Измерительный преобразователь ортогональных составляющих синусоидального напряжения Советский патент 1982 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в низкочастотной контрольно-измерительной аппаратуре.

Известен измерительный преобразователь ортогональных составлякнцих синусоидального напряжения, содержащий, в частности, фазочувствитепьные выпрямители, сигнальные входы которых связаны с общим входом устройства, управлякидие входы - с выходами блоков неинвертированного или инвертированного опорных напряжений, а выходы через фильтры - со входами блоков регистрации 1.

Недостаток известного уЬтройства заключается в низком быстродействии, поскольку фильтры, установленные для сглаживания пульсаций выходного напряжения фазочувствительных выпрямителей, обладают значительной инерционностью.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь, обеспечивающий измерение мгновенных значений контролируемого сигнала и содержсцций два канальных ключа, сигнальный вход каждого из которых связан с общим входом устройства, управляющий вход

через соответствующий формирователь импульсов - с выходом блока неинвертированного или инвертированного опорных напряжений, а выход - со входом соответствующего блока -ца.мяти 2 . Недостаток указанного устрюйства невысокая точность измерения, обусловленная возможными отклонениями условий эксплуатации от номинальных и измененных параметров преобразователя .

Целью изобретения является повышение точности измерительного преобразователя.

15 Поставленная цель достигается тем, что в измерительный преобразователь ортогональных составляющих синусоидального напряжения, содержащий два канальных ключа, сигнальный вход каждого из которых связан с общим входом устройства, управляющий вход через соответствующий формирователь импульсов - с выходом блока неинвертированного или инвертированного

25 опорных напряжений, а выход - со входом соответствующего блока памяти, в каждый канал измерения дополнительно введены фазочувствительный выпрямитель, блок сравнения и двухкаскад30 ный фильтрующий усилитель, причем cHTHaj ibHSjft вход фазочувствительного выпрямителя подключен к общему вход устройства, управляющий вход - к вы ходу блока инвертированного или неи вертированного опорных напряжений, а выход - к одному из входов блока сравнения, другой вход и выход блок сравнения соединены соответственно с выходом второго и входом первого каскадов фильтрующего усилителя, межкаскаднаяцепь которого связана выходом соответствующего блока памяти. На чертеже приведена функциональ ная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит фазочувстви г тельные выпрямители 1 и 2, фильтрую щие усилители с каскадами усиления 3,4 и 5 и 6, формирователи импульсов 7 и 8, ключи 9 и 10, блоки па.мяти 11 и 12 и блоки сравнения 13 и 14. Блоки неинвертированного (Up) и инвертированного (jUo) опорных напряжений в целях упреждения чертежа на схеме не показаны. На входы устройства поступает контролируемое напряжение Ug,с--выходов каскадов 4 и 6 фильтрующих усилителей снимаютс выходные сигналы U.y и Uj. Поскольку каналы измерения Р( и являются аналогичными, работу устройства можно рассмотреть на примере только одного- канала Y . Контролируемое напряжение Ug под водится к сигнальному входу фазочуёствительного выпрямителя 1, управление работой которого производится с помощью напряжения j и . на выходе выпрямителя 1 образуется в результате пульсирующее напряжение, постоянная составляющая которого пропорциональна измеряемой составляющей . Напряжение с выхода выпрямители 1 по ступает на один из входов блока срав нения 14, осуществляющего сравнение между собой постоянной составляющей этого напряжения и выходного . В каждый момент появления положительной полуволны напряжения UQ (т.е. в каждый момент перехода Uop через нул с положительной производной) с помощью формирователя импульсов 8 вырабатывается импульс, замыкающий на ко роткое время ключ 9, и на вход блока памяти 11 поступает мгновенное значение контролируемого напряжения Ugy соответствующее данному моменту времени и пропорциональное амплитуде измеряемой составляющей U-y. Напряжение с выхода блока памяти 11, равное по величине мгновенному значению напряжения Ug, , подается непосредствен но на вход оконечного каскада 4 филь трующего усилителя и образует на его выходе выходное напряжение 13 канала у преобразователяi Полученное таким образом выходное напряжение Uxj поступает на второй вход блока сравнения 13, где сравнивается с величиной, постоянной составляющей, присутствующей в пульсирующем выходном напряжении фазочувствительного выпрямителя 1. Если эти напряжения оказываются равными, то на выходе блока сравнения 13 напряжение отсутствует. Преобразователь фактически работает без участия каскада 3 фильтрующего усилителя и любые изменения коэффициента усиления каскада 3 на,величине выходного напряжения U- преобразователя не оказываются. Быстродействие схемы определяется быстродействием основного измерительного тракта, которое равно одному периоду контролируемого напряжения и,, . Если по причине нестабильности основного измерительного тракта выходное напряжение И отклоняется от его истинного значения, то на выходе блока сравнения 13 возникает сигнал разбаланса, который после усиления каскадом 3 вызывает появление на выходе каскада 4 дополнительного сигнала коррекции, уменьшающего возникшее отклонение до пренебрежимо малой величины. Поскольку блок 13 производит сравнение постоянного и пульсирующего напряжений, он обладает определенной инерционностью, достаточной для эффективного выделения постоянной составляющей из пульсирующего напряя ёния. По этой причине быстродействие преобразователя при возникновении и отработке погрешности основного измерительного тракта несколько уменьшается. Однако в любол случае это уменьшение является незначительнЕШ, так как величина дополнительного сигнала на выходе каскада 3 обычно не превышает нескольких процентов от сигнала с выхода блока памяти 11. Точность же устройства при наличии корректирующего контура оказывается весьма высокой. Формула изобретения Измерительный преобразователь ортогональных составляющих синусоидального Н|1пряжения,. содержащий два канальных ключа, сигнал зный вход каждого из которых связан с общим входом устройства, управляющий вход чег рез соответствующий формирователь импульсов - с выходом блока неинвертированнбго или инвертированного опорных напряжений, а выход - с входом соответствующего блока памяти, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с це- лью повышения точности, в каждый канал измерения дополнительно введены фазочувствительный выпрямитель, блок сравнения и двухкаскадный фильтрующий усилитель,причем cигнaльн Jй вход Фазочувствительного выпряглителя подключен к общему входу устройства,управля ющий вход - к выходу блока инвертированного или неинвертированного опорных напряжений,а выход - к одному из входов блока сравнения, другой вход и выход блока сравнения соединены 5 соответственно с выходом второго и входом первого каскадов фильтрующего усилителя, межкаскадная цепь которого связана с выходом соответствующего блока памяти.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3757214,кл.324-67. 1973.

2,Смеляков В.В. Цифровая измерительная аппаратура инфранизких частот, М., Энергия , 1975, с. 6-12.