выход элемента сравнения через усилитель обратной связи подключен к регулирукнпему входу усилителя, синхронизатор, выходы которого подклк чены к управляющим входам коммутаторе, анало1х -аифрового преобразователя и вычислителя отношения кодов, о т л и ч л « ю ш н и с я тем, что, с аелыо уменышенив погрешности намерения, обусловленный неточностью установки коэффициента

передачи усилителя в него введен блок вычитания, входы которого подключены к выходам элемента сравнения и источника опорного напряжения, а выход - ко входу делителя постоянного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при эксЬертизе

-О

1, Жилинскас F П. Измерители отношения и их применение в радиоизмери- тельной технике. М., Советское радио , 1975, с. 115, рис. 4-19. 52. Авторское свидетельство СССР по

заявке № 2549083/18-21, кл. G 01 R 19/1О, 22.06.78 (прототип).

ю