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

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть применен для измерения коэффициента передачи различных устройств на переменном токе. Известен измеритель отношения переменных напряжений, содержащий два сии хронных коммутатора на выходе и на входе усилителя с автоматическим регулятором усиления (АРУ) и устройством зешо- минания регулирующего напряжения, детектор сигнала отношения и синхронизатор ИОднако указанный измеритель характеризуется низкой точностью измерения, обусловленной неидентичностью и нелинейностью вольтамперных характеристик детекторов, неточностью установки коэффициента передачи усилителя и поддержания напряжения регулирования на его регулирующем входе. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеритель отношения переменных напряжений, содержаший коммутатор входных сигналов выход которого соединен через сумматор и усилитель с регулятором усиления с измерителем отношения постоянных напряже-. НИИ, состоящим из последовательно соединенных фильтра постоянных напряжений, аналого-цифрового преобразователя и вычислителя отношения кодов, и с автоматическим регулятором усиления, состо$шшм из последовате шно соединенных 4 льтра переменных напряжений, детектора и элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения и через делитель постоянного напряжения с сумматором, и выход эле- мента сравнения через усилитель обратной связи соединен с регулирующим входом усилителя с регулятором усиления, синхронизатор, соединенный с управляющими входами коммутатора, аналого-цифрового преобразователя и вычислителя от ношения кодов 23. Недостатком известного устройства является недостаточная точность измерения, обусловлеиная неточностью установки коэффициента передачи усилителя обратно пропорционального выходному переменному напряжению. Цель изобретения - уменьшение погреш ности измерения, обусловленной неточное- тью установки коэффициентов передачи усилителя. Поставленная цель достигается тем, что в измеритель отношения переменных напряжений, содержащий последовательно соединенные сумматор, один из входов ко торого подключен к выходу делителя постоянного напряжения и усилитель, к выходу которого подключены фильтр постоянных напряжений, и автоматический регулятор усиления, содержащий последовательно соединенные фильтр переменных напряжений, детектор и элемент сравнения, второй вход которого соеданен с выходом источника опорного напряжения, вы ход элемента сравнения через усилитель обратной связи подключен к регулирующему входу усилителя, коммутатор и последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и вычислитель отношения кодов, синхронизатор, подключен- нь1Й к управляющим входам коммутатора, аналого-цифрового преобразователя и вычислителя отношения кодов, введен вто рой канал, идентичный первому, содержащий последовательно соединенные сумматор, один из входов которого подключен к выходу делителя постоянных напряжений, и усилитель, к выходу которого подключены фильтр постоянного напряжения и ав томатический регулятор усиления, содержащий последовательно соединенные фильт переменных напряжений, детектор и элемент сравнения, второй вход которого подключен к источнику опорного напр51жения, общему для обоих каналов, выхоа. эл мента сравнения через усилитель обратной связи подключен к регулирующему входу усилителя, причем другие входы об их сумматоров подключены к входным щи нам, входы делителей постоянных напряж НИИ подключены к выходам детекторов противоположных каналов, входы коммута тора подключены к выходам постоянных напряжений, а выход коммутато ра подключен ко входу аналого-сифрового преобразователя. На чертеже представлена структурная схема измерителя отношения переменных налр51жений. Устройство содержит сумматоры 1 и 2, делители 3 и 4 постоянных напряже ний, усилители 5 и 6 с регуляторами усиления, ф шьтры 7 и 8 переменных на80 ряжений, детекторы 9 и 1О, элементы 11 и 12 сравнения, усилители 13 и 14 братной связи, фильтры 15 и 16 постонных напряжений, источник 17 опорного апряжения, коммутатор 18, аналого-цифовой преобразователь (АЦП) 19, выислитель 20 отношения кодов, синхрониатор 21. Входы обоих сумматоров 1 2 являются входами устройства, выходы боих сумматоров 1 и 2 через соответствующие последовательно соединенные усиитель 5 и 6, фильтр 15 (16) соединены со входами коммутатора 18, выход которого соединен с последовательно соединенными аналого-цифровым преобразова- телем 19 и вычислителем 20 отношения кодов, управляющие входы которых соединены с синхронизатором 21. ВыХод усилителя 5 (6) соеданен с одним из входов элемента 11 (12) сравнения через льтр 7 (8) и детектор 9 (Ю). Другие входы элементов 11 и 12 сравнения соединены с источником 17 опорного напряжения, а выход элемента 11 (12) сравнения соединен с регулирующим входом усилителя 5 (6) через усилитель 13 (14). Выходы детекторов 9 и 10 соединены соответственно со входами делителей 4 и 3. Выходы делителей 3 и 4 соединены с входами соответствующих сумматоров 1 и 2. Принцип работы верхнего (узлы 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15) и нижнего (узлы 2, 4, 6, 8, 10. 12. 14, 16) каналов измерителя одинаков. Канал (верхний по схеме) измерителя работает следук цим образом. Исследуемое входное напряжение U подается на один из входов сумматора 1 и поступает через усилитет 5, фильтр 7, пропускаюший переменное напряжение и детектор 9 на элемент 11 сравнения, где происходит сравнение выпрвалленного напряжения U.tC опорным постоянным напряжением EQ источника 17. Разностное напряжение с выхода элемента 11 сравнения усиливается усилнтелем 13 и воздействует на регулирующий вход усилителя 5 таким образом, чтобы на выходе детектора 9 напряжение всегда поддерживалось равным Е0.При этом коэффициент передачи усилителя 5 обратно пропорционален входному переменному напряжению Одновременно на второй вход сумматора 1 от делителя 3 поступает постоянное напряжение Ujj, которое усиливается усилителем 5 с установленным коэф4ициентом передачи К и выделяется фильтром 15, пропускающим постоянное напряжение Следовательно, на выходе 4 льтра 15 имеется постоянное напряжение Un равное 01 То же самое происходит в нижнем (по схеме) канале при подаче на его вход переменного напряжения (t и на второй вход сумматора 2 напряжения UOQ от делителя 4, Следовательно . -и К 01 Отношение постоянных напряжений на выходах фильтров 15 и 16 с учетом (3 )(6) и того, что , ОЧ где К д коэффициенты передачи делителей 3 и 4. равно ц, и-, и.Ч/А, В случае идеальной работы схем, автоматического регулятора усиления (АРУ) (узлы 7, 9, 11, 13 и узлы 8. 10, 12, ±4) напряжения Уд и выходах детекторов 9 и 10 равны, тогда СЯ (8) «1 Следовательно постоянные напряжения 0-1 01 поочередно поданные через коммутатор 18 на аналого-цифровой преобразователь 19 преобразуются в цифровые ко ды, KOTOffcie, вычисленные в вычислителе 20, являются величиной, обратной отношению входных переменных напряжений Ur| и U , Однако вследствие неточности работы схемы АРУ, коэффициенты передачи усили телей 5 и 6 не могут быть точно установлены и напряжения на выходах детекто ров поддерживаются не точно равными на- пряжению E{j источника опорного постойй ного напряжения. При этом отклонению на пряжения на выходе детектора соответству ет отклонение коэффициента передачи усилителя с регулятором усиления, т.е. ,(Ko,AKJ ( (9) где KO и 01 - коэффициенты передачи усилителей 5 и 6 для случая идеально1 работы состемы АРУ; &К. и&Кп- отклонение коэффициент тов передачи усилителей от идеальных. Тогда (7) с учетом (9) пржмет вид Так как Ug Усиливаются в усилителях противоположных каналов, то в силу неразрывности этих процессов во времени можно показать, что постоянные напряжения на входах фильтров 15 и 16 равны (11 ir -t cj-f- KV K iK Тогда отношение u к равно Цо- . Цa(,(a 00. Ц((м- л ККо1+Д 1 Из сравнения (12) и (8) видно, что в предлагаемом измерителе в результате измерения отношения переменных напряжений исключена погрешность, обусловленная неточностью установки коэффициентов передачи усилителей с pt гуляторами усиле - ни я. Формула изобретения Измеритель отношения переменных на- пряжений, содержащий последовательно соединенные сумматор, один из входов которого подключен к выходу делителя постоянного напряжения, и усилитель к выходу которого подключены фильтр постоянных напряжений и автоматический регул51тор усиления, содержащий последовательно соединенные 4 1льтр переменных напряжений, детектор и элемент сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход элемента сравнения через усилитель обратной связи подключен к регулирующему входу усилителя, коммутатор и последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и вычислитель отношения кодов, синхронизатор, подключенный к управляющим входам коммутатора, аналого-ци4чэового преобразователя и вычислителя отношения кодов, тличающийся тем, что, с цеью уменьшения погрешности измерения, бусловленной неточностью установки коф ициента передачи усилителя, в него веден второй канал, идентичный первому, одержащий последовательно соединенные

сумматор, один из входдв которого подключен к выходу делителя постоянных напряжений, и усилитель, к выходу которого подключены 4мльтр постоянного напряжения и автоматический регулятор усиления, содержащий последовательно соединенные фильтр переменных напряжений, детектор и элемент сравнения, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, общему для обоих каналов, выход элемента сравнения через усилитель обратной связи подключей к регулирующему входу усилителя, причем другие входы обоих сумматоров подключены к входным шинам, входы делителей постоянных напряжений подключены к виходам детекторов противоположных каналов, входы коммутатора подключены к выходам фильтров постоянных напряжений, а выход коммута- тора подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя.

Источники информации, принятые во -внимание при экспертизе

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2549083/18-21, кл. q 01 R 19/1О, 22.06.78 (прототип).