Способ измерения действующего значения напряжения

Способ измерения действующего значения напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соввтсинк

Социапистнчесиик рес убяии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву{22)Заявлено 19.02 79 (21) 272б449/18-21 (51)Nl. Кл. с присоединением заявки М

G 01 R 19/02

3ЬеударетиеыФ комитет ссер м двлаи кзобретеккк и открытий (2З) Приоритет(5З) йК б21. 317.

° 7 (088. 8) Опубликовано 23.01.82 ° Бюллетень М 3

Дата опубликования описания 25. 01. 82

l0. С. Мальцев, B Д. Шевченко, E. П. Разгуляев и И. М. Чернин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗИЕРЕНИЯ ДЕЙСТВУЮЦЕГО ЗНАЧЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электри= ческим измерениям и может быть использовано в вольтметрах и амперметрах переменного тока.

Известны способы измерения действующего значения напряжения, основан-ные на разновременном или адновремен. ном компарировании измеряемого и опорного напряжений, заключающиеся в том, что преобразуют измеряемое напряжение в тепловой поток путем нагревания измеряемым напряжением резистивного элемента, преобразуют опорное напряжение в тепловой поток путем нагревания опорным напряжением резистивного элемента, затем преобразуют тепловые потоки в электрические сигналы с помощью термоэлектрических преобразователей, сравнива6т полученные электрические сигналы, и сигналом рассогласования регулируют опорное напряжение до достижения состояния равновесия (11 °

Недостаток таких способов состоит в низкой точности измерения. При использовании способа разновременного компарирования это объясняется наличием коммутационных элементов в цепи измеряемого сигнала, вносящих значительные погрещности при работе в широком частотном диапазоне изме" ряемых сигналов.

При использовании метода одноврезо менного компарирования низкая точност ь объясняет cR неидентичност ью элементов, применяемых в каналах преобразования измеряемого и опорного напряжений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ измерения действующего значения напряжения, основанный на разновременном преобразовании измеряемого и опорного на". пряжений в тепловые потоки и разновременной компенсации тепловых пото3 900

КО8 ОХЛаждающим Пстоком всПомогателЬ- ного напряжения (21.

Однако этот способ имеет низкую точность измерения в области высоких частот измеряемого сигнала, что обуславливает необходимость коммута" ции электрических цепей измеряемого и опорного сигналов, Цель изобретения - повышение точ-. ности при расширении частотного диапазона измеряемых сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения действующего значения напряжения, заключающемуся в преобразовании измеряемого сигнала в тепловой поток пу тем нагревания измеряемым сигналом резистивного элемента и преобразова-I нии опорного сигнала в тепловой поток путем разогревания резистивного элемента опорным сигналом, в преобразовании вспомогательного сигнала в охлаждающий поток с помощью охладителя, компенсации теплового потока измеряемого и опорного сигналов охлаждающим потоком, производят одновременное преобразование измеряемого и опорного сигналов в тепловые потоки путем нагревания двух неконтактирующих между собой резистивных элементов, коммутируют тепловые потоки измеряемого и опорного сигналов путем поочередного теплового контакта между резистивными элементами и охладителем, компенсируют тепловой поток измеряемого сигнала в моменты теплового контакта резистивного элемента измеряемого сигнала с охладителем путем регулирования величины вспомогательного сигнала до равенства температуры охладителя температуре окружающей среды, компенсируют охлаждающий поток вспомогательного напряжения в моменты теплового контакта резистивного элемента опорного сигнала с охладителем путем регулирования величины опорного сигнала до момента равенства температуры охладителя температуре окружающей среды, после чего действующее значение измеряемого сигнала определяют по величине опор. ного сигнала.

На чертеже приведена схема, иллюстрирующая предлагаемый способ измерения действующего значения напряже- ния.

Устройство содержит резистивные элементы 1 и 2, управляемый теплопро вод ), термоэлектрический охладитель

4, источник 5 питания охладителя 4, измеритель 6 тока, измеритель 7 температуры, источник 8 опорного напряжения.

По предлагаемому способу процесс измерения выполняют следующим образом.

Измеряемый сигнал Х с (напряжение или ток) и опорный сигнал Х п одно1о временно преобразуют в тепловые потоки путем нагревания измеряемым я опорным сигналами двух неконтактирующих между собой резистивных элементов

1 и 2. Вспомогательный сигнал источ>5 ника 5 питания преобразуют в охлаждающий поток с помощью термоэлектрического охладителя 4. Затем осуществляют коммутацию тепловых потоков измеряемого и опорного сигналов (тепловых

20 потоков резистивных элементов 1 и 2) путем создания поочередного теплово-. го контакта между резистивным элементом 1 и охладителем 4, а также резистивным элементом 2 и охладителем

25 4 с помощью управляемого теплопровода 3.

В моменты теплового контакта резистивного элемента 1 с охладителем

4 компенсируют тепловой поток измен ряемого сигнала путем регулирования величины вспомогательного сигнала источника 5 питания. Момент оконча ния компенсации определяют по показаниям измерителя 7 температуры (в момент компенсации температура охла35 дителя 4 равна температуре окружаю.щей среды).

В моменты теплового контакта резись тивного элемента 2 с охладителем 4

40 компенсируют охлаждающий поток вспо" могательного сигнала путем регулирования величины опорного сигнала. Мо" мент окончания данной операции определяют по показаниям измерителя 7 температуры (в момент компенсации

45 температура охладителя 4 равна температуре окружающей среды). Затем величину действующего значения измеряемого сигнала определяют по величине опорного сигнала.

Математически процесс измерения описываетоя следующими выражениями (рассматривается случай измерения напряжения).

Тепловая мощность Рр, выделяемая

55 резистивным элементом 1 равна

Й

Vsx а

ОО195 6

Ч тд

/ где Чои - величина опорного напряже- 10 ния;

" - сопротивление резистивного элемента 2.

Величина охлаждающей мощности

Рох 1, выделяемой охладителем 4 во 1$ время его . теплового контакта с резистивным элементом 3, равна

Р хщ, 1 к 31, где 31 - ток питания охладителя; к - коэффициент пропорциональ- 20 ности.

Величина охлаждающей мощности

Р 2, выделяемой охладителем 4 во время его теплового контакта с резистивным элементом 2, равна 2$

Рохл.z " и где Л - ток питания охладителя.

Так как температура охладителя в-, процессе измерения поддерживается равной температуре окружающей среды, Зо то величина охлаждающей мощности

Рохл.1 — Рт1, а величина Реха.g — Рта или

Формула изобретения

Способ измерения действующего значения напряжения, заключающийся в преобразовании измеряемого сигнала в тепловой поток путем нагревания измеряемым сигналом резистивного элемента и. преобразовании опорного сиги нала в тепловой поток путем разогре вания опорным сигналом резистивного, элемента, в преобразовании вспомога тельного сигнала в охлаждающий поток с помощью охладителя, компенса", ции теплового потока измеряемого и опорного сигналов охлаждающим потоком, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при расширении частотного диапазона измеряемых сигналов. производят одновре менное преобразование измеряемого и опорного сигналов в тепловые потоки путем нагревания двух неконтактирую",. щих между собой резистивных элементов, коммутируют тепловые потоки из меряемого и опорного сигналов путем поочередного теплового контакта между резистивными элементами и охладителем, компенсируют тепловой поток измеряемого сигнала в моменты теплового контакта резистивного элемента измеряемого сигнала с охладителем путем регулирования величины вспомо гательного сигнала до равенства тем;

Чаи

«3z=—

Ф

v« к3

Процесс измерения заканчивают в момент когда J1 З, поэтому можно

40 записат ь

1 3, ч.„

) й1 й. „ при R = к сопзй, V„V,„.

1 й.

Таким образом, по величине опорно. го напряжения можно судить о дейст-, вующем значении измеряемого напряже", . ния.

Обязательной операцией известного способа является коммутация электрических цепей измеряемого и опорного сигналов для поочередного преобразования измеряемого и опорного сигналов в тепловые потоки. Это вызывает погрешности измерения в области вйсоких частот измеряемого сигнала,так как на1 личие любых коммутационных. элементов, имеющих паразитные емкости и индуктив5 9 где В. - сопротивление резист и вного

1 элемента 1;

Ч „ - измеряемое напряжение.

Тепловая мощность Р, выделяемая резистивным элементом 2, равна ности в цепях высокочастотными сигна" лов, всегда пр .водит к погрешности преобразования элект ри ческого си гнал ла в тепловой поток.

В предлагаемом способе производится коммутация тепловых потоков, что исключает коммут.ационные- элементы в электрических цепях, и тем самым ° исключает зависимост ь результата.из"

I мерения от частоты измеряемого сигнала.

Кроме того, по известному способу в процессе измерения обязательно про изводится разрыв (коммутация) электрической цепи измеряемого сигнала, что ограничивает область применения этого способа измерением только напря. жений, так как в токовйх цепях разрМвы цепей недопустимы.

Изобретение не требует коммутации электрических цепей источника изме-, ряемого сигнала, что позволяет исполь ,,зовать его как для измерения напряжения, так и для измерения тока.

7 900195 8 пературы охладителя температуре окру- ла определяют по величине опорного жающей среды, компенсируют охлаждающий си гнала. поток вспомогательного напряжения в мо Источники информации, менты теплового контакта резистивного принятые во внимание при экспертизе элемента опорного сигнала с охладите- 5 1. Научно-технический реферативлем путем регулирования величины ный сборник "Измерения, контроль, опорного сигнала до момента равенст- автоматизация". Вып. 1(5), 1976, ва температуры охладителя температу- с. 31-37. ре окружающей среды, после чего дей- 2. Авторское свидетельство СССР ствующее значение измеряемого сигна- >и 11 661372, кл. G 0 1 и 19/02, 1979.

Составитель Т. Веремейкина

Редактор Н. Бобкова Техоец Т Наточка Корректор В. Синицкая

Заказ 12175/62 Тираж 718 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)ОЯ Москва Ж-Я Раушская наб. g. 4/g

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