Устройство для измерения тока Советский патент 1982 года по МПК G01R19/20 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению тока в широкой полосе частот.По основному авт. св. 822055 известно устройство для измерения тока, содержащее индуктивный датчик тока, к которому подключен интегратор, ферромагнитный тороидальный сердечник, генератор импульсов тока, шунт в цепи -последовательно соединенных генератора импульсов тока, компенсационной обмотки, индикатор перемагничивания,.включающий выходHjyo обмотку, к которой подключен формирователь импульсов, суммирующее устройство, ключ в цепи обратной связи интегратора, причем выход суммирующего устройства через ключ соединен с входом усилителя, а один из входов суммирующего устройства подключен к выходу интегратора, другой соединен с выходом шунта, выход индикатора перемагничивания подключен к управляющему входу ключа 1.

Недостатком известного устройства является ограниченный частотный диапазон работы в области верхних частот , определяемый быстродействием работы схемы установки начальных условий интегратора, включающей cyMJ oiрующее устройство, ключ, усилитель и емкостьинтегратора, не превышгиощим нескольких десятков килогерц. Дискретность установки начальных условий интегратора обуславливает также неустойчивую работу устройства, значительную погрешность при изменении, например, импульсных сигналов .

Целью изобретения является расширение частотного диапазона работы устройства.

Поставленная цель д Ьтигается тем, что устройство снабжено элементом запоминания, входньш резистором и буферным усилителем, причем выход элемента запоминания подключенчерез входной резистор .к прямому входу интегратора , а его вход через ключ подключен к выходу буферного усилителя, вход которого подключен к выходу суммирующего устройства.

На чертеже показана принципиальная схема устройства.

Схема содержит индуктивный датчик 1 тока (пояс Роговского), интегратор 2, включающий усилитель 3 с конденсатором 4 в цепи обратной связи уси.лителя и резистор 5, подключенный 30 на входе усилителя, ферромагнитный тороидальный сердечник б с компенс ционной 7 и выходной 8 обмотками, генератор 9 импульсов тока, шунт 1 формирователь ц импульсов, ключ 12 суммирующее устройство 13, включающ два последовательно соединенных ре эистора, проводник 14 с током, эле мент 15 запоминания, буферный усили тель 16, входной резистор 17. Выход ная обмотка 8, Нс1мотанная на сердеч ник 6, и блок 11 формирования имрульсов образуют индикатор 18 пере магничивания. Выход суммирующего ус ройства 13 подключен к входу буфернего усилителя, служащего согласующ устройством. Выход буферного усилителя через ключ 12 соединен с входо схемы запоминания (схемой фиксации нулевого порядка), выход которой подключен к дополнительному входу интегратора, Устройство работает следующим образом. Замкнутый ферромагнитный сердечн 6, имеющий компенсационную обмотку охватывает проводник с.измеряемым током. Генератор 9 импульсов тока питает .компенсационную обмотку 7 и вырабатывает импульсы тока, создавая магнитодвижущую силу (МДС) в сердечнике, направленную встречно .по отношению к МДС, создаваемой измеряемым током, в результате воздействия суммарной МДС сердечник выходит из насыщения лишь в моменты компенсации МДС, создаваемых генератором импульсов тока и измеряемым током, т.е. когда изм не«0, (1) где У - ток в компенсационной обмотке;w - число витков компенсационн обмотки; И31«Г измеряемый ток; Н - напряженность магнитного поля в сердечнике; б - средняя длина сердечника по периметру. Напряжение, снимаемое с шунта 10 (Цщ), пропорционально току компенса ционной обмотки 7 иц) Нщ-л (, где Кц, - сопротивление шунта. В моменты компенсации, т.е. в моменты равенства суммарной МДС напряжение, снимаемое с шунта с учето соотношения (1), пропорционально измеряемому току У VIJM УШ . В моменты компенсации на выходно обмотке 8 индикатора размагничивани возникает импульс напряжения, котор поступает на формирователь 11 импульсов , который при этом вырабатывает короткий стробимпульс, поступа щий на управляющий вход ключа 12 открывая его. При этом на вход элемента 15 запоминания с выхода сумматора 13 через буферный усилитель поступает напряжение, равное Up иц, - Ugbix, , где DIU - напряжение на шунте в момент компенсации; Ugbix.vi напряжение на выходе интегратора в момент компенсации. Разностное напряжение Up, соот.ветствующее в моменты компенсации ошибке работы интегратора с обратным знаком, запоминается элементом 15 запоминания. Это напряжение поступает на прямой вход интегратора и интегрируется, уменьшая тем самым ошибку на выходе интегратора, т.е. осуществляется непрерывная коррекция интегратора.Напряжение на выходе интегратора пропорционально измеряемому току в широкой полосе частот. В области низких частот за счет неидеальности операции интегрирования, а также за счет температурного дрейфа усилителя 3, сигнал на его выходе непропорционален измеряемому току. Введение описанной непреры,вной коррекции интегратора позволяет также, как и в случае импульсной коррекции в известном устройстве снизить погрешность и осуществить измерение в области низких частот. В области высоких частот операция интегрирования, выполняемая по основному входу интех ратора, осуществляется точно, сигнал непрерывной коррекции не влияет на измерение в отличие от известного устройства, где последовательное введение сигнала коррекции ограничивает верхний частотны.й диапазон измерения. Применение предлагаемого устройства позволяет значительно расширить частотный диапазон измерения в области высоких частот до 30 мГц, осуществить измерение импульсных токов в широком диапазоне длительностей - от единиц микросекунд до нескольких сот секунд и более. Формула изобретения Устройство для измерения тока по авт. св. 822055, отличающ е е с я , тем, что, с целью расширения частотного диапазона, оно снабжено элементом запоминания,входным резистором и буферным усилителем, причем выход элемента запоминания подключен через входной резистор к прямому входу интегратора, а его вход через ключ подключен к выходу буферного усилителя, вход которого подключен к выходу суммирующего устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе li Авторское свидетельство СССР 822055, кл. G 01 R 19/20, 1979.

14

fS

rff

rr