RU2589273C2 - Device for measuring complex resistance of bridge circuit - Google Patents
Device for measuring complex resistance of bridge circuit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2589273C2 RU2589273C2 RU2014137371/28A RU2014137371A RU2589273C2 RU 2589273 C2 RU2589273 C2 RU 2589273C2 RU 2014137371/28 A RU2014137371/28 A RU 2014137371/28A RU 2014137371 A RU2014137371 A RU 2014137371A RU 2589273 C2 RU2589273 C2 RU 2589273C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bridge
- amplifier
- measuring
- transformer
- input
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электроизмерительной технике, а конкретно к мостовым методам измерения на переменном токе параметров плечевых комплексных сопротивлений, и может быть использовано в устройствах для измерения количества топлива, в частности в устройствах для измерения малых расходов.The invention relates to electrical engineering, and in particular to bridge methods for measuring alternating current parameters of the shoulder complex resistances, and can be used in devices for measuring the amount of fuel, in particular in devices for measuring low flow rates.
Точное измерение расхода компонентов топлива в изделиях ракетно-космической техники, в частности транспортных грузовых кораблей (ТГК) и транспортных пилотируемых кораблей (ТПК) «Прогресс» и «Союз», имеет большое значение. Перед каждым пуском грузовых и пилотируемых кораблей «Прогресс» и «Союз» производится расчет заправляемого топлива, расходуемого на все динамические операции до стыковки с Международной космической станцией (МКС) в сочетании со штатным спуском и различными вариантами спуска в случае отказа системы коррекции. Полученные контрольные значения гарантируют достаточность топлива на корабле при спуске в самых неблагоприятных условиях. Измерение расхода топлива на борту корабля выполняет система измерения расхода топлива. При этом шариковый тахометрический датчик является измерителем расхода.Accurate measurement of the consumption of fuel components in rocket and space technology products, in particular, transport cargo ships (TGKs) and Progress and Soyuz transport manned ships (TPKs), is of great importance. Before each launch of the Progress and Soyuz cargo and manned spacecraft, refueling is spent on all dynamic operations prior to docking with the International Space Station (ISS) in combination with regular launch and various launching options in case of a correction system failure. The obtained control values guarantee the sufficiency of fuel on the ship during descent in the most adverse conditions. The fuel consumption measurement on board the ship is performed by the fuel consumption measurement system. In this case, the ball tachometer sensor is a flow meter.
Известный способ, выбранный в качестве аналога «Способ измерения параметров трехэлементных двухполюсников частотно-независимыми мостами переменного тока», описанный в патенте №2144196 кл. G01R 17/10, 27/02, заключается в уравновешивании моста на первой частоте с использованием знака информационной проекции сигнала разбаланса на второй частоте размер регулируемых воздействий по изменению одного из трех регулируемых параметров плеча сравнения в определении по модулю сигнала разбаланса на второй частоте, а их направление выбирать по знаку приращения этого модуля при пробном измерении третьего параметра плеча сравнения относительно установленного его значения.The known method, selected as an analogue "Method for measuring the parameters of three-element bipolar frequency-independent bridges of alternating current" described in patent No. 2144196 class. G01R 17/10, 27/02, consists in balancing the bridge at the first frequency using the sign of the information projection of the unbalance signal at the second frequency, the size of the controlled actions by changing one of the three adjustable parameters of the comparison arm in the definition of the unbalance signal modulus at the second frequency, and their select the direction by the sign of the increment of this module during the trial measurement of the third parameter of the comparison arm relative to its established value.
Известное устройство, выбранное в качестве аналога «Устройство для измерения электрической емкости», описанное в патенте РФ №2186402, кл. G01F 27/02, 17/12, включает измерительный трансформаторный мост (ИТМ), управляемый по частоте генератор, первый выход которого подключен к средней точке первичной обмотки дифференциального трансформатора ИТМ, синхронный детектор (СД) основного сигнала, первый вход которого электрически связан с входом ИТМ, второй вход - со вторым входом управляемого по частоте генератора, а выход через последовательно соединенные фильтр и масштабирующий усилитель основного сигнала - с индикатором разбаланса ИТМ.The known device selected as an analogue "Device for measuring electric capacitance" described in the patent of the Russian Federation No. 2186402, class. G01F 27/02, 17/12, includes a measuring transformer bridge (ITM), a frequency-controlled generator, the first output of which is connected to the midpoint of the primary winding of the ITM differential transformer, a synchronous detector (LED) of the main signal, the first input of which is electrically connected to the input ITM, the second input - with the second input of a frequency-controlled generator, and the output through a series-connected filter and a scaling amplifier of the main signal - with an ITM unbalance indicator.
К недостаткам аналогов относится недостаточность функциональных возможностей и низкое быстродействие измерения значения комплексного сопротивления при его использовании, например, в реализации устройства для измерения количества топлива при малых расходах.The disadvantages of analogues include the lack of functionality and low speed measurement of the value of the complex resistance when it is used, for example, in the implementation of a device for measuring the amount of fuel at low costs.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявленному устройству относится устройство измерения комплексного сопротивления мостовой схемы с тесной индуктивной связью, описанное в патенте Российской Федерации №2224261 «Способ измерения комплексного сопротивления мостовой схемы с тесной индуктивной связью и устройство для его осуществления» авторов Балакина С.В., Дывака А.Н., Хачатурова Я.В.The closest in technical essence and the achieved positive effect to the claimed device relates to a device for measuring the complex resistance of a bridge circuit with close inductive coupling, described in the patent of Russian Federation No. 2224261 "Method for measuring the complex resistance of a bridge circuit with close inductive coupling and a device for its implementation" by Balakin S.V., Dyvaka A.N., Khachaturova Y.V.
Устройство измерения комплексного сопротивления мостовой схемы, содержащее регулируемый усилитель, элемент дисбаланса, генератор постоянной частоты, подключенный через последовательно соединенные фазосдвигающее устройство и первый амплитудный компаратор к первому входу фазочувствительного фиксатора, первый усилитель, первый вход которого подключен к первой клемме выходной диагонали мостового измерительного трансформатора, при этом выход первого усилителя через фильтр и второй амплитудный компаратор подключен ко второму входу фазочувствительного фиксатора, выход которого является выходом устройства.A bridge impedance measuring device comprising an adjustable amplifier, an imbalance element, a constant frequency generator connected through a series-connected phase shifter and a first amplitude comparator to the first input of the phase-sensitive latch, the first amplifier, the first input of which is connected to the first terminal of the output diagonal of the bridge measuring transformer, the output of the first amplifier through the filter and the second amplitude comparator is connected to the second input zochuvstvitelnogo latch whose output is an output device.
При измерении комплексного сопротивления устройством-прототипом, например, при выполнении устройства измерения количества топлива:When measuring the complex resistance of the prototype device, for example, when performing a device for measuring the amount of fuel:
- прототип не способен выполнять измерение малого расхода топлива, так как конструктивно близко емкостные дискретные датчики в баке изделия РКТ расставить не представляется возможным;- the prototype is not able to measure low fuel consumption, as structurally close capacitive discrete sensors in the tank of the product of the RCT is not possible to arrange;
- прототип измеряет количество топлива только в условиях действия силы тяжести (перегрузки), а в условиях невесомости осуществлять измерение расхода топлива не представляется возможным.- the prototype measures the amount of fuel only under the influence of gravity (overload), and in zero gravity it is not possible to measure fuel consumption.
Таким образом, недостатком прототипа является отсутствие возможности проведения измерения комплексного сопротивления мостовой схемы в условиях невесомости, и, как следствие, измерение количества топлива в условиях невесомости, а также отсутствие возможности измерения малого расхода топлива.Thus, the disadvantage of the prototype is the inability to measure the complex resistance of the bridge circuit in zero gravity, and, as a consequence, the measurement of the amount of fuel in zero gravity, as well as the inability to measure low fuel consumption.
Задачей устройства измерения комплексного сопротивления мостовой схемы является расширение его функциональных возможностей за счет обеспечения измерения расхода топлива в невесомости и на малых расходах и повышение точности измерения.The objective of the device for measuring the complex resistance of a bridge circuit is to expand its functionality by providing measurements of fuel consumption in zero gravity and at low costs and to increase the accuracy of measurement.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве измерения комплексного сопротивления мостовой схемы, содержащем регулируемый усилитель, элемент дисбаланса, генератор постоянной частоты, подключенный через последовательно соединенные фазосдвигающее устройство и первый амплитудный компаратор к первому входу фазочувствительного фиксатора, первый усилитель, первый вход которого подключен к первой клемме выходной диагонали мостового измерительного трансформатора, при этом выход первого усилителя через фильтр и второй амплитудный компаратор подключен ко второму входу фазочувствительного фиксатора, выход которого является выходом устройства, в отличие от прототипа генератор постоянной частоты подключен через второй усилитель и трансформатор к входным клеммам входной диагонали мостового измерительного трансформатора, средние точки которого соединены и заземлены, второй вход первого усилителя подключен к второй клемме выходной диагонали мостового измерительного трансформатора, а между первым входом первого усилителя и средней точкой мостового измерительного трансформатора подключен резистор, а регулируемый усилитель и элемент дисбаланса соединены последовательно и подключены между вторым входом первого усилителя и средней точкой мостового измерительного трансформатора.The technical result is achieved due to the fact that in the device for measuring the complex resistance of a bridge circuit containing an adjustable amplifier, an imbalance element, a constant frequency generator connected through a series-connected phase-shifting device and a first amplitude comparator to the first input of the phase-sensitive latch, the first amplifier, the first input of which is connected to the first terminal of the output diagonal of the bridge measuring transformer, while the output of the first amplifier through the filter and the second the amplitude comparator is connected to the second input of the phase-sensitive latch, the output of which is the output of the device, unlike the prototype, the constant frequency generator is connected through the second amplifier and transformer to the input terminals of the input diagonal of the bridge measuring transformer, the midpoints of which are connected and grounded, the second input of the first amplifier is connected to the second terminal of the output diagonal of the bridge measuring transformer, and between the first input of the first amplifier and the midpoint of the bridge and a measuring transformer a resistor is connected, and an adjustable amplifier and an imbalance element are connected in series and connected between the second input of the first amplifier and the midpoint of the bridge measuring transformer.
Устройство измерения расхода топлива транспортного пилотируемого космического корабля, в реализации которого используется заявленное устройство, построено следующим образом. Первичным преобразователем системы измерения расхода топлива является датчик расхода (шариковый тахометрический датчик вместе с магнитной системой, выполненной в виде мостового измерительного трансформатора). При этом шариковый тахометрический датчик является измерителем малых расходов. Опыт эксплуатации грузовых и пилотируемых кораблей показал, что шариковый тахометрический датчик вместе с мостовым измерительным трансформатором подвержен механическим воздействиям. Эти механические воздействия приводят к искажению полезного сигнала с мостового измерительного трансформатора и, соответственно, временному нарушению его работоспособности, которое приводит к неправильному измерению расхода топлива. Мостовой измерительный трансформатор установлен снаружи шарикового тахометрического датчика измерения расхода топлива, вваренного в трубопровод подачи топлива к ракетным двигателям. При расходе топлива шарик начинает движение по кругу внутри улитки и, всякий раз, проходя рядом с сердечником мостового измерительного трансформатора, вносит потери в его магнитную систему. Как следствие, происходит изменение комплексных сопротивлений в сравниваемых плечах мостового измерительного трансформатора за счет изменения индуктивности обмоток моста. Комплексные сопротивления плеч мостового измерительного трансформатора изменяются в заданных пределах, попеременно переводят мостовую схему из одного неравновесного состояния в другое, проходя всякий раз состояние равновесия моста. При этом фиксация состояния равновесия мостовой схемы является выходным сигналом устройства измерения комплексного сопротивления мостовой схемы, представляющим собой фронт перехода из логического нулевого состояния в единичное или наоборот, и по которому судят об измеренном значении комплексного сопротивления мостовой схемы. В результате одного оборота шарика в улитке мостовой измерительный трансформатор дважды проходит состояние равновесия, формируя при этом единичный импульс счета, по которому судят об израсходованном количестве топлива, равном в конкретном случае 1,65 грамма. При этом длительность импульса определяется зоной действия шарика на магнитную систему мостового измерительного трансформатора. Признаки, характеризующие подключение параллельно плечу мостового измерительного трансформатора последовательно соединенных регулируемого усилителя и элемента дисбаланса, обеспечивают задание конкретного значения комплексного сопротивления мостовой схемы. Задаваемое значение измеряемого комплексного сопротивления должно быть достаточным для условий, при которых механические воздействия и нагружения на датчик, приводящие к изменению характеристик магнитной системы мостового измерительного трансформатора, обеспечило бы при движении шарика в улитке периодическое нахождение мостового измерительного трансформатора в состоянии равновесия. Этим самым, представленные выше признаки обеспечивают повышение точности измерения. При этом во время прохождения шарика рядом с сердечником мостового измерительного трансформатора осуществляется измерение комплексного сопротивления плеча путем фиксации состояния равновесия моста. А признаки, характеризующие подключение выхода генератора частоты через второй усилитель и трансформатор к клеммам входной диагонали мостового измерительного трансформатора обеспечивают выполнение сравнения фаз сигнала опорной частоты и сигнала рассогласования мостового измерительного трансформатора. Таким образом, совокупность признаков, представленных выше, повышает точность измерения комплексного сопротивления мостовой схемы и расширяет функциональные возможности устройства за счет обеспечения измерения расхода топлива в невесомости и на малых расходах.A device for measuring fuel consumption of a transported manned spacecraft, in the implementation of which the claimed device is used, is constructed as follows. The primary converter of the fuel consumption measuring system is a flow sensor (ball tachometric sensor together with a magnetic system made in the form of a bridge measuring transformer). In this case, the ball tachometric sensor is a meter of low flow. The operational experience of cargo and manned ships has shown that the ball tachometric sensor, together with the bridge measuring transformer, is subject to mechanical stress. These mechanical effects lead to a distortion of the useful signal from the bridge measuring transformer and, accordingly, to a temporary violation of its performance, which leads to incorrect measurement of fuel consumption. A bridge measuring transformer is installed outside the ball tachometric sensor for measuring fuel consumption welded into the fuel supply pipe to rocket engines. At fuel consumption, the ball begins to move in a circle inside the cochlea and, each time passing near the core of the bridge measuring transformer, introduces losses into its magnetic system. As a result, there is a change in the complex resistances in the compared arms of the bridge measuring transformer due to a change in the inductance of the bridge windings. The complex resistances of the shoulders of the bridge measuring transformer vary within specified limits, alternately transfer the bridge circuit from one nonequilibrium state to another, passing each time the equilibrium state of the bridge. In this case, the fixation of the equilibrium state of the bridge circuit is the output signal of the device for measuring the complex resistance of the bridge circuit, which is the front of the transition from a logical zero state to a unit state or vice versa, and by which the measured value of the complex resistance of the bridge circuit is judged. As a result of one turn of the ball in the cochlea, the bridge measuring transformer passes the equilibrium state twice, forming a single counting pulse, which judges the spent fuel amount, which is equal to 1.65 grams in a particular case. In this case, the pulse duration is determined by the zone of action of the ball on the magnetic system of the bridge measuring transformer. The signs characterizing the connection of a series-connected adjustable amplifier and an imbalance element parallel to the shoulder of the bridge measuring transformer provide a specific value of the complex resistance of the bridge circuit. The set value of the measured complex resistance should be sufficient for conditions under which mechanical stresses and loads on the sensor, leading to a change in the characteristics of the magnetic system of the bridge measuring transformer, would ensure that the bridge measuring transformer is in equilibrium when the ball moves in the cochlea. Thereby, the above features provide improved measurement accuracy. Moreover, during the passage of the ball near the core of the bridge measuring transformer, the complex shoulder resistance is measured by fixing the equilibrium state of the bridge. And the signs characterizing the connection of the output of the frequency generator through the second amplifier and transformer to the input diagonal terminals of the bridge measuring transformer provide a comparison of the phases of the reference frequency signal and the mismatch signal of the bridge measuring transformer. Thus, the set of features presented above increases the accuracy of measuring the complex resistance of the bridge circuit and expands the functionality of the device by providing measurements of fuel consumption in zero gravity and at low costs.
На фиг. 1 представлена функциональная схема одного из вариантов устройства измерения комплексного сопротивления мостовой схемы.In FIG. 1 is a functional diagram of one embodiment of a device for measuring the complex resistance of a bridge circuit.
На фиг. 2 представлены временные диаграммы функционирования устройства измерения комплексного сопротивления мостовой схемы, где:In FIG. 2 shows the timing diagrams of the functioning of the device for measuring the complex resistance of the bridge circuit, where:
а) ток генератора постоянной частоты;a) current generator constant frequency;
б) токи плечевые мостовой схемы;b) currents of the shoulder bridge circuit;
в) ток сигнала разности мостовой схемы;c) the current signal of the difference of the bridge circuit;
г) ток опорных импульсов, полученный путем преобразования тока сигнала генератора постоянной частоты в первом амплитудном компараторе;g) the current reference pulses obtained by converting the current signal of a constant frequency generator in the first amplitude comparator;
д) ток импульсов разности, полученный путем преобразования тока сигнала разности во втором амплитудном компараторе;d) the current of the difference pulses obtained by converting the current of the difference signal in the second amplitude comparator;
е) ток импульсов счета датчика расхода, сформированный фазочувствительным фиксатором.e) the pulse current of the counts of the flow sensor, formed by a phase-sensitive latch.
На диаграммах согласно фиг. 2 показана зона действия шарика.In the diagrams of FIG. 2 shows the ball coverage.
Сущность заявленного устройства поясним на примере его реализации в системе измерения расхода топлива ТГК «Прогресс» и ТПК «Союз». В состав системы измерения расхода топлива входят несколько датчиков расхода (ДР) и электронный формирователь импульсов расхода (ЭФИР). ДР выполнен в виде шарикового тахометрического датчика и мостового измерительного трансформатора, сердечник которого конструктивно касается улитки датчика, в которой по кругу при подаче топлива движется шарик.We will explain the essence of the claimed device by the example of its implementation in the fuel consumption measurement system of TGK Progress and TPK Soyuz. The fuel consumption measuring system includes several flow sensors (DR) and an electronic flow pulse shaper (EFIR). DR is made in the form of a ball tachometric sensor and a bridge measuring transformer, the core of which is structurally tangent to the sensor coil, in which the ball moves in a circle around the fuel supply.
Устройство согласно фиг. 1 содержит генератор 1 постоянной частоты, регулируемый 2 усилитель, элемент 3 дисбаланса, фазосдвигающее 4 устройство, первый амплитудный 5 компаратор, фазочувствительный 6 фиксатор, первый усилитель 7, мостовой измерительный трансформатор 8, фильтр 9, второй амплитудный 10 компаратор, второй усилитель 11, трансформатор 12, резистор 13, шариковый 14 тахометрический датчик, датчик 15 расхода. Причем в мостовом измерительном трансформаторе 8 обозначены первая выходная I и вторая выходная II обмотки выходной диагонали.The device according to FIG. 1 contains a
Устройство согласно фиг. 1 содержит генератор 1 постоянной частоты, подключенный через второй усилитель 11 и трансформатор 12 к входной диагонали мостового измерительного трансформатора 8. Выходная диагональ мостового измерительного трансформатора подключена на вход усилителя 7, выход которого через последовательно соединенные фильтр 9 и второй амплитудный 10 компаратор подключен к одному из входов фазочувствительного 6 фиксатора. Кроме того, генератор 1 постоянной частоты подключен через последовательно соединенные фазосдвигающее 4 устройство и первый амплитудный 5 компаратор к другому входу фазочувствительного 6 фиксатора, выход которого является выходом устройства. Причем в выходой диагонали мостового измерительного трансформатора параллельно одному из плеч мостовой схемы подключен резистор 13, а параллельно другому плечу подключены последовательно соединенные регулируемый 2 усилитель и элемент 3 дисбаланса. Мостовой измерительный трансформатор 8 и шариковый 14 тахометрический датчик образуют датчик 15 расхода.The device according to FIG. 1 contains a
В исходном положении системы измерения расхода топлива шарик ДР может находиться в любом месте улитки, в которой движется шарик при подаче топлива. При подаче топлива к ракетным двигателям шарик начинает вращаться с частотой от 80 до 100 Гц. При вращении шарика в датчике возникает зона, при движении в которой шарик вносит изменения в магнитную систему мостового измерительного трансформатора. Мостовой измерительный трансформатор настроен таким образом, что внесенные шариком изменения в магнитную систему переводят мостовой измерительный трансформатор из одного неравновесного состояния в другое, при этом всякий раз проходя состояние равновесия мостовой схемы. Таким образом, в двух точках при входе и выходе из зоны действия шарика (см. фиг. 1, фиг. 2) мостовая измерительная схема находится в состоянии равновесия. При формулировании признаков изобретения учитывалось свойство мостовой измерительной схемы, согласно которому при прохождении положения равновесия фаза несущей частоты разностного сигнала изменяется на 180°. Выходные обмотки мостового измерительного трансформатора, составляющие плечи мостовой схемы и подключенные на вход усилителя, включены встречно. Соответственно плечевые комплексные токи, пропорциональные плечевым сопротивлениям обмоток, вычитаются. По результатам соотношения плечевых комплексных токов, пропорциональным плечевым сопротивлениям мостового измерительного трансформатора, формируется разностный ток, поступающий на вход усилителя 7 для выполнения измерения комплексного сопротивления.In the initial position of the fuel consumption measurement system, the DR ball can be located anywhere in the cochlea in which the ball moves when fuel is supplied. When fuel is supplied to rocket engines, the ball begins to rotate at a frequency of 80 to 100 Hz. When the ball rotates, a zone appears in the sensor, when moving, the ball makes changes to the magnetic system of the bridge measuring transformer. The bridge measuring transformer is configured in such a way that the changes made by the ball to the magnetic system transfer the bridge measuring transformer from one nonequilibrium state to another, while each time passing through the equilibrium state of the bridge circuit. Thus, at two points at the entrance and exit of the ball (see Fig. 1, Fig. 2), the bridge measuring circuit is in equilibrium. When formulating the features of the invention, the property of the bridge measuring circuit was taken into account, according to which, when passing the equilibrium position, the phase of the carrier frequency of the difference signal changes by 180 °. The output windings of the bridge measuring transformer, comprising the shoulders of the bridge circuit and connected to the input of the amplifier, are turned on in the opposite direction. Accordingly, the shoulder complex currents proportional to the shoulder resistance of the windings are subtracted. According to the results of the ratio of the shoulder complex currents proportional to the shoulder resistances of the bridge measuring transformer, a differential current is generated that is input to the
Генератор 1 постоянной частоты предназначен для питания мостового 8 измерительного трансформатора переменным током, подача которого осуществляется через второй усилитель 11 и трансформатор 12.The
На временной диаграмме фиг. 2а представлен ток генератора постоянной частоты, который описывается выражениемIn the timing diagram of FIG. 2a shows the current of a constant frequency generator, which is described by the expression
где ψ - фазовый сдвиг тока, в конкретном случае равный нулю.where ψ is the phase shift of the current, in the specific case equal to zero.
На временной диаграмме фиг. 2б представлены плечевые токи, пропорциональные плечевым комплексным сопротивлениям. Причем мостовой измерительный трансформатор настраивается таким образом, что он находится в неравновесном состоянии, когда шарик находится либо вне зоны действия, либо в зоне действия. Состояние равновесия мостовой измерительный трансформатор достигает в моменты входа и выхода из зоны действия шарика. В первом случае комплексное сопротивление первой выходной обмотки мостового измерительного трансформатора больше, чем комплексное сопротивление второй выходной обмотки. Во втором случае, когда шарик находится в зоне действия, наоборот, комплексное сопротивление первой выходной обмотки мостового измерительного трансформатора меньше, чем комплексное сопротивление второй выходной обмотки. Вышеописанное состояние мостового измерительного трансформатора достигается соотношением витков обмоток, а также подстройкой, которая осуществляется резистором 13 для первой обмотки трансформатора и последовательно соединенными регулируемым 2 усилителем и элементом 3 дисбаланса для второй обмотки трансформатора. В качестве элемента дисбаланса может быть использован резистор, а в качестве регулируемого усилителя может быть использован цифро-аналоговый преобразователь, позволяющий обеспечить точную настройку мостового измерительного трансформатора на конкретное значение комплексного сопротивления, которое будет измерено при вхождении шарика в зону действия путем фиксации состояния равновесия моста. Таким образом, признаки, обеспечивающие подключение ко второй выходной обмотке выходной диагонали моста последовательно соединенных регулируемого усилителя и элемента дисбаланса, обеспечивают конкретное задание комплексного сопротивления мостовой схемы.In the timing diagram of FIG. 2b shows brachial currents proportional to brachial complex resistances. Moreover, the bridge measuring transformer is configured in such a way that it is in a non-equilibrium state when the ball is either out of range or in range. The bridge transformer reaches equilibrium at the moments of entry and exit of the ball. In the first case, the complex resistance of the first output winding of the bridge measuring transformer is greater than the complex resistance of the second output winding. In the second case, when the ball is in range, on the contrary, the complex resistance of the first output winding of the bridge measuring transformer is less than the complex resistance of the second output winding. The above-described state of the bridge measuring transformer is achieved by the ratio of the turns of the windings, as well as the adjustment, which is carried out by the resistor 13 for the first winding of the transformer and connected in series with an adjustable 2 amplifier and an
Мостовой измерительный трансформатор выполнен секционно, первые и вторые обмотки входных и выходных диагоналей трансформатора намотаны на разные секции. Причем сердечник трансформатора касается улитки датчика, в которой движется шарик при подаче топлива к двигателям.The bridge measuring transformer is made in sections, the first and second windings of the input and output diagonals of the transformer are wound into different sections. Moreover, the core of the transformer touches the scroll of the sensor, in which the ball moves when fuel is supplied to the engines.
Во время подачи топлива шарик приходит в движение по улитке и, попадая в зону действия, вносит потери в магнитную систему мостового измерительного трансформатора. При этом увеличивается индуктивность второй обмотки и, соответственно, увеличивается ее комплексное сопротивление. На фиг. 2 вертикальными линиями выделена зона действия шарика при движении в улитке во время подачи топлива. На временной диаграмме фиг. 2в представлен ток сигнала разности. Причем вне зоны действия комплексное сопротивление первой обмотки выходной диагонали моста больше и фаза сигнала разности совпадает с фазой тока второй обмотки. В зоне действия шарика комплексное сопротивление второй обмотки больше, чем первой, поэтому фаза сигнала разности изменяется на 180° и совпадает с фазой тока первой обмотки выходной диагонали моста.During the fuel supply, the ball moves along the cochlea and, falling into the coverage area, introduces losses into the magnetic system of the bridge measuring transformer. In this case, the inductance of the second winding increases and, accordingly, its complex resistance increases. In FIG. 2 vertical lines indicate the area of action of the ball when moving in the cochlea during fuel supply. In the timing diagram of FIG. 2c shows the current of the difference signal. Moreover, outside the coverage area, the complex resistance of the first winding of the output diagonal of the bridge is greater and the phase of the difference signal coincides with the phase of the current of the second winding. In the area of the ball, the complex resistance of the second winding is greater than the first, so the phase of the difference signal changes by 180 ° and coincides with the phase of the current of the first winding of the output diagonal of the bridge.
Токи, сформированные в плечах мостового измерительного трансформатора I1, I2, изменяются пропорционально изменению плечевых сопротивлений, значение которых зависит от положения шарика в датчике расхода.The currents formed in the shoulders of the bridge measuring transformer I 1 , I 2 change in proportion to the change in shoulder resistance, the value of which depends on the position of the ball in the flow sensor.
Ток сигнала разности моста определяется выражениемThe signal current of the bridge difference is determined by the expression
временная диаграмма которого представлена на фиг. 2в.the timing diagram of which is shown in FIG. 2c.
Измерение комплексного сопротивления мостового измерительного трансформатора осуществляется путем фиксации момента изменения фазы сигнала разности моста и проходит следующим образом.The measurement of the complex resistance of the bridge measuring transformer is carried out by fixing the moment of phase change of the signal of the bridge difference and proceeds as follows.
Формирование тока сигнала разности осуществляется вычитанием модулей и фаз сравниваемых токов встречновключенных плечевых обмоток в выходной диагонали трансформатора 8. Аналитически ток сигнала разности можно представить следующим выражением.The formation of the difference signal current is carried out by subtracting the modules and phases of the compared currents of the on-connected shoulder windings in the output diagonal of the
Сигнал разности на диаграмме согласно фиг. 2в до первой временной метки tP и за второй временной меткой равновесия моста находится в фазе с сигналом генератора постоянной частоты (фиг. 2а), а между первой и второй метками равновесия моста сигнал разности находится в противофазе с сигналом генератора постоянной частоты. Сигнал с выхода генератора тока поступает на вход фазосдвигающего 4 устройства, в котором его фаза сдвигается на 90°. Это делается для обеспечения запаса по фазе на 90° при сравнении фаз тока сигнала разности и тока генератора постоянной частоты.The difference signal in the diagram according to FIG. 2c, before the first time mark t P and behind the second time mark the equilibrium of the bridge is in phase with the signal of the constant frequency generator (Fig. 2a), and between the first and second marks of equilibrium of the bridge the difference signal is in phase with the signal of the constant frequency generator. The signal from the output of the current generator is fed to the input of the
Ток сигнала разности с измеренной фазой с выходной диагонали мостовой 8 схемы поступает на вход первого усилителя 7, где осуществляется его усиление с заданным коэффициентом. С выхода усилителя 7 ток сигнала разности поступает в фильтр 9, где сигнал фильтруется от помех, создаваемых другими бортовыми потребителями космического аппарата. Так как фильтр 9 является апериодическим звеном, которому присуща временная задержка τ, то ток сигнала разности с выхода фильтра 9 будет иметь некоторый фазовый сдвиг, который нежелателен для дальнейшего преобразования тока сигнала разности, но учтен при сдвиге по фазе на 90° в фазосдвигающем 4 устройстве. Таким образом, ток сигнала разности с выхода фильтра 9 и ток сигнала постоянной частоты с выхода фазосдвигающего 4 устройства остаются перед операцией сравнения фаз взаимно ортогональными. Учитывая, что при дальнейшей обработке указанных сигналов заявленное устройство использует информацию только о состоянии их фазовых сдвигов, то они преобразуются в дискретные сигналы. Для этой цели сигнал генератора постоянной частоты с выхода фазосдвигающего 4 устройства и сигнал разности с выхода фильтра 9 подают соответственно на первый 5 и второй 10 амплитудные компараторы. Амплитудные 5 и 10 компараторы преобразуют аналоговый синусоидальный сигнал в дискретный. Например, если амплитуда синусоидального сигнала отрицательна, то это соответствует логическому нулю, и если амплитуда синусоидального сигнала положительна, то это соответствует логической единице. Таким образом, в первом амплитудном 5 компараторе ток генератора постоянной частоты преобразуется в последовательность опорных импульсов согласно диаграмме фиг. 2г, во втором амплитудном 10 компараторе ток сигнала разности преобразуется в последовательность импульсов разности, представленную на диаграмме фиг. 2д. Причем последовательность прямоугольных импульсов сигнала разности сдвинута относительно последовательности прямоугольных опорных импульсов по фазе на 90°. Обе последовательности, содержащие информацию о фазах входных аналоговых сигналов, с выходов амплитудных 5 и 10 компараторов поступают на входы фазочувствительного 6 фиксатора для сравнения фаз. Фазочувствительный 6 фиксатор может быть выполнен в виде динамического D-триггера, на D-вход которого подается последовательность импульсов сигналов разности, содержащая информацию о фазе сигнала разности, а на счетный вход - последовательность опорных импульсов, содержащая информацию о фазе сигнала генератора постоянной частоты. Из диаграмм согласно фиг. 2г и фиг. 2д (до меток равновесия мостовой схемы tP) следует, что переднему фронту опорного импульса соответствует скважность последовательности импульсов сигнала разности, т.е. состояние логического нуля. Результатом сравнения фаз последовательностей прямоугольных импульсов является состояние логического нуля, что соответствует диаграмме фиг. 2е. Так как фазочувствительный 6 фиксатор выполнен в виде динамического D-триггера, то результат сравнения фаз по переднему фронту импульса фиксируется в триггере 6 в виде логического нуля и на каждом опорном импульсе генератора постоянной частоты. При выходе из зоны действия шарика импульс разности принимает значение логической единицы. Тогда с очередным опорным импульсом (см. фиг. 2г, д) импульс счета принимает значение логической единицы согласно диаграмме фиг. 2е.The current of the difference signal with the measured phase from the output diagonal of the
Используемая литератураUsed Books
1. «Способ измерения параметров трехэлементных двухполюсников частотно-независимыми мостами переменного тока», патент РФ №2144196, кл. G01R 17/10, 27/02.1. "A method for measuring the parameters of three-element two-terminal circuits by frequency-independent bridges of alternating current", RF patent No. 2144196, cl. G01R 17/10, 27/02.
2. «Устройство для измерения электрической емкости», патент РФ №2186402, кл. G01F 27/02, 17/12, опубл. 27.07.2002.2. “Device for measuring electric capacity”, RF patent No. 2186402, class. G01F 27/02, 17/12, publ. 07/27/2002.
3. Балакин С.В., Дывак А.Н., Хачатуров Я.В. "Способ измерения комплексного сопротивления мостовой схемы с тесной индуктивной связью и устройство для его осуществления". Патент РФ №2224261, 20.02.2004, бюл. №5.3. Balakin S.V., Dyvak A.N., Khachaturov Y. V. "A method of measuring the complex resistance of a bridge circuit with close inductive coupling and a device for its implementation." RF patent №2224261, 02.20.2004, bull. No. 5.
4. Л.А. Бессонов. Теоретические основы электротехники. Изд. «Высшая школа», Москва - 1973, с. 149.4. L.A. Bessonov. Theoretical foundations of electrical engineering. Ed. Higher School, Moscow - 1973, p. 149.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014137371/28A RU2589273C2 (en) | 2014-09-15 | 2014-09-15 | Device for measuring complex resistance of bridge circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014137371/28A RU2589273C2 (en) | 2014-09-15 | 2014-09-15 | Device for measuring complex resistance of bridge circuit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014137371A RU2014137371A (en) | 2016-04-10 |
RU2589273C2 true RU2589273C2 (en) | 2016-07-10 |
Family
ID=55647477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014137371/28A RU2589273C2 (en) | 2014-09-15 | 2014-09-15 | Device for measuring complex resistance of bridge circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2589273C2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3992665A (en) * | 1973-09-10 | 1976-11-16 | Preikschat F K | Electrical impedance measuring apparatus |
US5067820A (en) * | 1990-06-19 | 1991-11-26 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Radionuclide calorimeter system |
RU2186402C2 (en) * | 2000-09-18 | 2002-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АНТЕХ" | Device measuring electric capacitance |
RU2224261C1 (en) * | 2002-06-13 | 2004-02-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П.Королева" | Procedure measuring complex impedance of bridge circuit with close inductive coupling and facility for its implementation |
RU2262668C2 (en) * | 2003-10-01 | 2005-10-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпороация "Энергия" им. С.П. Королева" | Device for measuring level of dielectric matter |
RU2506625C1 (en) * | 2013-01-09 | 2014-02-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Device for automated control of semiconductor elements of bridge rectifier |
-
2014
- 2014-09-15 RU RU2014137371/28A patent/RU2589273C2/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3992665A (en) * | 1973-09-10 | 1976-11-16 | Preikschat F K | Electrical impedance measuring apparatus |
US5067820A (en) * | 1990-06-19 | 1991-11-26 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Radionuclide calorimeter system |
RU2186402C2 (en) * | 2000-09-18 | 2002-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АНТЕХ" | Device measuring electric capacitance |
RU2224261C1 (en) * | 2002-06-13 | 2004-02-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П.Королева" | Procedure measuring complex impedance of bridge circuit with close inductive coupling and facility for its implementation |
RU2262668C2 (en) * | 2003-10-01 | 2005-10-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпороация "Энергия" им. С.П. Королева" | Device for measuring level of dielectric matter |
RU2506625C1 (en) * | 2013-01-09 | 2014-02-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Device for automated control of semiconductor elements of bridge rectifier |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014137371A (en) | 2016-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101806832B (en) | Measuring method for frequencies of low-frequency signals | |
CN108415089B (en) | A kind of oil liquid metallic particles detection device | |
CN101949683B (en) | Eddy current displacement detection method | |
CN104267244B (en) | A kind of integration ratio circuit and the impedance measurement method based on integration ratio circuit | |
CN110865238B (en) | Alternating current resistance measurement method and device based on quasi-harmonic model sampling algorithm | |
EP2397864A1 (en) | Electricity meter and method for determining a quantity | |
RU2589273C2 (en) | Device for measuring complex resistance of bridge circuit | |
RU2447452C1 (en) | Bridge circuit for measuring parameters of two-terminal devices | |
RU2445584C1 (en) | Dielectric substance level measuring device | |
EP3093624B1 (en) | Self-calibrating lvdt transformer demodulator | |
CN107210691B (en) | The angular error means for correcting of position detector and angular error bearing calibration | |
RU2626071C1 (en) | Method for providing linearity of pendulous accelerometer scale coefficient of compensation type | |
RU2376608C1 (en) | Bridge metre of parametres of two-terminal devices | |
Han et al. | Precise measurement of the inductance and resistance of a pulsed field magnet based on digital lock-in technique | |
RU2461013C1 (en) | Bridge circuit for measuring parameters of two-terminal devices | |
RU2471197C2 (en) | Bridge measuring device for measuring parameters of two-terminal devices | |
RU2631540C1 (en) | Bridge meter of n-element two-pole parameters | |
RU199110U1 (en) | Information signal generator of a fluxgate magnetometer | |
RU2591877C2 (en) | Bridge measuring device for measuring parameters of two-terminal circuits | |
RU2569043C2 (en) | Bridge meter of two-terminal circuit parameters | |
CN109839610A (en) | Helmholtz coil constant exchange calibration system and method based on orthogonality principle | |
Peredelskiy et al. | Reduction of influence of sensor communication lines in data collection and preprocessing units | |
RU2461011C1 (en) | Bridge circuit for measuring parameters of two-terminal devices | |
RU2229141C1 (en) | Meter measuring parameters of two-terminal networks | |
RU2645840C1 (en) | Device for measuring strength of constant magnetic field based on flux-gate transmitter |