Амплитудно-фазовый способ формирования регулирующих воздействий для раздельного уравновешивания компенсационно- мостовой измерительной цепи

Амплитудно-фазовый способ формирования регулирующих воздействий для раздельного уравновешивания компенсационно- мостовой измерительной цепи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Соииалистичесиик

Республик (i ii945804 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 06 ° 01.80 (2!) 3231826/18-Л (51) М. Кл.

G 01 R 1.7/10 с присоединением заявки .% еееуларетеаив| кемнтет

СССР ае амем нзебретений н отерытн11 (23)Приоритет (53) УДК 621. > .733(08 . I

Опубликовано 23.07.82. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 23.07. 82 . (72) Авторы изобретения

В.А.Волков, И.Н.Захарова, А.Ф.Прок т

l (71) Заявитель (54) АМПЛИТУДНО-ФАЗОВЫЙ СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РЕГУЛИРУЮЩИХ

ВОЗДЕЙСТВИЙ ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ

КОМПЕНСАЦИОННО-МОСТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ

1О

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения составляющих комплексного сопротивления.

Известен способ уравновешивания моста переменного тока, основанный на сравнении сигналов, причем первый сигнал сформирован равным амплитудному значению напряжения небаланса мостовой измерительной цепи, второй сигнал сформирован пропорциональным проекции напряжения питания мостовой измерительной цепи на вектор напряжения небаланса, третий сигнал -пропорциональный разности первого и вто рого сигналов, а информацию о направ лении изменения регулирующего элемента формируют по величине и знаку третьего сигнала (1 ). го

Недостаток такого способа - низкие точность и быстродействие из-за невозможности одновременного уравновешивания по обеим составляющим измеряемого комплексного сопротивления.

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в амплитудно-фазовом спо" собе формирования регулирующих воздействий для раздельного уравновешивания компенсационно-мостовой изме" рительной цепи, заключающемся в сравнении сигналов, пропорциональных амплитудно-фазовым соотношениям напряжений, снимаемых с компенсационномостовой измерительной цепи, один из которых пропорционален временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через нулевой уровень с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения, снимаемого с образцового элемента, расположенного в ветви, содержащей измеряемое комплексное сопротивление, при последовательной схеме замещения или с измеряемого комплексного сопротив3 945804 ления при параллельной схеме замеще- " ния последнего, а конец совпадает с ближайшей точкой перехода через нулевой уровень с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения питания ветви, содержащей измеряемое комплексное сопротивление, формируют второй и третий дополнительные сигналы, например меандры, период которых равен периоду напряжения питания ком.- $0 пенсационно-мостовой измерительной цепи, начало первого из которых сдвинуто относительно перехода через нулевой уровень с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения питания 15 компенсационно-мостовой измерительной цепи на время, равное первому дополнительному сигналу, а начало друго- го - на время, равное сумме первого дополнительного сигнала, и четверть периода напряжения питания компенса-. ционно-мостовой измерительной цепи, формируют четвертый и пятый дополнительные сигналы, пропорциональные про" екциям напряжения небаланса на второй и третий дополнительные сигналы соответственно, формируют шестой и седьмой дополнительные сигналы, пропорциональные .отношению второго и третьего дополнительных сигналов к амплитуд30 ному значению напряжения питания компенсационно-мостовой измерительной цепи соответственно, информацию о направлении изменения регулируемых параметров по однородной и неоднородной составляющим измеряемого комплексно. го сопротивления формируют по знаку четвертого и пятого Дополнительных сигналов, а информацию о величине неуравновешенного (переуравновешенного) состояния компенсационно-мосто40 вой измерительной, цепи формируют по величине шестого и седьмого дополнительных сигналов соответственно, 45

55

Формирование шестого и седьмого дополнительных сигналов позволяет получить информацию не только о направлении изменения регулируемого параметра, но и о величине недоуравновешенного (переуравновешенного) состояния компенсационно-мостовой измерительной цепи (КМИЦ), что позволяет повысить быстродействие за счет однократного включения необходимого веса образцовых элементов для каждой цифры.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерения составляю"

4 щих.иэмеряемого комплексного сопротивления за счет достижения состояния полного равновесия КМИЦ.

На фиг. 1 показана компенсационно-мостовая измерительная цепь (КМИЦ)

1 на фиг. 2 - ветвь|:КМИЦ, составленная из последовательно соединенных измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, выполненного по последовательной схеме замещения (резистор и конденсатор), и образцового сопротивления двухполюсника, однородного по характеру активной составляющей измеряемого комплексного сопроти,вления двухполюсника, на фиг. 3-5круговые диаграммы КМИЦ, в момент недоуравновешивания, переуравновешивания, квазиравновесия по составляющей измеряемого комплексного сопротивления, однородной образцовому сопротивлению двухполюсника, на фиг. 6-8то..же, в момент недоуравновешивания, переуравновешивания и квазиравновесия по составляющей измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, неоднородной образцовому сопротивлению, на фиг. 9 - устройство, реалиэуюцее предлагаемый способ; на фиг. 10 - блок обработки сигналов.

Измерительная цепь 1 содержит источник 2 питания, трансформатор 3 питания с обмотками 4 (Wg) и 5 (W ) фазовращающий блок 6 с трансформатором 7, первичная и вторичная обмотки которого соответственно 8 (Ч5) и 9 (и4), измеряемое комплексное сопротивление двухполюсника 10, образцовое сопротивление двухполюсника 11 при последовательной схеме замещения измеряемого комплексного сопротивления.

На круговых диаграммах обозначено:

С„" - потенциальная точка, вершина ветви, содержащей измеряемое комплексное.сопротивление двухполюсника и образцовое сопротивление двухполюсни ка;

8;. — потенциальная точка, место соединения конца первой и начала второй вторичных обмоток трансформатора питания КМИЦ;

Ь„ - потенциальная точка, место соединения конца второй вторичной обмотки и первого зажима фазовращающего блока;

С„g линия перемещения потенциИ альной точки С при уравновешивании по составляющей измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника, од5 9458 нородной образцовому сопротивлению, причем линия С(. 1 параллельна векто1 ру С,.;

С„.g.- линия перемещения потенци«4) 1 альной точки С„ > при уравновешивании двухполюсника по составляющей, неоднородной образцовому сопротивлению двух полюсн и ка, Д ии - минимально возможная окруж" 1 е ност ь квазиравновесия потенциал ьной 1О точки С; в обобщенных обозначениях, с; А „Я .„.-. окружности квазиравновесия потенциальной точки С„(в обобщенных обозначениях;

Аg" y .. — окружность квазиравновесия is л, ф( потенциальной точки й;.1 в обобщенных обозначениях, dC<. — вектор падения напряжения, снимаемого с образцового сопротивления двухполюсника. 20

ОД„ - вектор напряжения, снимаемого с вторичной нерегулируемой обмотки трансформатора 3 питания, Ь„ „. — вектор напряжения, снимаемого с вторичной обмотки 9 трансформатора

С, Д„" - вектор напряжения небалан/I са;

0f.1,1 - вектор напряжения питания ветви, содержащей измеряемое ком- З0 плексное сопротивление т — фазовый сдвиг напряжения

С„. d< ° относительно опорного вектора

С„ 1, получен " поворотом вектора напряжения ad нь угол, пропорциональный фазовому сдвигу напряжения, снимаемого с образцового элемента при последовательной схеме замещения, или с измеряемого комплексного сопротивления при параллельной схеме заме.щения относительно напряжения питания ветви, содержащей измеряемое комплексное сопротивление.

Процесс уравновешивания компенсационно-мостовой измерительной цепи по составляющей измеряемого комплексно- <5 го сопротивления двухполюсника, однородной образцовому сопротивлению двухполюсника, заключается в изменении напряжения питания ветви, составленной из последовательного соеди- 50 нения измеряемого комплексного сопро. тивления двухполюсника и образцового сопротивления двухполюсника, путем коммутации витков вторичной обмотки

1(или (трансформатора питания. ss л йомент квазиравновесия по составляющей, однородной образцовому сопротивлению двухполюсника, характери04 б зуется выводом точки С на одну окружность уравновешивания р, что можно зафиксировать выполнением следующего равенства (фиг. 5)

Qj -со %=О.

Нарушение равенства в ту или иную сторону характеризуется состоянием недоуравновешивания (переуравновешивания) или переуравновешивания (недоуравновешивания (фиг. 3 и 4) соответственно. А коммутацию образцовых элементов производят в соответствии с величиной отношения

cd сов Ч

Процесс уравновешивания компенсационно-мостовой измерительной цепи по составляющей, неоднородной образцовому сопротивлению двухполюсника, заключается в изменении напряжения питания ветви, составленной из последовательного соединения измеряемого комплексного сопротивления двухполюсника и образцового сопротивления двухполюсника, путем коммутации витков вторичной обмотки W трансформатора фазовращающего блока.

Иомент квазиравновесия по составляющей, неоднородной образцовому сопротивлению двухполюсника, характеризуется выводом точки С на одну окружность уравновешивания, что фиксируется выполнением равенства (фиг. 8) сд -О

Нарушение равенства в ту или иную сторону характеризуется состоянием недоуравновешивания (переуравновешивания) или переуравновешивания (недоуравновешивания) (фиг. б,и 7).

А коммутацию образцовых элементов производят в соответствии с величиной отношения =О.

Og

Отсчет составляющей, однородной образцовому сопротивлению двухполюсника, можно получить следующим образом. Известно, что в момент квазиравновесия к . д = 3-С > где R - радиус окружности, Ча Ча н д d 1фЯд Х(Ю„ФЮд )

Ча +< -(с+ с) . ЧММ4„„3ofkcc

Ж Ч,+ а,) <(++) в,. 1Чя. откуда с -4 с с

945804 8 вой.измерительной цепи, со второго выхода блока 21 одновременно поступают на первые входы фазочувствительных выпрямителей 23 и 24 соответственно, на вторые входы которых подается напряжение небаланса Vcg с выхода блока 22 разности, сигналы с выходов блоков 23 и 24, пропорциональные проекциям cd cosg u cd.sin f

10 соответственно, подаются на вторые входы блоков 14 и 15 деления и на управляющие входы блоков 16 и 17 уравновешивания. Сигналы с выходов блоков деления, пропорциональные частному от

15 деления и соответственcа дя

<1д но, поступают на информационные входы блоков 16 и 17 уравновешивания. Блок

16 уравновешивания производит коммутацию витков трансформатора питания у0 КМИЦ, а блок 17 - витков вторичной обмотки трансформатора фаэовращающего устройства .сигналы с выходов блоков 16 и 17 соответственно поступают на входы блоков 18 и 19 индикации. !

25 Использование предлагаемого способа позволяет повысить точность и быстродействие измерения составляющих комплексного сопротивления при разработке устройств контроля параметров технологических процессов в АСУТП. Vafd c

% с тогда

Устройство, реализуоцее предлагаемый способ, содержит. КМИЦ 1, согласующее устройство 12, блок 13 обработки сигналов, блоки 14 и 15 деления, блоки 16 и 17 уравновешивания, блоки 18 и 19 индикации, блок обработки сигналов содержит фазо временной .преобразователь 20, блок

21 формирования опорного напряжения, блок 22 разности, фазочувствительные выпрямители 23 и 24.

Напряжение U

13 обработки сигналов, причем напряжение V одновременно подается на вход блока 21 формирования опорного напряжения и на первый вход блока

22 .разности, а также на первые входы блоков 14 и 15 деления, напряжение Va< поступает на первый вход фазовременного преобразователя 20, а напряжение Ч 1Содновременно подается на второй вход блока 20 и на второй вход блока 22 разности. Сигнал, пропорциональный фазовому сдвигу V между напряжением Vö è V

50 поступает на информационный вход блока 21, опорный сигнал, пропорциональный напряжению V g, сдвинутому на угол V с первого выхода блока формирования опорного. напряжения, и опорныи сигнал, пропорциональный

ы

55 напряжению Чо, сдвинутому на суммарный угол V и четверть периода напряжения питания компенсационно-мостоI

Формула изобретения

Отсчет составляющей, неоднородной образцовому сопротивлению двухполюсника, можно получить и Ы-— К, а в момент квазиравновесия

Амплитудно-Фазовый способ формирования регулирующих воздействий для раздельного уравновешивания компенсационно-мостовой измерительной цепи, заключающийся в сравнении сигналов, пропорциональных амплитудно-фазовым соотношениям напряжений, снимаемых с компенсационно-мостовой измерительной цепи, один из которых-пропорционален временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через нулевой уровень с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения, снимаемого с образцового элемента, расположенного в ветви, содержащей измеряемое комплексное сопротивление, при последовательной схеме замещения или с измеряемого комплексного сопротивления при параллельной схеме замещения последнего, а конец совпадает с ближайшей точкой перехода через нулевой уровень с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения питания ветви, содержащей измеряемое комплексное сопротивление, отличающийся

СС ФС /е

Фиг. Г .

ôèÅ.1

6 0

9 9458 теы, чту, с целью повышения точности и быстродействия, формируют. второй и третий дополнительные сигналы, например меандры, период которых равен периоду напряжения питания компенсационно-мостовой измерительной цепи, начало первого из которых сдвинуто относительно перехода через нулевой уровень с минуса на плюс {с плюса на минус) напряжения питания ув компенсационно-мостовой измерительной цепи на время, равное первому дополнительному сигналу, а начало другого - на время, равное сумме первого дополнительного сигнала, и четверть периода напряжения питания компенсационно-мостовой измерительной цепи, формируют четвертый и пятый дополнительные сигналы, пропорциональные проекциям напряжения небаланса на второй и третий дополнительные сигналы соответственно, формируют шестой и седьмой дополнитель04 10 ные сигналы, пропорциональные отношению второго и третьего дополнительных сигналов к амплитудному значению напряжения питания компенсационно-мостовой измерительной цейи соответственно, информацию о направлении изменения регулируемых параметров по однородной и неоднородной составляющим измеряемого комплексного сопротивления формируют по ; знаку четвертого и пятого дополнительных сигналов, а информацию о величине недоуравновешенного (переуравновешенного) состояния компенсационно-мостовой измерительной цепи формируют по величине шестого и седьмого дополнительных сигналов соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР й"661359, кл. G 01 R 17/10, 25.05.79 (прототип).

945804

Составител ь В. Семен чук

Редактор В.Лазаренко Техред А. Бабинец Корректор M.Öàðîèè

Заказ 532 l 5 Тираж 717 Подписное

ВНИИГ1И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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