SU815678A1 - Устройство дл раздельного из-МЕРЕНи пАРАМЕТРОВ КОМплЕКСНыХВЕличиН - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электро|измерительной технике и может быть использовано дл  раздельного игмерени  параметров комплексных вели чин, например при измерении параметров электрических цепей, а также при измерении неэлектрических величин с помощью емкостных и индуктивных первичных преобразователей Известно устройство пр мого преоб разовани  емкости или активной п{5оводимости конденсатора в напр жение посто нного тока,содержащее генератор напр жени  переменного тока, линейный измерительный преобразователь , фазовый детектор и фильтр jjll Недостатком подобных устройств  вл етс  низка  точность измерени , сложность технической реализации и малое быстродействие. Известно также .устройство содер.жащее генератор синусоидального напр жени , измерительный преобразова тель, формирователь импульсов, элек ронный ключ, генератор импульсов об разцовой частоты, кольцевой счетчик импульсов, нуль-орган и цифровой индикатор 2 . Однако кроме сравнительно низког быстродействи  устройствам подобног типа свойственна случайна  погрешность , поскольку в момент квазиравновеси  возможно вли ние на измер емое напр жение различных факторов. Наиболее .близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  измеритель параметров конденсаторов, который содержит генератор синусоидального напр жени , измерительный преобразователь, ключи, фазовращатель , коммутатор, формирователь пр моугольных импульсов, одновибратор , коммутатор, запоминающий конденсатор , источник тока разр да, нуль-орган, формирователь временных интервалов, генератор образцовой частоты блок индикации и устройство управлени , В таком измерителе осуществл етс  вырезка очень узкой полоски из напр иени , несущего информацию о составл ющих конденсатора. Высота этой полоски пропорциональна амплитудньлм значени м составл ющих напр жени  на выходе измерительного преобразовател , а значит и параметрам конденсатора 31 , Однако известное устройство обладает сравнительно низкой точностью, что обусловлено необходимостью вырезать очень узкую, по сравнению с периодом измер емого напр жени  полоску в момент перехода опорного напр жени  через нулевое или максимальное значени . В данном случае имеет место методическа  погрешность выраженна  зависимостью отношени  длительности полоски к длительности периода напр жени . Кроме того, су-:, щественное вли ние оказывает также и случайна  погрешность, поскольку в момент вырезки возможны любые воздействи  на измер емое напр жение.

Цель изобретени  - повЕлшение точности измерени .

Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство дл  раздельного измерени  параметров комплексных величин , содержащее генератор синусоидального напр жени , соединенный с фазовращателем, -первым входом источника разр да и с одним зажимом дл  подключени  измер емого объекта, другой зажим при этом соединен с входом операционного усилител  с образцовым элементом в цепи обратной св зи выход операционного усилител  через сигнальный вход первого ключа соединен со входом нуль-органа, первым выходом источника тока разр да и со входом накопительного устройства, выход которого и второй выход источника тока разр да соединены с земл ной шиной, выход формировател  пр моугольных импульсов через одновибратор подключен к первому управл ющему входу формировател  временных интервалов , второй вход которого соединен с выходом нуль-органа, а выход формровател  .временных интервалов подключен к управл ющему входу второго ключа, через сигнальный вход которог выход генератора образцовой частоты соединен со входом .блока индикации, введены вторые и третьи формирователи пр моугольных импуль.сов и одновибраторы , третий-шестой электронные ключи, вторые нуль-орган, источник тока разр да, накапливающий блок, формирователь временных интервалов , блок индикации, а также делитель частоты, распределитель импульсов и счетчик импульсов, причем вход первого формировател  пр моугольных импульсов соединен с выходом фазовращател , вход второго одновибратора через второй формирователь пр моуголных импульсов подключен к выходу генератора синусоидального напр жени , а выход второго одновибратора соедй .нен со вторыми управл ющими входами четвертого, п того и шестого ключа, через сигнальный вход которого выход операционного усилител  соединен со входом второго нуль-органа, первым выходом второго источника тока разр да и со входомвторого накапливающего блока, выход которого и второй выход второго источника тока разр да соединены с земл ной шиной, первый вход вторюго источника тока раз- р да подключен к выходу генератора синусоидального напр жени , вход третьего одновибратора через третий формирователь пр моугольных импульсов подключен к выходу операционного усилител , а выход тртеьего одновибратора соединен с первым управл ющим входом п того ключа, сигнальный вход которого подключен к выходу генератора образцовой частоты, а выход п того ключа соединен с первым входом счетчика импульсов, второй вход которого через четвертый ключ и делитель частоты подключен к выходу генератора образцовой частоты, выход счетчика через распределитель импульсов подключен к первому управл ющему входу четвертого ключа, вторым входам второго источника тока разр да и второго формировател  временных интервалов, первому управл ющему входу третьего ключа и второму управл ющему входу первого ключа, выход второго нуль-органа подключен к первому управл ющему входу третьего ключа и второму управл ющему входу первого ключа, выход второго нуль-органа подключен к первому входу второго формировател  временных интервалов, выход которого подключен к управл ющему входу, шестого ключа через сигнальный вход которого выход генератора образцовой частоты, соединен со входом второго блока индикации.

На фиг. .1 представлена структурна  схема устройства дл  раздельного измерени  Параметров комплексных величин; на фиг. 2 - временные диаграммы по -сн ющие его работу.

устройство содержит генератор 1 напр жени  переменного тока, первичный измерительный преобразователь 2, состо щий из операционного усилител  3 посто нного тока, в цепи обратной св зи которого включено образцовое сопротивление, а во входной - измер емое , электронные ключи 4-9, фазовращатель 10, формирователи 11-13 пр моугольных импульсов, одновибраторы 1416 , накопительные устройства 17 и 18 источники 19 и 20 тока разр да, нуль-органы 21 и 22, формирователи 23 и 24 временных источников генератор 25 опорной частоты, делитель 26 частоты , счетчик 27 импульсов, распределитель 28 импульсов и блоки 29 и 30 счета и индикации.

На временных диаграммах (фиг. 2) изображены графики процесса измерени . Где и, - выходные напр жени  генератора 1 и фазовращател  10; и т, - выходное напр жение первичного преобразовател  3, содержащее синфазную составл ющую и, , совпадающую по фазе с и-, и квадратурную составл ющую и. , U.j , последовательность j коротких импульсов на выходе одновибраторов 16, 15, 14 соответственно; (1 -последовательность импульсов на выходе счетчика импульсов 27; U,. , U .,g - напр жени  на накопительных устройствах 17 и 18

Напр жение U с выхода генератора 1 подаетс  на вход первичного измерительного преобразовател  2, фазоврат щател  10, формировател  1.2 пр мо|угольных импульсов и источнико:з 19 и 2-0 тока разр да. При этом на выходе измерительного преобразовател  2 создаетс  напр жение Uj, синфазна  U и квадратурна  U, составл квдие которого содержат информацию об измер емых параметрах -и подлежат измерению . На выходах одновибраторов 16, 15 и 14 образуютс  последовательности коротких импульсов и , 1)5 и. , соответствующие моментам перехода напр жений U, U /о через нулевое значение. Первый импульс последовательности и с выхода одновибратора 16 открывает электронный ключ 6. При этом импульсы от генератора 25 образцовой частоты поступают на счетчик 27 импульсов. Частота следовани  импульсов генератора 25 и емкость счетчика 27 выбираетс  из услови  заполнени  последнего через интервал времени i , где Т - период синусоидального напр жени  11 .

Первый- импульс последовательности закрывает электронный ключ 8 и открывает электронные ключи 7 и 6. При э.4:ом напр жение на накопителном устройстве 18 становитс  равным мгновенному значению выходного напр жени  Uj, которое определ ет амплитудное значение квадратурной составл ющей 0 напр жени  U, поскольку в этот момент синфазна  составл юща  UQ равна нулю. Задний фронт импульса с выхода одновибратора 15 закрывает ключ б. Через открытый клю 7 импульсы от генератора 25 продолжают поступать на сЧетчик импульсов 27, однако теперь с частотой в два раза меньше частоты генератора 25, поскольку они проход т через делитель частоты 26 с коэффициентом делени  равным двум. Очевидно, в этом случае момент заполнени  счетчика будет соответствовать электрическому углу - Ч , где Ч - сдвиг фаз между напр жени ми Ц- и 0, Импульс с выхода счетчика 27 через первый выход распределител  20 импульсов в этот момент открывает ключ 4 и напр жение на накопительном устройстве 17 становитс  равным мгновенному значению выходного напр жени  U, , которое определ ет амплитудное значение синфазной составл ющей Uc. напр жени  и,, . Данное утверждение ;справедливо вследствии симметрии синусоиды относительно ее максимального значени . Задний фронт импульса с выхода 1 распределител  28 импульсов закрывает ключ 4. Поскольку ключ

7 остаетс  открытым, начинаетс  новое заполнение счетчика 27 импульсами генератора 25 через делитель 26 частоты. Первый импульс последовательности одновибратора 14, соответствующий моменту перехода .напр жени  через нулевое значение открывает ключ 4 и к напр жению на запоминающем устройстве 17, запомненному в момент первого импульса с выхода счетчика 27, добавл етс  мгновенное напр жение 11, которое равно амплитудному значению синфазной составл ющей ис напр жени  и, поскольку в этот момент квадратурна  составл юща  и (С равна нулю. Задний фронт этого импульса закрывает электронный ключ 4 и одновременно запускает .формирователь 23 временных интервалов и источник 19 тока разр да.

Величина тока разр да пропорциональна амплитуде выходногонапр жени  и генератора 1, поскольку питание источника 19 тока разр да осуществл етс  от этого генератора. Напр жение с накопительного устройства поступающее на нуль-орган 21, измен ет свою величину в процессе разр да источника 19. Врем  разр да t накопительного устройства 17 до нулевого значени  пропорционально амплитудному значению синфазной U,t, составл ющей напр жени  U-j,, т.е. одному из контролируемых параметров комплексного сопротивлени  2у.

В момент, когда напр жение на накопительном устройстве 17 становитс  равным нулю, срабатывает нуль-орган 21, который выдает на формирователь 23 временных интервалов импульс окончани  интервала.

Интервал t - ,выделенный формирователем 29, измер етс  путем подсчета импульсов генератора 25 опорной частоты , прошедших через управл емый формирователем 23 ключ 5 блоком 29 . счета индикации.

В момент полного заполнени  счетчика 27 последний вырабатывает второй импульс последовательности U, который через второй выход распределител  импульсов 28 передним фронтом открывает ключ 6 и закрывает ключ 7 При этом к напр жению на накопительном устройстве 18, равному амплитудному значению квадратурной составл ющей и добавл етс  мгновенное значение напр жени  Uj, которое также равно амплитудному значению U вследствии симметрии выходного напр жени  и2, относительно максимального значени . Задний фронт второго импульса с выхода счетчика 27 через второй выход распределител  28 импульсов закрывает ключ 6, запускает формирователь 24 временных интервалов и источник 20 тока разр да.

Claims (3)

1. В этом случае величина тока разр да также пропорциональна амплитуде выходного напр жени  1Ц генератора 1. , Напр жение с накопительного ус ройства 18, поступающее на нуль-орган 22, измен ет свою величину в jopouecce разр да источника 20, а вре м  разр да t накопительного устрой ства 18 до нулевого значени  пропорционально амплитудному значению квадратурной составл ющей U напр жени  U-j,, т.е. второму контролируемо му параметру. В момент равенства напр жени  U.Yg на накопительном устрой стве 18 нулю, срабатывает нуль-орган 22, который вьщает на формирователь 24 временных интервалов импульс окончани  интервала. Также как и в первом случае дл  t- интервал времени tj, измер етс  путем подсчет импульсов генератора 25 опорной частоты , приход щих через управл емый формирователем 24 ключ 9, блоком 30 счета и индикации. Предлагаемое устройство дл  раздельного измерени  параметров комплексных величин по сравнению с известным обладает повышенной точность поскольку на результат измерени  не оказывает вли ние методическа  погрешность , т.е. не вли ет длительность импульса выборки. Случайна  погрешность также уменьшена из-за усреднени  результатов измерени  без снижени  быстродействи . Формула изобретени  Устройство дл  раздельного измерени  параметров комплексных величин , содержащее генератор синусоидального напр жени , соединенный с фазовращателем, первым входом источника тока разр да и с одним зажимом дл подключени  измер емого объекта, другой зажим при этом соеди нен с входом операционного усилител  с образцовым элементом в цепи обратной св зи, выход операционного усили тел  через сигнальный вход первого ключа соединен со входом нуль-органа первым выходом источника тока разр .да и со входом накапливающего блока, выход которого и второй выход источника тока разр да соединены с земл ной шиной, выход формировател  пр моугольных импульсов подлкючен ко входу одновибратора, выход которого соединен с первым управл ющим входом первого ключа, вторым входом scтoчника тока разр да и первым входом формировател  временных интервалов, аторой вход которого подключен к выходу нуль-органа, а выход формиро вател  соединен с управл ющим входом второго ключа, через сигнальный вход которого выход генератора образцовой частоты соединен со входом блока индикации , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности в него введены вторые и третьи формирователи пр моугольных импульсов и одновибраторы, третий, четвертый, п тый и шестой электронные ключи, вторые нуль-орган, источник тока разр да , накапливающий блок, формирователь временных интервалов, блок индикации, делитель частоты, распределитель импульсов и счетчик импульсов, причем вход первого формировател  пр моугольных импульсов соединен с выходом фазовращател , вход второго одновибратора через второй формирователь пр моугодьных импульсов подключен к выходу генератора синусоидального напр жени , а выход второго одновибратора соединен со вторыми управл ющими входами четвертого, п того и шестого ключа, через сигнальный вход которого выход операционного усилител  соединен со входом второго нуль-органа , первым выходом второго источника тока разр да и со входом второго накапливающего блока, выход которого и второй выход второго источника тока разр да соединены с земл ной шиной, первый выход второго источника тока разр да соединен с выходом генератора синусоидального напр жени , вход третьего одновибратора через третий формирователь пр моугольных импульсов подключен к выходу операционного усилител , а выход третьего одновибратора соединен с первым управл ющим входом п того ключа, сигнальный вход которого подключен к выходу генератора образцовой частоты, а выход п того ключа соединен с первым входом счетчика импульсов , второй вход которого через четв.ертый ключ и делитель частоты подключен к выходу генератора образцовой частоты, выход сЧетчика через распределитель импульсов подключен к первому управл ющему входу четвертого ключа, вторым входам второго источника тока разр да и второго формировател  временных интерпалов, первому управл ющему йходу третьего ключа к второму управл ющему входу первого ключа, выход второго нульоргана подключен к первому управл ющему входу третьего ключа и второму управл ющему входу первого, ключа, выход второго нуль-органа подключен к первому входу второго формировател  временных интервалов, выход которого подключен к управл ющему входу шестого ключа через сигнальный вход которого выход генератора образцовой частоты соединен со входом второго блока индикации. Источники информации., прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Vf 363047, кл. G 01 R 27/26, 1972.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 521522, кл. G 01 R 17/06, 1974.
3. 3.Авторское свидетельство СССР по за вке № 2137818 (прототип).

   М,5 % 27

   и

   «

   П