Способ выбора двухэлементной схемы замещения объекта измерения

Способ выбора двухэлементной схемы замещения объекта измерения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >941902 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18. 08. 80 (21) 2975078/18-21 (51)М. Кл. с присоединением заявки М (23) Приоритет

6 01 К 17/10 (Ьеудерстекяяый квинтет

СССР ав делам язебретеннй н открытий

Опубликовано 07. 07 ° 82 ° Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 07 .07 .82 (53) УИК621 317. .733(088.8) Ж.П. Журавлев, В.Г. Мельник, В.М. Могилевский, О.А.Орнатский, В.В. Петухов и Н.А. Фещенка

< (?2) Авторы изобретения (7l ) Заявитель . (54) СПОСОБ ВЫБОРА ДВУХЭЛЕМЕНТНОЙ СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ

ОБЪЕКТА ИЗМЕРЕНИЯ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для выбора двухэлементной схемы замещения объекта измерения.

Известны способы выбора схемы замещения объекта измерения, основанные на уравновешивании мостовой цепи при подаче на нее одновременно или поочередно несколько испытательных сигналов различной частоты f 1).

Недостатком этих способов является сЛожность, а также то, что результат выбора имеет низкую точность.

Известен способ выбора двухэлементной схемы замещения объекта изМерения в мостах переменного тока с частотой независимостью равновесия при согласованной схеме мостовой це пу, в соответствии с которым произво" дится предварительная установка схемы моделирующей цепи, уравновешивание . моста, изменение частоты испытатель2 ного сигнала и окончательная установка схемы моделирующей цепи (2).

Недостатками известного способа являются низкая достоверность и сложность некоторых операций. Эти недостатки обусловлены тем, что большинство реальных объектов имеют более сложную, чем двухэлементная схему за-. мещения. Поэтому при исследовании таких объектов равновесие моста всегда будет зависеть от частоты. Двухэлементную схему моделирующей цепи при этом следует выбирать такую, при которой указанная частотная зависимость меньше. Однако, исследуя сигнал неравновесия, трудно сделать этот выбор с достаточной достоверностью, поскольку сам сигнал неравновесия может менять-. ся в широких пределах. Сложность известного способа определения схемы замещения состоит в том, что исследование сигнала неравновесия мостовой цепи может производиться только визуально, опытным оператором. Для этот

3 9419 го также необходимо подключать к измерительной цепи моста осциллограф.

Для обеспечения регистрируемого изменения сигнала неравновесия при несогласованной схеме мостовой цепи частота генератора а известном. способе должна изменяться в широких пределах (в 2-3 раза и более), что также связано с рядом технических труднос, тей. <о

Цель изобретения - повышение достоверности и упрощение выбора схемы замещения объекта измерения.

Поставленная цель достигается тем, что а способе выбора двухэлементной 15 схемы замещения объекта измерения в ,мостах переменного. тока с частотной независимостью равновесия при согла-сованной схеме мостовой цепи, основанном на частотной модуляции сину- 39 соидального испытательного сигнала, заключающемся в предварительной произвольной установке схемы моделирующей цепи, уравновешивании моста, изменении.частоты испытательного сигна- zs ла и окончательной установке схемы моделирующей цепи, после уравновешивания моста результат измерения параметров объекта запоминают, после изменения частоты производят доуравно- 5р вешивание возникшего неравновесия мостовой цепи и запоминают полученный результат, определяют разность первого и второго результатов, причем при их совпадении первоначально установленную схему моделирующей цепи не изменяют, при несовпадении результатов изменяют схему моделирующей цепи, производят повторное доуравновешивание возникшего неравновесия моста поочередно на двух частотах с запоми- . нанием результатов и последующим определением их разности, сопоставляют разности результатов, полученных при уравновешивании моста на двух частотах при первой и при второй схемах моделирующей цепи, и устанавливают ту из них, при которой указанная разность меньше.

Причем в качестве сравниваемых результатов измерения используют значения относительного параметра..

Предлагаемый способ основан на том, что показания уравновешенного мостового измерителя комплексных со- 55 противлений не зависят от частоты -испытательного сигнала только в том случае, если схема моста является cor02 4 ласованной, т.е. схема замещения объекта измерения соответствует схеме моделирующей цепи (плеча сравнения моста), Если же мост оказывается несогласованным, то указанные показания меняются при изменении частоты испытательного сигнала. Это обстоятельство используется для"определения схемы замещения объекта измерения. Для это.го сперва уравновешивают мост на рабочей частоте при. произвольно выбранной схеме моделирующей цепи (плеча сравнения мосТа) . Затем меняют частоту испытательного сигнала, доуравновешивают мост и запоминают разницу измеренных на этих частотах значений параметров Комплексного сопротивления объекта. Если эта разница отлична от нуля, изменяют схему моделирующей цепи и производят те же операции,после чего .сравнивают разницы измеренных значений параметров объекта измерения, полученные в первом и втором случаях. Наиболее точно отражает реальные физические процессы в объекте измерения та его даухэлементная схема замещения, при которой указанная разница меньше.

В качестве иллюстрации рассмотрим условия равновесия трансформаторного моста переменного тока для измерения абсолютного и относительного параметров емкостных объектов по параллельной схеме замещения.

На чертеже представлена схема мостовой цепи.

Иост содержит .генератор 1, основной 2 и вспомогательный 3 трансформаторы напряжения с обмотками 4-8, образцовые меры 9 и 10 емкости и активной проводимости соответственно, объект 11 измерения и детектор 12 равновесия. Уравноаешивание производится регулированием числа витков обмоток 6 и 8.

В наиболее общем виде условие равновесия моста имеет аид

1 1 + где 1„,1, 1 . - соответственно токи х (ь Оо ветви объекта измерения и образцовых eetвей моста.

8 случае, если объект измерения имеет параллельную схему замещения, это условие может быть представлено в виде р е41 щ43 О Р яЧ щ-7

5 94190 где U напряжение питания моста;

С„, С„. — параметры объекта измерения;, С, G - величины образцовых мер, о

Ю - .рабочая частота, 5

rn --m - числа витков соответсту 8 вующих обмоток трансформаторов.

Из этого выражения можно получить условия равновесия для каждого иэ из- 1в меряемых параметров о

С.х эссоi Г с . с

Х Х ."5

У«1., Ж4 Х «+X Ц««{ относительные параметры объекта измерения. .Поскольку оба условия равновесия от частоты не зависят, то,мост, буду- 2о чи уравновешенным на частоте -. Ч.{, ос.тается уравновешенным и на другой частоте 14 . Отсчитываемые значения

C, -, определяемые числами витков

« Ю* обмоток 6 и 8,. остаются неизменными. 2s

Если же указанным мостом измерять параметры объекта, характеризуемого последовательной схемой замещения с параметрами С и г„, то уравнение равновесия примет вид ЗО

)ив {

О. Ф { 01 jQJC0+

4 .м ФГх Е4

ЗМСХ

Ее Ф ) Щ N7{4O 35 а условие равновесия для измеряемых йараметров

C „=,C,P ({-a< ) 3=1{ {=î 0+Ì õ) i

-СХ Х ="

8 этом случае левые и правые части равенств по-разному зависят от частоты, равновесие становится частотно- зависимым и, поэтому, отсчитываемые

ЗНачения СХ и Тджх на частотах И и 1 окажутся разными. Во многих случа; ях объект измерения характеризуется более. сложной, чем двухэлементная, схемой замещения.

Предлагаемый способ позволяет определить наиболее подходящую эквивалентную двухэлементную схему замещения такого объекта. Для этого следует опре- . делить разности отсчитываемых значе- . ний параметров исследуемого. объекта на частотах измерения их сперва по одной, а затем по другой схеме замеще2 6 ния. Наиболее точно соответствует объекту измерения та схема замещения, при которой указанные разности меньше, Степень согласованности мостовой цепи наиболее удобно оценивать по час" тотной зависимости измеренной величи-ны относительного параметра. Действительно, при несоответствии схемы замещения объекта измерения и модулирующей цепи даже небольшая девиация частоты Ч вызывает заметные изменения отсчитываемого значения этого парамет- ра. Поэтому измерительное устройство может иметь узкую полосу пролускания и, следовательно, вь«сокую помехоустойчивость. Кроме того, относительные изменения этого параметра зависят только от относительного изменения частоты, что обеспечивает высокую точ- ность определения схемы замещения исследуемого объекта. . Преимуществами предлагаемого способа определения схемы замещения объекта измерения по сравнению с известными являются простота и более высокая достоверность. Кроме того, применение способа обеспечивает более высокую помехоустойчивость измерительного устройства, а следовательно,и более высокую точность определения параметров объекта измерения. формула изобретения

1. Способ выбора двухэлементной схемы замещения объекта измерения в мостах переменного тока с частотной независимостью равновесия при согласованной схеме мостовой цепи, основанный на частотной модуляции синусоидального испытательного сигнала, заключающийся в предварительной произвольной- установке схемы моделирующей . цепи, уравновешивании моста, изменении частоты испытательного сигнала и окончательной установке схемы моделирующей цепи, отличающий с я тем, что, с целью повышения достоверности и упрощения схемы замещения объекта измерения, после уравновешивания моста результат измерения параетров объекта запоминают, после изменения частоты производят доуравновешивание возникшего неравновесия мостовой цепи и запоминают полученный результат, определяют разность первого и второго результатов, причем при их совпадении первоначально установлен94

Составитель В.Семенчук

Редактор В.Лазаренко Техред К. Иыцьо Корректор А.Дэятко

Заказ 4829/33 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственнога комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ную схему моделирующей цепи не изменяют, при несовпадении результатов изменяют схему моделирующей цепи, производят повторное доуравновешивание возникшего неравновесия поочередно на двух частотах с запоминанием результатов и последующим определением разности, сопоставляют разности результатов, полученных при уравновешивании моста на двух частотах при первой и при второй схемах моделирующей цепи, и устанавливают ту из них, при которой указанная разность меньше.

1902 8

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве сравниваемых результатов измерения используют значения относительно параметра.

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кнеллер В,9. Боровских Л.П.

Измерение параметров объектов, представляемых многоэлементными двухполюсниками. Сб. Измерение, контроль, автоматизация. Вып. 3, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

У 158627 кл. G О1 R 17/10 (прототип).