Способ измерения синусоидального напряжения и устройство для его осуществления

Способ измерения синусоидального напряжения и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ измерения синусоидального напряжения, заключающийся в формировании образцового напряжения и сравнении образцового и измеряемого напряжений, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерений, образцовое напряжение формируют прямоугольной формл типа меандр, при этом синхронизируют его с измеряемым напряжением, устанавливают измеряемое и образцовое напряжения в квадратуре и суммируют их, деля образцовое напряжение, если его амплитуда больше амплитуды измеряемого напряжения, или деля измеряемое напряжение, если его амппитуда больше амплитуды образцового, уста-j навливают разность фаз между измеряемым и суммарным напряжениями равной заданной,по которой с учетом значения коэффициента деления судят об амплитуде измеряемого напряжения. 2.Устройство для измерения синусоидального напряжения, содержащее формирователь образцового напряжения , фазовращатель, регулируемый делитель напряжения, выход которого подключен к первому входу сумматора, первый переключатель, индикатор-фазометр и входную клемму., отличающееся тем, что в него введен второй .переключатель, первый выход которого подключен к второму входу сумматора, второй выход - к входу делителя напряжения, объедиi ненные первый и четвертый /входы О) подключены к выходу формирователя образцового напряжения, а объединенные второй и третий входы - к входной клемме устройства, к-которой подключены также вход фазовращателя и первый вход индикатора-фазометра, второй вход которого подключен к выходу фазовращателя и входу формиро:АЭ вателя образцового нащ)яжения, при этом выход сумматора подключен к одЭО ной из клемм первого переключателя. 3.Устройство по п. 2, отлиО 9 чающееся тем, что в качестве формирователя образцового напряжения используется преобразователь постоянного напряжения в переменное, например, импульсное напряжение типа меандр.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) 3159 С 01 R 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3519273/24-21 (22) 01.12.82 .(46) 23. 12. 84. Бюл. ¹ 47 (72) А.П. Григорьев, С.А. Мельник и В.Н. Молоканов (71) Читинский политехнический институт (53) 621.317.7(088.8) (56) 1. Электрические измерения.

Под ред. Е.Г. Шрамкова. "Высшая шко— ла", 1972, с. 260, рис. 14.10.

2. Авторское свидетельство СССР № 789773, кл. G 01 R !9/00. 1980. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. .Способ измерения синусоидального напряжения, заключающийся в формировании образцового напряжения и сравнении образцового и измеряемого напряжений, о тли ч ающий— с я тем, что, с целью повышения точности измерений, образцовое напряжение формируют прямоугольной формы типа меандр, при этом синхронизируют его с измеряемым напряжением, устанавливают измеряемое и образцовое напряжения в квадратуре и суммируют их, деля образцовое напряжение, если его амплитуда больше амплитуды измеряемого напряжения, или деля измеряемое напряжение, если его амплитуда больше амплитуды образцового, уста-: навливают разность фаз между измеряемым и суммарным напряжениями равной заданной, по которой с учетом значения коэффициента деления судят об амплитуде измеряемого напряжения.

2. Устройство для измерения синусоидапьного напряжения, содержащее формирователь образцового напряже. ния, фазовращатель, регулируемый делитель напряжения, выход которого подключен к первому входу сумматора, первый переключатель, индикатор-фазометр и входную клемму, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что в него введен второй .переключатель, первый выход которого подключен к второму входу сумматора, второй выход — к входу делителя напряжения, объеди- 2 Q ненные первый и четвертый, входы подключены к выходу формирователя образцового напряжения, а объединенные второй и третий входы — к входной клемме устройства, к которой подключены также вход фазовращателя и первый вход индикатора-фазометра, второй вход которого подключен к выходу фазовращателя и входу формирователя образцового напряжения, при этом выход сумматора подключен к одной из клемм первого переключателя.

3. Устройство по и. 2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что в качестве формирователя образцового напряжения используется преобразователь постоянного напряжения в переменное, например, импульсное напряжение типа меандр.!

130806

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для точного измерения величины синусоидального напряжения компенсационным способом. 5

Известен способ измерения синусоидального напряжения, заключающийся в том, что измеряемое напряжение сравнивают с образцовым калиброванным, поочередно изменяют фазу и амплитуду калиброванного напряжения до выполнения условий установления калиброванного напряжения в противофазе измеряемому и установления равенства их амплитуд, после чего по амплитуде 15 и фазе кабибраванного напряжения судят об амплитуде и фазе измеряемого.

Известно устройство для измерения, синусоидального напряжения, содержа- Zg щее последовательно соединенные реостат, калиброванные ре гулируемый делитель напряжения с выводами, ампер. метр.и фазорегулятор с калиброванной шкалой, на вход которого подклю- 25 чен источник переменного напряжения питания, выводы делителя напряжения равновесия подключены к входным «ламмам устройства (I) .

Недостатками способа и устройства являются невысокая точность, обусловленная погрешностями установки фаз и амплитуд, неравенством частот и неидентичноствю формы сравниваемых напряжений, а также низкое быст35 родействие процесса измерения, обусловленное большим количеством операций поочередного уравновешивания фаз и амплитуд сравниваеьых напряжеНИИ а

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ измерения синусоидального напряжения, заключающийся в том, что между сравниваемыми измеряемым и образцовым калиброванным напряжением устанавливают фазу (f — вычита71

9 ют из измеряемого напряжения калиброванное, изменяют амплитуду калиб-. рованного напряжения и в момент, когда разность фаз между измеряеьмм

5О и калиброванным напряжениями достигЪ нет ф +, судят об амплитуде измеряемого напряжения по амплитуде калиброванного.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения синусоидального напряжения, содержащее сумматор алгебраического сложения, один вход которого подключен к входной клемме, а второй вход через фаэовращатель и регулируемый делитель напряжения подключен к формирователю образцово го напряжения, индикаторфазометр, переключатель, первый контакт которого подключен к входу сумматора, второй — к одному из входов индикатора, третий — к выходу сумматора, четвертый и шестой — к второму входу индикатора-фазометра f2) .

Недостатками способа и устройства является невысокая точность, обусловленная погрешностяьы установки фаз и амплитуд, неравенством частот и неидентичностью формы сравниваемых напряжений, а также погрешностью формирования образцового напряжения.

Цель изобретения — повышение точностии, иэ мер ений .

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения синусоидального напряжения, заключающемуся в формировании образцового напряжения и сравнении образцового

ы измеряемого напряжений, образцовое напряжение формируют прямоугольной формы типа меандр, при этом синхронизируют его с измеряемым напряжением, устанавливают измеряемое и образцовое напряжения в квадратуре и суммируют их, деля образцовое напряжение, если его амплитуда больше амплитуды измеряемого напряження, или деля измеряемое напряжение, если его амплитуда больше амплитуды об- разцового, устанавливают разность фаз между измеряемым и суммарным напряжениями равной заданной, по которой с учетом значения коэффициента деления судят об амплитуде измеряемого напряжения .

Поставленная цель достигается также тем, что в устройство для измерения синусоидального напряжения, содержащее. формирователь образцового напряжения, фазовращатель, р егулируемый дели гель напряжения, выход которого подключен к первому входу сумматора, первый перекнючатель, индикатор-фазометр и.входную клемму, введен второй переключатель, первый выход которого подключен к второму входу сумматора, второй выход — к входу делителя напряжения, 3 1130 объединенные первый и четвертый входы подключены к выходу формирователя

1образцового напряжения, а объединенные второй и третий входы †.к входной системе устройства, к которой подключены также вход фазовращателя и первый вход индикатора-фазометра, второй вход которого подключен к выходу фазовращателя и входу формирователя образцового напряжения, при 10 этом выход сумматора подключен к од ной из клемм первого переключателя.

В качестве формирователя образцо-. вого напряжения используется преобразователь постоянного напряжения в переменное, например, импульсное на-. пряжение типа меандр.На фиг. 1 приведены диаграммы

-напряжений, поясняющие предлагаемый спосоо измерения; на фиг. 2 — функ- 20 циональная схема устройства для реализации способа.

Способ осуществляется следующим образом.

Пусть измеряемое напряжение есть

ЦМ=цх„381пу (1)

Сдвинем это напряжение с помощью фазовращателя на =«", и сформируем

2 импульсы прямоугольного напряжения типа меандр с той же частотой у, что и измеряемое.

На фиг. 1 видно, что измеряемое напряжение переходит через нулевое значение снизу вверх при Мх = О, 27к, сверху вниз при

ЗЯ/2, 7в /2. .Суммарное же напряжеие ИК Пх+Пэт (2) переходит вверх и вниз через нулевые значения в . 40 моменты g =arcsin "эт .(3), что не и,, трудно показать, используя уравнение (2) при условии U 0.

Соотношение (3) можно принципи-. 45 ально принять любым в области

0 /0х с l, т. е. 0((у„c 90 . Значит уравнение (3) имеет смысл лишь при U>z c UIt при 0 > U< <1 О

lt всегда, т.е. в этом случае получаем 50 импульсное напряжение, у которого вместо плоской части будет часть, модулированная синусоидой . (нужно выбирать в промежутке

1/3 2/3 от диапазона 0-90, учиты- 55 вая, что измерения будут не точны. а) при (близким к О из-за мао лости угла;

806 4 б) при,Р близким к 90 из-за малой крутизны функцйи при переходе через нулевое значение и возможности попадания в область U úU„„„. Необходимо также, чтобы значения U х и U< были соизмеримы с единицей масштаба, т.е. чтобы они были целыми числами, при этом (выражались в градусах без дольных частей (минут, секунд) . Всем этим условиям отвечает, например, з начение м тп

"хоп 2 т.е. (1 = Ъ /6. Следовательно, если мы сравниваем измеряемое и образцовое напряжения, то можем утверждать, что в момент, когда разность фаз между ними достигнет значения („

= 4/6, имеет место равенство 2U

1 э1 nl . =U» „=U „(4) .

Устройство для измерения синусоидального напряжения (фиг. 2) содержит входную клемму 1, через фазовращатель 2 подключенную к входу формирователя 3 образцового напряжения, сумматор 4, первый вход которого подключен к выходу регулируемого делителя 5 напряжения, первый и второй переключатели 6 и 7 и индикатор-фазо. метр 8, выход фазовращателя подключен к входу переключателя 6, другой вход. которого подключен к выходу сумматора 4, а выход — к.второму входу индикатора-фазометра 8, к первому входу которого подключены входная клемма устройства, второй и третий входы переключателя 7, первый и четвертый входы которого подкпючены к выходу формирователя 3, первый вьixc э к второму входу сумматора 4, а второй выход — к входу делителя 5.

В качестве формирователя образцового напряжения используется преобразователь постоянного напряжЕния в импульсное напряжение типа меандр .

Устройство работает следующим образом.

Установив переключатель 6 в положение g с помощью фазовращателя 2 добиваются, чтобы сдвиг фаэ между сигналами U и U (с фаэовращателями) был Ц> = 2/2 (контроль по фазометру

8) . С помощью формирователя 3 формируются раз нополярные импульсы, прямоугольного напряжения с высокостабильной амплитудой Uqг (суммарI гн ный размах 0 =2U ) и частотой

И, равной частоте измеряемого сиг1130806 нала, т.е, напряжение U является управляющим, С формирователя 3 импульсы напряжения поступают через переключатель

7 либо на делитель 5 напряжения, 5 тогда U» подается на сумматор 4 (нижнее положение переключателя 7) 9 либо на сумматор 4, тогда П» подается на делитель (верхнее положение переключателя 7). Это обусловлено величиной образцового и измеряемого напряжений, т,е. их соотношением:

Uqщ 911зт9ч б) Ups,9 9„, Пусть Uзт2 =2UÝT я=2900 В9 сооТветственно, устройство предназначает- 1 ся для измерения напряжений а) больших, или б) меньших 2 В.

Возможны два случая работы устройства.

Случай 1. При измерении U>

I «4

Пм Пзтв4ел= n U T 2 m НапРимеР 9 если

U =2,ОО В, шкалу делителя можно эт2 р> градуироват ь либо в Вольтах, либо разбив, например, на 100 равных (по сопротивлению) участков. Тогда, если допу-стим, что движки делителя указывают 73 деления, то можем утверждать, что в момент y, = Я/6, U< =О, 73 U =1,46 В. Если не уда9т 29т л ется получить (11 = h(6 при максимуме делителя 5, значит U >Б и следу— ет перебросить 7 в верхнее положение.

Случай 2. При измерении Цх,т,+Uэт„„ переключатель 7 находится в верхнем положении, измеряемое напряжение подключено к делителю 5, У вЂ” к сумматору 4. Б этом случае порядок работы такой же, как и ранее, но изменяется напряжение-аналог измеряемого

U которое снимается с регулируе— мого делителя 5 Uy 4е„. Достигнув величины (р =ii/6 (по фазометру), делают вывод, что Часть измеряемого . 3 напряжения 09, щ = — „U 0 2, =2U 9 4е 9 хт Зт 2 то т2 191 т. е. строго определена, следовательно, может быть определена и величина Uxù, т. е, целое.

Предлагаемое изобретение обеспечивает повышение точности измерения синусоидального напряжения за счет исключения погрешностей от неравенства частот,. неидентичности формы сравниваемых напряжений и погрешности формирования образцового напряжения .

1130806

1130806

Сост авит ель С . Рыбин

Корр ектор И. Зрдейи

Редактор Е. Лушникова Техред N.Гергель

Заказ 9б04/32 Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений ч открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Р аушская наб., д. 4/5

Подпи сное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4