Способ измерения частотных погрешностей термоэлектрических преобразователей

 

Изобретение может быть исполь- - зовано для оценки частотных свойств .термоэлектрических преобразователей переменного тока в ПОСТОЯННЕЙ в широком частотном диапазоне. Цель изобретения - точное уравнивание действующих значений токов нагрева, первой и второй частот, позволяющее по относительной разности термо-ЭДС повысить точность измерений. Переменный ток первой фиксированной частоты . и второй перестраиваемой частоты от источников 1 и 2 поочередно пропускают через нагреватель термоэлектрического преобразователя 6. После его нагрева измеряют соответствующие значения термо-ЭДС. Сигналы , соответствующие токам первой и второй частот, поочередно переносятся на третью частоту, равную полусумме этих частот. Для этого используют вспомогательный сигнал, соответствующий току четвертой частоты, равной полуразности первой и второй частот. В описании приведено устройство, реализующее данный способ. Устройство содержит источники 1 и 2 переменного тока фиксированной и переS Кэ Од го 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 R 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3439557/24-21 (22) 20,05,82 (46) 30.03.86. Бюл. 9 12 (72) Ю.А.Скрипник, В.К.Васильчук, Л.А.Глазков и В.И.Водотовка (53) 621.317 (088.8) (56) Рождественская Т.Б. Электрические компараторы для точных измерений тока, напряжения,.мощности.

M.: Стандарты, 1964, с. 110.

Преобразователь термоэлектрический Т300. Технические условия ТУ25-04 3791-79. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ

ПОГРЕШНОСТЕЙ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение может быть исполь- -. зовано для оценки частотных свойств ,термоэлектрических преобразователей переменного тока в постоянный в широком частотном диапазоне. Цель изобретения — точное уравнивание дейстÄÄSUÄÄ 1221624 вующих значений токов нагрева. первой и второй частот, позволяющее по относительной разности термо-ЭДС повысить точность измерений. Переменный ток первой фиксированной частоты и второй перестраиваемой частоты от источников 1 и 2 поочередно пропускают через нагреватель термоэлектрического преобразователя 6. После его нагрева измеряют соответствующие значения термо-ЭДС. Сигналы, соответствующие токам первой и вто- . рой частот; поочередно переносятся на третью частоту, равную полусумме этих частот. Для этого используют Е вспомогательный сигнал, соответствую« щий току четвертой частоты, равной полуразности первой и второй частот.

В описании приведено устройство, реализующее данный способ. Устрой-. Я ство содержит источники 1и 2 пере» менного тока фиксированной и пере! 221624 страиваемой частот, резисторы 3 и

4, переключатели 5 и 15, преобразователи 6 и 12, блок 7 переноса частоты сигнала, выполненный, например, на основе гальваномагнитного датчика Холла, источник 8 тока, перестраиваемый избирательный усилитель

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для оценки частотных свойств;термоэлектрических преобразователей переменного тока в постоянный в широком частотном диапазоне.

Цель изобретения — повышение точности измерения частотных погреш ностей термоэлектрических преобразователей за счет точного уравнивания действующих значений токов нагрева первой и второй частот, позволяющее по относительной разности термо-ЭДС повысить точность измере.— ния.

На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство содержит источники 1 и 2 переменных токов первой фиксированной и второй,перестраиваемой. частот, которые через переменные резисторы 3 и 4 и переключающий эле-. мент 5 поочередно подключаются к нагревателю контролируемого термоэлектрического преобразователя 6.

Последовательно с нагревателем ripeобразователя 6 включен блбк 7 пере носа частоты сигналов, который выполнен, например, на основе гальваномагнитного датчика Холла. Блок 7 подключен к вспомогательному иСточнику 8 тока четвертой перестраиваешой частоты. Выход блока 7 через последовательно включенные перестраиваемой избирательный усилитель

9 и выпрямитель 10 соединен с компенсатором 11 постоянного тока. Источник 1 также подключен к опорному термоэлектрическому преобразователю

12, нагревательный элемент которого шунтирован переменным резистором 13.

Между встречно включенными термоэлектродами преобразователей 6 и 12

9, выпрямитель 10 компенсатор 11 постоянного тока, резистор 13 и цифровой мнлливольтметр 14. В описании приведены расчеты для получения ам-. плитуды выделенных сигналов, соответствующих токам различных частот.

1 ил.

2 включен цифровой милливольтметр 14, который переключателем 15 подключается только к выходу контролируемого термоэлектрического преобразователя 6.

В -предлагаемом способе переменный ток первой фиксированной частоты.

i=Im „сов(Q t+V ) и переменный ток второй перестраиваемой частоты i

10, =?ш соз(! и + р) поочередно пропускают через нагреватель контролируемого термоэлектрического преобразователя.

После нагрева термоэлектрического преобразователя токами первой и вто1 рой частот измеряют соответствующие . значения термо-ЭДС:

Е„.=SI m,, E =S(1+yJ1 т, Э где S — чувствительность контроли20 руемого термоэлектрического д преобразователя; — — относительная частотная поо S грешность чувствительности термоэлектрического преоб

25 разователя на второй частоте относительно первой.

Сигналы, соответствующие токам первой и второй частот и поочередно протекающие через нагреватель термо30 электрического преобразователя, переносят на одну частоту — третью, равную полусумме первой и второй частот и.! =() + <- Д1 . Для этого используют вспомогательный сигнал, соответствующий току четвертой частоты, равной полуразности первой и второй частот Uö -- (D - U ) I < .

В результате переноса сигнала, соответствующего току первой часто40 ты, образуется сигнал

0„=К„!ш,соз (Uqt+4 )!аЗсоз(й) з)1ш lm (соз(-- -----t+÷ -v )+

1 з

1221624 — u3

+соя (— ""-" — —

2 в где К.„ — коэффициент преобразования.

Из полученного сигнала 0 выде1 ляют, например, фильтрацией сигнал третьей частоты

К Q„+M

U =- -К fm Im cos(--"---- 1+4 — )

2 2 з где К вЂ” коэффициент фильтрации. IO

В результате переноса сигнала, соответствующего току второй частоты,,образуется сигнал

= К I 1т соь (а) t + py j I y со%(41 3

= — 1- з 1mg(

4д + <д.)„

+сов(—, " и ",",)) Из.полУченного сигнала 0з также 2О выделяют напряжение третьей частоты

К () ., 1, 0 =- -К Im ш cos (-"-----Й +У +Y з

Амплитуды выделенных сигналон 0 и 0, одной частоты сравнивают ме ду 25 собой. Затем амплитуду переменного тока второй частоты изменяют до ус» тановления равенства амплитуд сравниваемых сигналов третьей частоты.

Достижение равенства амплитуд токов ЗО сравниваемых сигналон (0,=0„} означает равенство амплитуд токов нагрева (1m,=Jm ) .

Сравнение амплитуд сигналов одной частоты исключает погрешность при устанонлении равенства токон первой и второй частот, нагревающих контролируемый термоэлектрический преобразователь.

Таким образом, относительная раз-,40 ность термо-ЭДС, соответствующих токам нагрева разной частоты и оди- наконых амплитуд, представляет собой измеряемую частотную погрешность

Е - Е 6 S() 45

a - аф 1

Е„ S

Устройство работает следующим образом.

Контролируемый преобразователь б 5О подключают к источнику 1 тока и переменным резистором 3 по цифровому . милливольтметру 14 устанавливают номинальный ток его нагрева (положе ние "с " переключателя 15) и измеряют соответствующую термо-ЭДС. Затем по нулевому показанию милливольтметра 14 переменным резистором 13 уравнивают термо-ЭДС преобразователей б и 12 (положение "5" переключателя 15). По шкале источника 2 устанавливают новое значение частоты, на которой необходимо определить частотную погрешность контролируемого преобразователя 6. Вспомогательный источник тока 8 настраивают на полуразность первой и второй частот источников I и 2, а избирательный усилитель 9 — на полусумму этих частот.

Ток источника I протекает через последовательно соединенные нагре.ватель преобразователя 6 и полупроводниковую пластинку датчика Холла., В результате взаимодействия тока и магнитного поля обмотки возбуждения, через который протекает ток источника 8, на холловских электродах датчика образуется сигнал, пропорциональный произведению этих токов.

Так как полупроводниковая пластинка датчика с размерами 2" 3 мм не имеет остаточных, реактивностей и процессы в пластинке практически безынерцион- иы, преобразование тока нагрева в соответствующий сигнал произведения происходит беэ частотных погрешностей в широком диапазоне частот (до

10-30 МГц). Выделенное и усиленное избирательным усилителем 9 напряжение третьей частоты преобразуется выпрямителем 10 в постоянное напряжение, измеряемое компенсатором II.

Затем переключающим элементом 5 нагреватель контролируемого преобразователя 6 подключают к источнику 2 перестраи аемой частоты, и перемен-. ным резистором 4 вновь добиваются первоначального показания компенсатора 11. Поскольку компенсирующие напряжения являются результатом вы-. деления, усиления и выпрямления гармонических сигналов одной третьей частоты, то результирующие коэффициенты преобразования для токов нагрева первой и второй частот будут одинаковыми при любом значении вспо- могательного тока четвертой частоты источника 8. Поэтому частотные искажения, возникающие в инерционной обмотке возбуждения датчика Холла э не влияют на точность установления равенства нагренательных токов. Милливольтметром 14 измеряют возникшую разность термо-ЭДС преобразователей

6 и !2, После этого определяют зна Е - Е д Е

)= - — -1 = — ——

E„E„

Составитель В.Кашута

Редактор Т.Митейко Техред И.Гайдош Корректор Е.Снрохман

Заказ 1610/53 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

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

5 122 чение частотной погрешности контролируемого преобразователя 6 из соотношения где AE — разность термо-ЭДС преобразователей 6 и 12;

Е„- термо-ЭДС преобразователя

6, соответствующая номинальному току его нагревателя.

Затем по шкале источника 2 тока устанавливают более высокое значение его частоты, и повторяют измерения. По измеренным значениям частотных погрешностей определяются частотные характеристики контРолиРУемого преобразователя.

Предлагаевый способ обеспечивает точность измерения частотных погрешностей термоэлектрических преобразователей за счет исключения частотной погрешности сравнения амплитуд токов разных частот. Поэтому возможно снижение погрешности сравнения переменных токов в широком диапазоне частот (до 100 кГц) и измерения малых .частотных погрешностей порядка тысячных долей процента.

1624 Ь

Формула изобр етения

Способ измерения частотных погрешностей термоэлектрических преобразователей, предусматривающий поочередный нагрев контролируемого пре образователя переменными токами первой и второй частот, поддержание равенства действующих значений этих токов, измерение термо-ЭДС, соответствующих этим токам, и определение погрешности по относительной раэ« ности термо-ЭДС, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, формируют дополнительный электрический сигнал с частотой, равной полураэности первой и второй частот, формируют электрические сигналы, пропорцио-, нальные токам нагрева первой и вто ; . рой частот, а затем эти сигналы с помощью дополнительного электрического сигнала поочередно смешивают .

25 с сигналом третьей частоты, равной полусумме первой и второй частот, и при этом сравнивают змплитуду .сигналов, полученных при смешивании сигнала первой частоты и, соответ30 ственно, второй частоты, и изменяют ток нагрева второй частоты до получения равенства амплитуд сравниваемых сигналов,