48978 KI.MKP G 01 r ffljffO Opublikowano: 8.III.1965 OSLINIA Ur.-edu Poientowego Polskiej lzenv?c$»i)ii ej Luirwej Wspóltwórcy wynalazku: doc. dr inz. Adam Macura, mgr inz. Konrad Marusczyk Wlasciciel patentu: Glówny Instytut Górnictwa, Katowice (Polska) Sposób pomiaru stosunku dwóch wielkosci elektrycznych oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu -Al / ¦'¦: Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru sto¬ sunku dwóch wielkosci elektrycznych i urzadzenie do stosowania tego sposobu, posiadajace dwa czlo¬ ny mnozace, z tego jeden w obwodzie wzmacnia¬ cza, a drugi w obwodzie sprzezenia zwrotnego.Znane sa sposoby pomiaru stosunku dwóch wiel¬ kosci elektrycznych za pomoca logometrów. Uklady z logometfami wymagaja na ogól wzmocnienia w przypadku malych mocy wielkosci mierzonych (z powodu malej ich czulosci i duzego poboru mo¬ cy przez przyrzad pomiarowy), a wiec stosowania wzmacniaczy o stalym wspólczynniku wzmocnienia.Niedogodnosc te mozna usunac przez stosowanie ukladów wzmacniajacych ze sprzezeniem zwrot¬ nym, zawierajacych w obwodzie sprzezenia zwrot¬ nego czlon mnozacy, którego wielkosc wyjsciowa jest iloczynem wielkosci, bedacej dzielnikiem w mierzonym stosunku i wielkosci wyjsciowej wzmacniacza (proporcjonalnej do mierzonego sto¬ sunku). Znane uklady tego rodzaju maja jednak te wade, ze wymagaja stosowania klopotliwych czlonów dyskryminacji fazy, w przypadku koniecz¬ nosci pomiaru stosunku dwóch wielkosci: sklado¬ wej w fazie z wielkoscia bedaca dzielnikiem w mierzonym stosunku, do tejze skladowej.Dotychczasowe wady i niedomagania przy rów¬ noczesnym zachowaniu zalet ukladów wzmacnia¬ jacych ze sprzezeniem zwrotnym usuwa w znacz¬ nym stopniu sposób wedlug wynalazku oraz urza¬ dzenie do stosowania tego sposobu* 10 15 20 25 30 Urzadzenie wedlug wynalazku jest uwidocznione na rysunku, na £tórym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urzadzenia wyjasniajacy blizej sposób po¬ miaru, a fig. 2 — schemat urzadzenia w przy¬ kladowym wykonaniu.Istota sposobu pomiaru stosunku Z dwóch wiel¬ kosci elektrycznych X i Y gdzie; «-#¦ wedlug wynalazku polega na zastosowaniu w ukla¬ dzie kompensacyjnym ze sprzezeniem zwrotnym dwukrotnej operacji mnozenia z wlasciwym dobo¬ rem czynników tych iloczynów. Tak wiec róznice pomiedzy dzielna X (w mierzonym stosunku Z) a wielkoscia kompensujaca K, po wzmocnieniu mnozy sie przez dzielnik Y mierzonego stosunku Z, iloczyn zas mnozy sie jeszcze raz przez wiel¬ kosc Y i otrzymana w wyniku tych operacji wiel¬ koscia kompensacyjna K kompensuje sie dzielna X w mierzonym stosunku Z. Gdy wzmocnienie w ukladzie sprzezenia zwrotnego jest odpowiednio wielkie, czyli gdy róznica miedzy dzielna X w mie¬ rzonym stosunku Z a wielkoscia kompensujaca K jest pomijalna w porównaniu z wielkosciami X i K, to ta róznica miedzy wielkosciami X i K, wzmocniona a nastepnie pomnozona przez dzielnik Y w mierzonym stosunku Z, jest proporcjonalna do mierzonego stosunku Z. Sposób ten zostal blizej wyjasniony na fig. 1. rysunku. Róznica wielkosci X 489783 4$978 i wielkosci kompensujacej K utworzona w suma- cyjnym wezle S a wzmocniona przez wzmacniacz 1 stanowi jedna wielkosc wejsciowa mnozacego czlo¬ nu 2. Druga wielkoscia wejsciowa mnozacego czlo¬ nu 2 jest wielkosc Y.Wielkosc wyjsciowa a mno¬ zacego czlonu 2 oraz wielkosc Y sa równoczesnie wielkosciami wejsciowymi mnozacego czlonu 3, zas wielkosc wyjsciowa K mnozacego czlonu 3 kom¬ pensuje wielkosc X w* sumacyjnym wezle S. Przy dostatecznie duzym wzmocnieniu wzmacniacza 1, wielkosc wyjsciowa a mnozacego czlonu 2 jest proporcjonalna do mierzonego stosunku Z. Czyli, ze: a = C X Z = C • -y- gdzie: C — jest wspólczynnikiem proporcjonalnosci zaleznym od konstrukcyjnego doboru elementów 2 i 3.Urzadzenie do stosowania powyzszego sposobu jest uwidocznione schematycznie w przykladowym wykonaniu na fig. 2 rysunku.Urzadzenie sklada sie ze wzmacniacza 1, z dwóch elektrodynamicznych przetworników 2 i 3 zaopatrz¬ onych w ruchome cewki CR1 oraz CR2 i w nie¬ ruchome cewki CN3 i CN4r ze wskazówki 4 zamo¬ cowanej do osi 5, na której sa osadzone ruchome cewki CR1 i CR2, z pradowego przekladnika 6, z fazowego przesuwnika 7 oraz z potencjometru P zalaczonego do cewki CR2.Wzmacniacz 1 na wyjsciu jest zalaczony szere¬ gowo z przetwornikiem 2 stanowiacym jeden czlon mnozacy, którego wielkosciami wejsciowymi sa: dzielnik Y mierzonego stosunku Z i wielkosc wyj¬ sciowa wzmacniacza, zas wielkoscia wyjsciowa tego czlonu mnozacego jest wielkosc a proporcjonalna do mierzonego stosunku Z. Drugi czlon mnozacy czyli przetwornik 3 jest zalaczony w obwód sprze¬ zenia zwrotnego, przy czym wielkosc wyjsciowa K tego czlonu jest proporcjonalna do iloczynu wiel¬ kosci a i dzielnika Y w tymze stosunku Z i kom¬ pensuje dzielna X mierzonego stosunku Z. Wiel¬ kosc wyjsciowa a mnozacegp czlonu 2 sprzezonego z wielkoscia wyjsciowa wzmacniacza 1 i dzielni¬ kiem Y w mierzonym stosunku Z jest miara sto¬ sunku wielkosci X i Y. Cewki CN3 i CN4 sa zasi¬ lane pradem proporcjonalnym do dzielnika Y mie¬ rzonego stosunku Z. Indukowane napiecie w cewce CR2 kompensuje dzielna X w mierzonym stosunku.Róznica wielkosci X i wielkosci kompensujacej K zbieranej ze suwaka potencjometru P jest wzmacniana we wzmacniaczu 1 i zasila pradem ruchoma cewke CR1, zas nieruchoma cewka CN3 jest zasilana pradem proporcjonalnym do wielkosci i. Wychylenie wskazówki 4 zamocowanej do osi 5, na której jest osadzona cewka CR1, jest proporcjo¬ nalne do iloczynu obu pradów. Nieruchoma cewka CN4 jest zasilana pradem proporcjonalnym do wielkosci Y z pradowego przekladnika 6, którego faze koryguje sie w fazowym przesuwniku 7. Prad ten indukuje w ruchomej cewce CR2 napiecie, pro¬ porcjonalne do wychylenia wskazówki 4 i wiel¬ kosci Y. Odpowiednio nastawiona suwakiem poten¬ cjometru P wielkosc tego indukowanego napiecia jest napieciem kompensujacym K wielkosc X. Przy dostatecznym wzmocnieniu wzmacniacza 1 wychy¬ lenie wskazówek 4 jest proporcjonalne do mierzo¬ nego stosunku Z. Gdy wielkosc X i Y sa wielko¬ sciami sinusoidalnie zmiennymi, wychylenie wska¬ zówki 4 jest proporcjonalne do stosunku skladowej 5 X zgodnej w fazie z wielkoscia Y, do wielkosci Y, co jest istotna zaleta i cecha sposobu wedlug wy¬ nalazku. Praktycznie, sposób wedlug wynalazku moze miec zastosowanie do pomiaru na przyklad sredniej predkosci przeplywu cieczy w przeplywo- 10 mierzach indukcyjnych, gdzie sila elektromotory¬ czna, która indukuje sie na elektrodach umiesz¬ czonych w sciankach rurociagu wskutek przylozo¬ nego z zewnatrz pola magnetycznego, zalezy nie tylko od mierzonej predkosci przeplywu cieczy, 15 ale takze od pradu zasilajacego cewki elektromag¬ nesu. Poniewaz na ogól cewki te sa zasilane napieciem sieciowym, posiadajacym znaczne waha¬ nia, uniemozliwialo to uzyskanie prawidlowych wyników pomiarów predkosci przeplywu cieczy. 20 Sposób i urzadzenie wedlug wynalazku eliminuje te bledy, poniewaz mierzy sie nie sile elektromoto¬ ryczna, ale stosunek sily elektromotorycznej do pradu wzbudzajacego pole magnetyczne. 25 PL