Устройство для бесконтактного измерения электрических сигналов

Устройство для бесконтактного измерения электрических сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскин

Социвлистичвскиа

Республик (» >9400 77 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 26.12.80 (21) 3225032/18-21 с присоединением заявки рй (23) Приоритет (51) М. Кл.

G 01 и 19/00 фкударстеана5 «амнтат

СССР во делам нзабратен«11 н атнрытнй

Опубликовано 30. 06. 82. Бюллетень Рй 24 (53) УДК 621.317, .7(088.8) Дата опубликования описания 30.06.82 (72) Автор изобретения

Н,И.Яковлев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при контроле и диагностике . электронной аппаратуры, а также при измерении электрических сигналов в электрооборудовании без разрыва тотопроводящих соединений и нарушения изоляционных покрытий.

Известны устройства для бесконтактного измерения электрических сиг-, налов в проводниках с помсщью электромагнитных преобразователей, реагирующих на величину электрической или магнитной составляющей электромагнитного поля, создаваемого вблизи про-, водника измеряемым сигналом, сигнал преобразователя усиливается и поступает на выходное индикаторное устройство 1).

Недостатком таких измерительных . устройств является зависимость их по. каэаний от расстояния до проводника с измеряемым сигналом, что снижает точность измерений.

Наиболее близ ким по т ехни чес кой сущности к предлагаемому является устройство для бесконтактного измерения импульсных токов в проводнике, содержащее два закрепленных на неизменном расстоянии г друг от друга электромагнитных преобразователя, соединенных с соответствующими интегрирующими усилителями, выходы которых присоединены к последовательно соединенным измерителю отнсшений и функциональному преобразователю, связанному с выходным регулируемым усилителем и индикатором 12).

В известном измерительном устройстве уменьшение зависимости показаний от изменения расстояния r между проводником и первым преобразователем достигается за счет того, что при изменении расстояния r величи1 ной коэффициента усиления усилителя упра вляет функциональный преобразова,тель, подключенный к измерителю отношений. Поскольку сигналы М.т и Ч на

3 9400 выходах первого и второго преобразователей соответственно обратно пропорциональны расстояниям r и гg от них до проводника с измеряемым тое. V„=I/r„, V>=I/r =I

+г„), то сигнал V< на выходе измерителя отношений и входе функционального преобразователя, в общем случае нелинейным образом зависит от расстояния Г . Ч " Vg/Ч1 = " AIОIr Поэтому щ при использовании для усиления сигнала V линейного усилителя, коэффициент усиления которого регулируется напряжением V, выходной сигнал не зависит от расстояния г до проводника только в том случае, когда

Однако это условие практически 2р трудно выполнимо, так как при большом удалении второго преобразователя от проводника, т.е. при г„у> г возникают погрешности измерения иэза резкого ослабления сигнала и вли- д яния помех, а при соизмеримых расстояниях г r< остаются погрешности, обусловленные изменениями расстояния г„при измерениях. В свою очередь, обеспечивать изменение коэф- зо фициента усиления по сложному нелинейному закону регулирования с высокой точностью в широком диапазоне частот и амплитуд измеряемого сигнала весьма трудно, что снижает точ35 ность измерения рассматриваемого устройства. о

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, юю что в устройство для бесконтактного измерения, содержащее два жестко связанных электромагнитных преобразователя, соединенных с соответствующими усилителями, измеритель отношения

45 и выходное;индикаторное устройство, введены устройство перемножения сиг. налов, включенное между выходом первого усилителя и первым входом измерителя отношений, и вычитающее устройство, включенное между выходом вто- в рого усилителя и вторым входом измерителя отношений, при этом один вход устройства перемножения связан с выходом первого усилителя и первым входом вычитающего устройства, второй вход которого связан с другим входом устройства перемножения и выходом второго усилителя.

77 ф

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит два одинаковых жестко скрепленных на расСтоянии г электромагнитных преобразователя 1 и 2, устанавливаемых около проводника 3 с измеряемым сигналом, в данном случае током I . .К выходам преобразователей 1 и 2 присоединены соответственно усилители 4 и 5, выход первого иэ которых подключен к одному входу устройства 6 перемножения и первому входу вычитающего устройства

7, а выход второго - соответственно к вторым входам устройства 6 перемножения и вычитающего устройства

7, выходы которых присоединены к входам измерителя 8 отношений с последующим выходным индикаторным устройством 9.

Устройство работает следующим образом.

Для измерения электрического сигнала, например тока 7 в проводнике, электромагнитный преобразователь 1 подносят к проводнику и устанавливают на некотором расстоянии r от него. Поскольку второй преобразователь жестко соединен с первым на расстоянии r, то расстояние от проводника до второго преобразователя равно r =г„+г . Протекающий по проводнику измеряемый ток 7 создает вокруг него электромагнитное поле, которое создает s преобразователях 1 и 2 соответственно электрические сигналы, обратно пропорциональные расстояниям до них г„ и r . Эти сигналы усиливаются одинаковыми линейными уси-, лителями 4 и 5 с коэффициентом усиления k и становятся на их выходах соответственно равными V<=k I/r, V2=k I/гг °

Чтобы обеспечить независимость показаний от изменения расстояния между проводником с измеряемым сигналом и электромагнитными преобразователями, сигнал Ч„поступает на первые входы вычитающего устрой-, ства 7 и устройства 6 перемножения, а с их выходов - на измеритель 8 отношений. Одновременно сигнал V2 поступает соответственно на вторые входы устройства 6 перемножения и вычитающего устройства 7-и аналогичным образом на измеритель 8 отношений. При этом на первом входе изме940077 6 т рома гни тные преобр азова тели реа гируют на пропорциональную напряжению пр оводни ка напряженност ь электри ческого поля, которая также убывает пропорционально расстоянию до него, поэтому преобразования характеризуются закономерностями, аналогичными рассмотренным выше.

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 4660/66 Тираж 717 Подписное

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

5 рителя 8 отношений сигнал равен !

g = К ЗЧ1 )ъ, а на втором входе= — — — =МЗ =К 3

КЗ КЗ 1. -г Ъ

"2 }" r y„l- . Соответственно выходной сигнал измерителя отношений, поступающий на устройство 9 индикации, оказывается пропорциональным измеряемому току ч „кз

Ьых= O üõ ro

В предлагаемом устройстве, в отличие от известных, достигается полная независимость выходного сигнала от расстояний г„ и r между проводником с измеряемым сйгналом и электромагнитными преобразователями, так как выходной сигнал зависит только от величины измеряемого сигнала коэффициента усиления k и расстояния r между преобразователями, которое остается неизменным при любых значениях г и г

Таким образом, благодаря введению линейных устройств перемножения и вычитания, включенных указанным выше способом, обеспечивается более высокая, чем в известных устройствах, точность бесконтактных измерений электрических сигналов в широком диапазоне измерения при изменениях расстояния между проводником с измеря емым сигналом и бесконтактными электромагнитными преобразователями.

Предлагаемое устройство универсально, так как позволяет преобразовывать сигналы как в аналоговой, так и в цифровой форме, и может использоваться, в зависимости от типа применяемых электромагнитных преобразователей, как для измерения электрического тока, так и электрического напряжения. В этом случае элекУстройство для бесконтактного измерения электрических сигналов, содержащее два жестко связанных электромагнитных преобразователя, соединенных с соответствующими усилителями, измеритель отношения и выходное индикаторное устройство, о тли чающееся тем, что, сцелью повышения точности измерения, введены устройство перемножения сигналов, включенное между выходом первого усилителя и первым входом измерителя отношений, и вычитающее устройство, включенное между выходом второго усилителя и вторым входом из" мерителя отношений, при этом первый вход устройства перемножения связан с выходом первого усилителя и первым входом вычитающего устройства, второй вход которого связан с вторым входом

° устройства перемножения и выходом второго усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 616594, кл. G 01 R 13/00, 1978. !

2, Авторское свидетельство СССР

У 615423, кл. G 01 R 19/04, 1978.