SU290224A1

SU290224A1 - DIGITAL CURRENT AMMETER

Info

Publication number: SU290224A1
Application number: SU1350230A
Authority: SU
Original assignee: С. С. Баталии, В. В. Екатеринин , В. М. Ткачук Институт дерной физики Казахской ССР; П. , сКмп; Бг.Ио Ека

Description

Изобретение относитс к области электроизмерительной техники и может быть использовано дл ирецизионных измерении посто нного тока.The invention relates to the field of electrical measuring equipment and can be used for accurate measurements of direct current.

Известные цифровые амперметры носто нного тока, содержащие датчик дерного магнитното резонанса (ЯМР), измерительную цепь ЯМР, индикатор резонанса, цифровое устройство дл измерени частоты ЯМР, смеситель и генератор, не обладают достаточно высокими быстродействием и точностью измерени .Known digital current ammeters containing a nuclear magnetic resonance (NMR) sensor, an NMR measuring circuit, a resonance indicator, a digital device for measuring the NMR frequency, a mixer, and a generator do not have a sufficiently high speed and accuracy of measurement.

Повышение быстродейс1ви н точности пзмерени описываемого амперметра достигаетс тем, что он снабжен осуществл ющим синхронизацию диапазонного генератора, ПРтающего датчик ЯМР, синтезатором, вход которого подключен к выходу устройства автоматической перестройки частоты синтезатора, причем один вход устройства автоматической нерестройки частоты синтезатора .подсоединен через преобразователь «аналог - код и след щую систему к датчику ЯМР, а другой - через преобразователи «аналог - код, «ток - напр жение и «ток - магнитное поле к niporpaMMHOMy устройству, унравл ющему преобразовател ми «аналог - код л устройством автоматической перестройки частоты синтезатора.Improving the speed of accuracy of the measurement of the described ammeter is achieved by the fact that it is equipped with synchronizing a band oscillator; the code and the tracking system to the NMR sensor, and the other through converters analog-code, current-voltage and current-magnetic field to niporpa MMHOMy device that converts transducers “analogue - code l device automatic frequency tuning of the synthesizer.

сываемого амиерметра, тде / - программное устройство, 2 - преобразователь «ток-магнитное поле, 3 - преобразователь «ток - напр жение, 4 - магнит, 5 - датчик ЯМР, 5 - след ща система ЯМР, 7 - дианазонный си1нхроииз 1рованный генератор, cS - синтезатор частоты, 9 -10 - преобразователи «аналог - код, 11 - устройство нндикацнп и управлени частотой синтезатора .an ammeter, tde / - software device, 2 - transducer, current-magnetic field, 3 - transducer, current - voltage, 4 - magnet, 5 - NMR sensor, 5 - tracking NMR system, 7 - dianzone synchronous generator, cS is a frequency synthesizer, 9 -10 are analog-to-code converters, 11 is an indicator and frequency control of the synthesizer.

Цифровой амперметр посто нного тока работает следующим образом. Измер емый ток /л через nporpaiMMHoe устройство 1 поступает в катушки преобразовател 2 «ток - магнитное поле и далее на преооразователь 3 «ток - напр жение.The digital DC ammeter operates as follows. The measured current / l through nporpaiMMHoe device 1 enters the coils of the transducer 2 "current - magnetic field and then to the converter 3" current - voltage.

Катушки преобразовател 2 «ток - магнитное поле расположены в зазоре магнита 4 совместно с датчиком 5 ЯМР, соединенного со след щей системой 6 ЯМР. Высокочастотное напр жение на датчик J ЯМР подаетс от диапазонного синхронизированного генератора 7, сигнал синхронизации поступает с синтезатора 8.The coils of the current transducer 2 - magnetic field are located in the gap of magnet 4 together with a 5 NMR sensor connected to a tracking system 6 NMR. The high frequency voltage to the sensor J NMR is supplied from a synchronized band generator 7, the synchronization signal is supplied from the synthesizer 8.

Одновременно выходной сигнал след щей системы 6 ЯМР поступает на преобразователь 10 «аналог - код, информаци с которого управл ет соответствующими разр дами устройства 11 индикации и управлени частотой синтезатора.At the same time, the output signal of the NMR servo system 6 is fed to a 10 "analogue converter - a code, information from which controls the corresponding bits of the display and frequency control device 11 of the synthesizer.

Программное устройство / вырабатывает сигналы управлени дл преобразовател 9 и 10 «аналог - код и устройства 11, определ тактовую частоту переключени синтезатора 5. Грубое изменение частоты синтезатора 8, пропорциональной измер емому току /.,; производитс по пр мой (инвариантной) петле регулировани : ток через преобразователь 2 поступает на преобразователь 3 «гок - нанр жение , с выхода которого сигнал нодаетс на преобразователь 9 «аналог - код и через устройство // индикации и управлени на переключение наивысших разр дов синтезатора 8 (число разр дов может быть равно 3-4). Одновременно сигнал с преобразовател 3 осуществл ет предваригельную перестройку контура синхронизируемого генератора 7 с целью удержани его в зоне синхронн:зации от синтезатора 8. Введение синхронизируемого диапазонного генератора необходимо , чтобы исключить вли ние на след щ ю систему () ЯМР пропадани частоты с вьусоДа синтезатора 8 нрк переключений его частоты.The software device / generates control signals for the converter 9 and 10 "analogue - code and devices 11, determines the switching frequency of the synthesizer 5. A coarse change in the frequency of the synthesizer 8 proportional to the measured current /.,; produced by a direct (invariant) control loop: the current through converter 2 is fed to converter 3 "go - voltage, from the output of which the signal is sent to converter 9" analog - code and through the display / control device // to switch the highest bits of the synthesizer 8 (the number of bits can be 3-4). At the same time, the signal from converter 3 carries out preliminary adjustment of the circuit of the synchronized generator 7 in order to keep it in synchronization zone from the synthesizer 8. The introduction of the synchronized range generator is necessary to eliminate the effect on the tracking system () NMR of the frequency pro- sis of the synthesizer 8 nrk switching its frequency.

Ток 1х в преобразователе 2 создает дополнительное поле , где к - коэфф ИЦ 1ент преобразовани . Условие дерного магнитного резонанса занпсываетс в виде f/o , где UQ - частота дианазонного синхронизируемого генератора 7, задаваема синхронизатором 8 и поступающа на датчик 5 ЯМР; у - гиромагнитное отношение дер, примен емых в датчике 5 ЯМР; HQ - поле вспомогательного магнита 4, дл создани необходимого превышени сигнала ЯМР над шумом. При отсутстваи тока /:v генерируема синтезатором 8 частота определ етс полем Яо и задаетс включением соответствующих «грубых разр дов устройства //. Точна установка частоты, соответствующей вьшолнению резонансных -условий :в датчике 5 ЯМР нри лоле Яр, осуществл етс след щей системой 6 Я-МР автоматически.Current 1x in converter 2 creates an additional field, where k is the coefficient of the IC 1ent conversion. The condition of nuclear magnetic resonance is captured in the form of f / o, where UQ is the frequency of the clockwise synchronized oscillator 7, defined by the synchronizer 8 and fed to the 5 NMR sensor; y is the gyromagnetic ratio of der used in the 5 NMR sensor; HQ is the auxiliary magnet field 4, to create the required NMR signal over noise. In the absence of a current /: v, the frequency generated by the synthesizer 8 is determined by the field Y0 and is given by switching on the corresponding "coarse bits of the device". The exact setting of the frequency corresponding to the fulfillment of the resonance conditions: in the 5 NMR sensor at Lola Yar, is performed by the tracking system 6 I-MP automatically.

При этом сигналы управлени от преобразо;вател 9 «аналог-катод отсутствуют. Дрейф магнитного нол магнита 4 выбираетс след щей системой 6 ЯМР по точной петле регулировани - Преобразователь 10, устройство 11 индикации и управлени , синтезатор 8. Частота си1нтезатора 8 «о равна ларморовокой с ЛОгрешностью, определ е Мой погрешностью след щей системы 6 ЯРМ. На табло индикации устройства // вывод тс нулевые показани с номощью .перестройки системы вывода индикации.At the same time, control signals from the transducer; The magnetic magnet 4 magnet drift is selected by the following 6 NMR system according to an accurate control loop — Converter 10, display and control device 11, synthesizer 8. The frequency of the synthesizer 8 о is equal to the H.M. error with the accuracy of the following 6 NMR system. The display of the device display // shows zero readings with the help of the readjustment of the display output system.

Следователыно, частота о условно принимаема за нулевую, онредел етс полем Яо, дрейф мапнита 4 выбираетс вручную регулировками младщих разр дов устройства 11. При подаче тока 1х в цепь лреобразователей 2 v. 3, включенных последовательно, происход т преобразование тока в код в преобразовател х 9 и 10 и -ввод Кода в зстройсгво // по обеим петл м рег лировани - по пр мой петле: узлы (3, 9, 11 п ио след щей точной:Consequently, the frequency is conditionally taken as zero, it is determined by the Yao field, the drift of the Mapnite 4 is manually selected by adjusting the low bits of the device 11. When a current of 1x is applied to the 2 v converter circuit. 3, connected in series, the current is converted into a code in converters 9 and 10, and the code is entered into the code // on both of the regulation loops - along the direct loop: nodes (3, 9, 11, and the next exact:

узлы (6 10, 11). Одно-временно по петле регулировани (узел 5 и 7) происходит опережающа груба перестройка частоты синхронизируемого генератора 7, необходима дл сужени полосы синхроиизации с целью уменьщени фазовых искажений частоты генератора 7 и улучшени динамических характеристик след щей системы ЯМР.nodes (6 10, 11). Simultaneously, along the regulation loop (node 5 and 7), a pre-coarse frequency tuning of the synchronized generator 7 occurs, which is necessary to narrow the synchronization band in order to reduce the phase distortion of the frequency of the generator 7 and to improve the dynamic characteristics of the NMR tracking system.

После окончани ввода кода в устройствоAfter you finish entering the code into the device

11 происход т переключение синтезатора 8 и одновременно индикаци частоты При этом генерируема синтезатором 8 частота определ етс результирующи.м полем в объеме датчика 5 ЯМР и отличаетс от прежней («нулевой ) частоты на величину, равную например, )W -fLiQ kT k, т. е. пропорционально току11, the synthesizer 8 switches and simultaneously displays the frequency. The frequency generated by the synthesizer 8 is determined by the resulting field in the volume of the 5 NMR sensor and differs from the previous ("zero" frequency) by an amount equal to, for example) W -fLiQ kT k, t i.e proportional to current

4Коэффициент выбираетс равным /, тогда показапи табло индикации стройства // выражены в единицах тока /.4The coefficient is chosen equal to /, then the display of the device display panel is expressed in current units /.

При регулировании частоты синтезатора 8 управление его разр дами осуществл етс устройством // от сигналов преобразователей «аналог-код 9 и 10, причем возможно управление от преобразовател 9 по трем или четырем разр дам, от преобразовател W - по трем разр дам.When adjusting the frequency of the synthesizer 8, the control of its bits is performed by the device // from the signals of the converters analog-code 9 and 10, and it is possible to control from the converter 9 by three or four bits, from the converter W - by three bits.

При ошибке преобразовател 9, превышающей едппипу его младшего разр да, сигнал ошибки след щей системы 6 ЯМР превышает уровень преобразовани в преобразователе W, сигнал перепол1нени которого корректирует управл ющий сигнал преобразовател 9.In case of an error of the converter 9 exceeding the low-order bit, the error signal of the tracking system 6 NMR exceeds the conversion level in the converter W, the reversal signal of which corrects the control signal of the converter 9.

Таким образом требо вани к стабильностиThus the requirements for stability

нул и «рутиз не преобразовател 9 невелики и авто1матически выбираютс по петле точного регулировани .The zero and "rutiz of non-transducer 9" are small and automatically selected by the loop of precise adjustment.

Погрешность преобразовател 10 (дрейфConverter error 10 (drift

кул и нестабильность крутизны преобразовани ) должна быть обеспечена меньшей, чем единица младшего управл ющего разр да.kul and the instability of the slope of the transformation) must be provided less than the unit of the low-order control bit.

При измерени х, не требующих предельного быстродействи , программное устройство /For measurements that do not require maximum speed, software device /

позвол ет использовать режим автоматической коррекции нул . Сущность этого режима заключаетс IB том, что программ1ное устройство / осуществл ет периодическую коммутацию тока /д. в преобразователь 2 или на эталоннуюallows the use of auto zero correction mode. The essence of this mode is IB, that the program device / carries out periodic switching of current / d. to converter 2 or reference

нагрузку. При это.м :генерируютс частота о при отсутствии тока в преобразователе 2 и частота и) при подаче тока в преобразователь 2. Устройство / задает режим вывода па табло индикации устр.ойспва // разницы частот иload. On this.m: a frequency is generated when there is no current in converter 2 and frequency i) when current is supplied to converter 2. Device / sets the output mode of the instrument panel of the display on the split / frequency difference and

Wj 7. е. девиацию частоты, пропорциональную току /.г.Wj 7. e. Frequency deviation proportional to the current of the f.

Дл того чтобы .получить заданную точность измерени , необходимо создать определенную девиацию частоты, (например, точностьIn order to obtain a given measurement accuracy, it is necessary to create a certain frequency deviation (e.g.

( . 10 5 реализуетс при девиации 10гц и 1погрешпости ЯМР след шей системы ЯМР 8 мр 1 10). Приращение магнитного потока 3 ферромагнитном ЯМР от магнитного пол преобразовател 2 «ток-магнитное поле служит причиной погрешности устройства от(. 10 5 is realized with 10 Hz deviation and 1 NMR NMR of the next NMR system 8 mp 1 10). The increment of the magnetic flux of 3 ferromagnetic NMR from the magnetic field of the transducer 2 "current-magnetic field causes the error of the device from

гистерезиса и нелинеиНОЙ зависимости .маг1НИТНОЙ проницаемости от пол и зависит от конструкции Преобразовател 2.hysteresis and nonlinear dependence of the magnetic permeability on the floor and depends on the design of the Converter 2.

Приращение магнитного потока в ферромагнитном ЯМР определ етс из выражени The increment of the magnetic flux in the ferromagnetic NMR is determined from the expression

.5пр.5пр

где ДФ - приращевие магнитного потока в ЯМР;where DF is the increment of the magnetic flux in NMR;

4Яд- величина пол преобразовател 2; |j- - магнитна проницаемость материала ЯМР;:. F(H).4ДД- value field converter 2; | j- - magnetic permeability of the material NMR;:. F (H).

Следовательно, при создании одинакового приращени пол Я в зазоре наименьщее приращение магнитного потока в ЯМН дает преобразователь с меньщей площадью поперечного сечени . Дл «р азраввивани сконцентрированного пол преобразовател 2 примен ютс полюсные наконечники.Therefore, when creating the same increment of the field I in the gap, the smallest increment of the magnetic flux in the NMR gives a converter with a smaller cross-sectional area. For the alignment of the concentrated field of the transducer 2, pole pieces are used.

Предмет изобретени Subject invention

Цифровой а.мпер.метр посто нного тока, содержащий NiarHHT, в зазоре которого помещен преобразователь «ток-магнитное поле , датчик дерного магнитного резонанса и устройство контрол резонансных условий, отличающийс тем, что, с целью повышени быстродействи и точности измерени , онA digital dc current meter containing NiarHHT, in the gap of which a current-magnetic field converter, a nuclear magnetic resonance sensor and a device for monitoring resonant conditions are located, characterized in that in order to improve speed and accuracy of measurement, it

снабжен осуществл ющим синхровпзлцию диапазонного генератора, питающего датчИ:к ЯМР, синтезатором, вход которого подключен к выходу устройства автоматической перестройки частоты синтезатора, причем одинprovided with a band generator that synchronizes the generator that feeds the sensors: to NMR, a synthesizer, the input of which is connected to the output of the automatic frequency tuning device of the synthesizer, one

вход устройства автоматической перестройки частоты синтезатора подсоединен через преобразователь «а налог-«од и след щую систему к датчику ЯМР, а другой - через преобразователи «аналог-код, «ток-напр жение и «ток-магнитное поле к программно .му устройству, управл ющему преобразовател ми «аналог-код и устройством автоматической перестройки частоты синтезатораThe input of the device for automatic frequency tuning of the synthesizer is connected through the converter “and tax-” one and the following system to the NMR sensor, and the other - through converters “analog-code,” current-voltage and “current-magnetic field to the software device, Analog-to-code converter and a synthesizer's automatic frequency tuning device