Фазовый способ уравновешивания моста переменного тока

Фазовый способ уравновешивания моста переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

С1

ОП И САНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИ Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1i i! 73 I

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.04.76 (21) 2352635/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.80. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.80 (51) М. Кл.

С 01R 17/10

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.733 (088.8) (72) Авторы изобретения А. Ф. Прокунцев, Г. И. Шаронов, Г. В. Фролов, И. Н. Захарова, Д. А. Нестеркина и А. И. Дергунов

Пензенский завод-ВТУЗ при Заводе ВЭМ (Филиал Пензенского политехнического института) (54) ФАЗОВЫЙ СПОСОБ УРАВНОВЕШИВАНИЯ МОСТА

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения составляющих комплексного сопротивления с помощью мостов переменного тока.

Известен фазовый способ раздельного уравновешивания, согласно которому первой операцией является установление фазового сдвига напряжения питания мостовой цепи относительно падения напряжения на образцовом элементе, расположенном в плече ветви, содержащей измеряемое комплексное сопротивление.

Второй операцией является установление равенства фазового сдвига падения напряжения на образцовом сопротивлении, расположенного в плече, противоположном плечу, содержащему измеряемое комплексное сопротивление, относительно напряжения небаланса, фазовому сдвигу путем коммутации образцового элемента, расположенного в плече, противоположном плечу, содержащему измеряемое комплексное сопротивление (1).

Недостатком данного способа является низкое быстродействие, так как одна из операций является вспомогательной, и низкая точность уравновешивания, обусловленная тем, что из двух фазовых сдвигов только один (а именно второй из фазовых сдвигов) изменяет свою величину прн коммутации уравновешивающего элемента, что снижает эффективность дифференциального метода сравнения, уменьшая тем самым

5 чувствительность мостовой цепи к изменению измеряемого параметра.

Известен способ раздельного уравновешивания моста переменного тока с параллельным уравновешиванием по реактивной

10 составляющей комплексного сопротивления и составляющей, пропорциональной активным потерям, согласно которому регулирующее воздействие, необходимое для уравновешивания мостовой схемы по реактивной

15 составляющей комплексного сопротивления, формируют по величине и знаку разности фазовых углов, причем для получсния однозначности информации выбирают с азовый угол между вектором напряжения

20 небаланса н вектором падения напряженная на плече, смежном с плечом, содержащим измеряемое комплексное сопротивление, и вектором напряжения питания, а другой фазовый угол образован тем же вектором

25 падения напряжения на плече, смежном с плечом, содержащим измеряемое комплексное сопротивление, и инвертированным вектором напряжения питания 12).

Недостатком этого способа является то, 30 что в указанной разности фазовых углов

731386 при регулировке уравновешивающего элеvivHl à изменяется только один угол, а именно фазовыи у1ол, ооразованныи векторам11 двух напряжении, одно из которых есть напряжение небаланса, а другое представляег сооои падение напряжения на плече, противоположном плечу, содержащему изм»ряемое комплексное сопротивление> ч i 0 снижает эффективность дифференциально10 метода сравнения, уменьшая тем самым чувствительность мостовои цепи к измененшо измеряемо1о параметра.

Целью настоящего изооретения является ноьышение чувствительности.

1 оставленная цель достигается тем, что в фазовом способе раздельного уравновешивания ivlocTd переменного тока, заключающемся в формировании регулирующего воздеиствия для раздельного уравновешивания мостовой измерительной цепи за счет сравн=ния дополнительных сигналов, Ilpoпорциональных фазовым углам между напряжениями, снижаемы ми с мостовои из1»еритe liHoII цепи, формируют первый нолнительный сигнал длительностью, Ilpoпорциональной временному интервалу, начало которого совпадает с точкои перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, а конец совпадает с ближайшеи точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения вершины дополнительHolI ветви (центра окружности уравновешивания ветви, не содеряащеи измеряемое комплексное сопротивление) относительно вершины ветви моста, не содержащей измеряемое комплексное сопротивление, или ьременному и11тервалу, начало которо1 о совпадает с точкой переход11 через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения вершины дополнительной ветви, а конец совпадает с ближайшей точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, формируют второй дополнительный сигнал длительностью, пропорциональной временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения вершины дополнительной ветви (центра окружности уравновешивания ветви, не содержащей измеряемое комплексное сопротивление) относительно вершины ветви моста, содержащей измеряемое комплексное сопротивление, а конец совпадает с ближайшей точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, или временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, з конец совпадает с ближайшей точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения дополнительной ветви, относительно вершины ветви моста, со10

:10

65 дсржащей измеряемое комплексное сопротивление, формируют третий дополнительнын сш нал, пропорциональный разности первого и второго дополнительных сигналов, а регулирующее воздействие, необходимое для приведения мостовой измерительной цепи в состояние квазиравновесия по измеряемой составляющей комплексного сопротивления, формируют llo знаку третьего дополнительного сигнала.

Формирование первого и второго дополнительных сигналов позволяет существенно повысить чувствительность, так как пр;1 изменении уравновешивающих элементов первый и второй дополнительные сигналы изменяются во взаимно противоположные стороны (при уменьшении одного сигнала второй увеличивается, и наооорот).

-1a фиг. 1 изображено устроиство, реализующее данный способ; на фиг. 2 — топографическая диаграмма процесса уравновешивания мостовой измерительнои цепи для измерения реактивной составляющей комплексного сопротивления, где:

К1, с1 — измеряемое комплексное сопротивление;

К3, R4 — регулируемые образцовые элементы, служащие для уравновешивания по реактивной составляющей комплексного сопротивления и составляющей, пропорциональной 1дб;

R3 с4 — образцовые нерегулируемые элементы;

cd -- напря>кение небалапса;

ab — напряяение питания; а1, 2> P — окружности уравновешивания в обобщенных обозначениях;

С>, Ci, С3, и — ВОЗМОЖНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ iioтснциальных точек вершин моста с и d;

<р — фазовьш угол между напряжениями

do иdc; ф — фазовый угол между напряжениями

dc и ос.

В момент выхода точки с на окружность (фиг. 2) справедливо равенство (р — Ф=О, (1) так как у и ф являются углами при основании равнобедренного треугольника dco, причем od=oc.

Если, например, потенциальная точка с моста занимает положение с1 на круговой диаграмме (фиг. 2), то равенство (1) нарушается в одну сторону ср — 1 ) О, (2) что соответствует, например, недоуравновешиванию (переуравновешиванию) по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления.

Таким образом, знак левой части выражения (1) несет полную информацию о положении потенциальной точки с моста относительно состояния квазиравновесия, то есть состояния квазиравновесия моста по

731386 реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления доспи астся в момент выведения потенциальной точки с на окружность Р, проходящую через потенциальную точку d.

Устройство содержит согласующие устройства 1 — 3, усилители-ограничители 4 — 6, элементы 7, 8 «Запрет», интегратор 9.

Напряжения Ua„U„-„, U„a через согласующие устройства 1 — 3 подаются соответственно на входы усилителей-ограничителей

4 — 6. С выхода усилителей-ограничителей

4 и 6 сигналы подаются соответственно на сигнальные входы элементов 7, 8 «Запрет», на инверсные входы этих элементов поступает сигнал с выхода усилителя-ограничителя 5. Сигнал с выхода элемента 7 «Запрет», длительность которого пропорциональна фазовому углу ф подается на один из входов интегратора 9, на другой вход которого поступает сигнал с выхода элемента 8 «Запрет», а его длительность пропорциональна углу ср. Полярность сигнала с выхода интегратора 9 несет однозначную информацию о соотношении углов ср и ф.

Использование предлагаемого фазового способа раздельного уравновешивания моста переменного тока обсспечивает по сравнению с существующими способами раздельного уравновешивания высокую чувствительность.

Формула изобретения

Фазовый способ уравновешивания моста переменного тока, заключающийся в формировании регулирующего воздействия для раздельного уравновешивания мос-,овой измерительной цепи за счет сравнения дополнительных сигналов, пропорциональных фазовым углам между напряжениями, снимаемыми с мостовой измерительной, цепи, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, формируют первый дополнительньш сигнал длительностью, пропорциональной временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуаа на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, а конец совпадает с ближайшей точкой перехода через ноль с минуса па плюс (= плюса на минус) напряжения вершины допо;1нителъной ветви (центра окружности уравновешиьанпя ветви, не содержащеи измеряемое комплексное сопротивление) относительно вершины ветви моста, не содержащей измеряемое комплексное сопротивление, или временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения вершины дополнитель10 ной ветви, а конец совпадает с ближайшей точкои перехода через ноль с минуса J плюс (с плюса на минус) напряжения неоаланса, формируют второй дополнительный сигнал длительностью, пропорциональ15 кой временному интервалу, начало которого соьпадает с точкой перехода через ноль с минуса па плюс (с плюса на минус) напряжения вершины дополнительной ветви (центра окружности уравновешивания вет20 ви, не содержащей измеряемое комплексное сопротивление) относительно вершины ветви моста, содержащей измеряемое комплексное сопротивление, а конец совпадает с ближайше " точкой перехода через ноль

25 с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, или временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланÇ0 са, а конец совпадает с ближайшей точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения дополнительной ветви, относительно вершины ветви моста, содержащей измеряемое комплекс35 ное сопротивление, формируют третий дополнительный сигнал, пропорциональный разности первого и второго дополнительных сигналов, а регулирующее воздействие, необходимое для приведения мостовой измеj0 рптсльной цепи в состояние квазиравновесия по измеряемой составляющей комплексного сопротивления, формируют по знаку третьего дополнительного сигнала.

Источники информации, 45 принятые во внимание при экспертизе

1. Карандеев К. Б., Штамбергер Г. А.

«Обобщенная теория мостовых цепей переменного тока». Изд. СО АН СССР, Новосибирск, 1961, с. 124 — 126.

50 2. Авторское свидетельство СССР № 384072, кл. G 01R 17/10, 25.03.71.

731386

Рог. 2

Составитель И, Бахтина

Техред А. Камышникова Корректор О. Данишева

Редактор М. Афанасьева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 538/15 Изд. № 270 Тираж 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5