SU1495734A1

SU1495734A1 - Устройство дл измерени переменного электрического пол

Info

Publication number: SU1495734A1
Application number: SU874212114A
Authority: SU
Inventors: Евгений Федорович Зимин; Андрей Германович Иванов; Олег Владимирович Коробков; Всеволод Николаевич Кудин; Владимир Александрович Кузовкин
Original assignee: Московский энергетический институт
Priority date: 1987-03-20
Filing date: 1987-03-20
Publication date: 1989-07-23

Abstract

Изобретение относитс к области технической физики и электроизмерительной техники. Целью изобретени вл етс повышение точности измерений переменного электрического пол в любых изотропных средах в услови х неопределенной временной зависимости от электрофизических параметров. Провод тс дополнительные измерени сигналов от источника калиброванного тока на двух частотах. Это позвол ет учесть погрешность, которую вносит собственна комплексна проводимость датчика. 3 ил.

Description

Изобретение относитс к технической- физике и электроизмерительной технике, а иМ енно к устройствам дл измерени переменных электрических полей в любых средах прц отсутствии априорной информации об их электрофизических параметрах.

Целью изобретени вл етс повьшение точности измерений переменного электрического пол в любых изотропных средах с любыми границами разде-а ла сред в услови х неопределенной зависимости их электрофизических параметров .

На фиго показана обща схема устройства дл измерени переменного электрического пол ; на фиг.2 и 3 - эквивалентные схемы замещени входной цепи устройства.

Устройство содержит первичный преобразователь 1, согласующее устройство 2, источник 3 калиброванного тока, предварительный усилитель 4, узкополосные фильтры 5 и 6, сумматор 7, параллельный сумматор 8, узкополосный перестраиваемый фильтр 9 и регистратор 10.

Устройство работает следующим образом

Напр женность измер емого переменного электрического пол можно определить при помощи выражени .

,, УййХ. п + 21ч

Ь-- т у J

°

(1)

где и„ - выходное напр жение нена oblx

груженного датчика; выходное сопротивление датчика;

коэффициент преобразовани ненагруженного датчика;

выходное сопротивление согласующего устройства. Выходное сопротивление датчика в общем случае вл етс комплексным.

3- 1. Z .. 4

;о ел

САЭ N

31

т.е. имеет действительную и.мнимую части. Если в качестве датчика используютс два Д13мерительных электрода , то его выходное сопротивление носит емкостной характер, т.е. содер- жит действительную резистивную (Ra) и емкостную (Сд) части. Таким образом , при измерении напр женности электрического пол неизвестными в- л ютс измер емое поле Е, резистив- на составл юща выходного сопротивлени датчика и его емкость (индуктивность ). Выходное сопротивление датчика зависит не только от его конструкции, но и от электрофизических параметров среды. Дл определени трех неизвестных параметров требуетс как минимум три измерени . Источник калиброванного тока выдает калиброванные сигналы значени тока на двух частотах (0ц и Qg . Нижн GO ц и верхн СО, частоты выбираютс на

границах частотного диапазона исследуемого сигнала. Напр жение на входных зажимах предварительного усилител равно

U,(t) (t)U2(t)4-U2(t),(2)

и

1C

30

- напр жение от внешнего

измер емого пол ,(t) - напр жение от калиброванного источника тока на нижней частоте W ; U,j - напр жение от калибро- 35 ванного источника тока на верхней частоте «6

Узкополосный фильтр 5 настроен на 40 тоту сОц , а узкополосный, фильтр на частоту сОц. Напр жени на . ах регистратора 10 соответственравны

A К. К 5- и,„„|45

Ue Кб- (3)

j, К4- Kg Kg- (Uj-Kg- К X

iWM б т ZQ ь ) К - коэффициент усилени предварительного усилител ; 50 g,Kg - коэффициенты передачи и

фильтров Ф1 и Ф2 на частотах Сл)ц и сОц соответственно;

Kj - коэффициент передачи сум- 55 матора;

Kg - коэффициент передачи параллельного сумматора;

Q 0

5

0

5

Kg - коэффициент передачи блока 9. При выполнении услови

KS получим

KT Kg. К, 1

U. К,- Kg к,- U,,(t),

(4)

с 4 В

т.е. на входах решающего устройства при этом имеем три напр жени , пропорциональные и(, ll,g и . Это равносильно проведению трех измерений . Зна напр жени U, U и U на входах регистратора, можно определить метрологические параметры датчика и напр женность внешнего электрического пол .

Далее привод тс выражени дл датчика, имеющего емкостный характер и напр женность измер емого пол , дл случа , когда в качестве согласующего устройства используетс согласующее сопротивление Кц, и дл случа , когда в качестве согласующего устройства используетс согласующий трансформатор.

На фиг.2 показана эквивалентна схема замещени входной цепи устройства , в котором датчик нагружен на активное сопротивление Кц. Измерив Uft, иg на входах регистратора и зна и Ijjg, можно определить проводимость Ga и емкость датчика Со в паff „о

раллельнои схеме замещени выходного сопротивлени датчика

4.6 Рн-С0,(3е- СилЬэ со . ,,, G 1.-- (5).

Г -

С. -Л| --- - ;

N

RH Icon- .

,

Ii.5. .

(7)

де G „ --;

Рн

и.

оан действующее значение тока калиброванного источника тока на частоте } -106 действующее значение тока калиброванного источника тока на частоте tO g, если входна проводимость предварительного усилител много меньше 1/Е„, Напр женность измер емого пол в соответствии с (1) можно определить при помощи выражени

l

к. К,

. KG,+G H2 J:U CjG +

где СО частота, на которой производитс измерение Е. На фиГоЗ приведена эквивалентна схема замещени ; входной цепи устройства , в котором в качестве согласующего устройства используетс согласующий трансформатор с коэффициентом трансформации п. Дл этой схемы выражени дл определени параметров датчика имеют вид

)

4957346

метров сред на точность измерений. Кроме того, предлагаемое устройство в отличие от известного позвол ет получить непрерывную и оперативную информацию об измер емом электрическом поле и вл етс достаточно простым, Дл его реализации не требуетс разработка сложных устройств и блоков, т.е. предлагаемое устройство обеспечивает как экономическую, так и техническую эффективность при производстве измерений.

10

„ 1 Ь Ср1: « и1Р 1Р„1+СО -СО„

L.Qe GOM 1 COt-0, .

G

(Со нЬС )

(10) (11)

3

де GI L

G - G,

(10) (11)

п

|1 . 11, - индуктивность первичной обп

мотки трансформатора;

-коэффициент трансформации трансформатора;

-входна проводимость предварительного усилител .

Выражение дл определени измер го электрического пол в соответии с (I) имеет вид

1

Ue

К,

Kg Kg П COL

(

ГыЧ сЧ оЧс-1/,,,,

i-Gi(3-cT- - 2)

35 ходы узкополосных фильтров соединены с входами сумматора и первыми двум входами регистратора, выход сумматора соединен с инвертирующим входом параллельного сумматора, выход кото 9

Использование изобретени позвол ет повысить точность и достоверность измерений напр женности электрическо- 40 рого через перестраиваемый узкополос- го пол в натурных услови х, исклю- ный фильтр соединен с третьим входом чить вли ние электрофизических пара- регистратора.

20

25

Claims

15 Формула изобретени

Устройство дл измерени переменного электрического пол , включающее первичный преобразователь, подключенный через согласующее устройство к предварительному усилителю, источник переменного калиброванного тока и регистратор, отличающеес тем, что, с целью повьше- ни точности измерений, оно дополнительно содержит два узкополосных фильтра, сумматор, параллельный сумматор , перестраиваемый узкополосный фильтр, причем выход источника ка30 либрованного тока соединен с входом предварительного усилител , выход которого соединен с входами двух- узкополосных фильтров и неинвертирующим входом параллельного сумматора вы35 ходы узкополосных фильтров соединены с входами сумматора и первыми двум входами регистратора, выход сумматора соединен с инвертирующим входом параллельного сумматора, выход кото 40 рого через перестраиваемый узкополос- ный фильтр соединен с третьим входом регистратора.

фиг. 2.

фаг.З

U;,

л

UL