Устройство для измерения относительной разности двух напряжений

 

Изобретение может быть использовано в устройствах для измерения относительной разности амплитуд двух переменных напряжений, независимо от их фазовых соотношений или относительной разности постоянных напряжений в системах допускового контроля. Цель изобретения - повьш1ение точности измерения - достигается в результате исключения погрешности, вносимой нестабильностью аналоговой памяти, статизмом цепи автоматической регулировки усиления и дрейфом нуля усилителя напряжения. Другая цель - расширение функциональных возможностей - достигается за счет измерения разности двух напряжений, отнесенной как к одному , так и к другому из них. Устройс (Л 00 X)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (д1) 4 G 01 R 19/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ASTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4039596/24-21 (22) 20.03.86 (46) 30.10.87. Бюл. М 40 (71) Институт электродинамики АН

УССР и Киевский политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) И.Ю.Скрипник, Ю.А.Скрипник, В.И.Скрипник и И.M Шуличенко (53) 621.317.7(088.8) (56) Жилинскас P.Ï. Измерители отношения и их применение в радиоизмерительной технике, М.: Советское Радио, 1975, с.245-247, рис.5.22.

Скрипник Ю.А. Измерительные устройства с коммутационно-модуляционными преобразователями. Киев, Высшая школа, 1975, с. 67-169, рис.5.1.

Авторское свидетельство СССР

У 597974, кл. G 01 R 19/00, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ РАЗНОСТИ ДВУХ НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение может быть использовано в устройствах для измерения относительной разности амплитуд двух переменных напряжений, независимо от их фазовых соотношений или относительной разности постоянных напряжений в системах допускового контроля.

Цель изобретения †.повьппение точности измерения — достигается в результате исключения погрешности, вносимой нестабильностью аналоговой памяти, статизмом цепи автоматической регулировки усиления и дрейфом нуля усилителя напряжения. Другая цель — расширение функциональных возможностей — достигается за счет измерения разности двух напряжений, отнесенной как к одному, так и к другому из них. Устрой1 1 (Н 7 (1 ство содержит ключи 1 и 2, цепи управления которых соединены с противофаэными выходами генератора 3 частоты коммутации, регулируемый усилитель 4, амплитудный детектор 5, фильтр

6 нижних частот, усилитель 7 напряжения частоты коммутации, фазочувствительный выпрямитель 8, индикатор 9, источник 10 опорного напряжения, клю» и 1 1 и 1 2, у (: и (» »» т f ч » . 1 ((; » » » »i я + (»((» » ча(т(» ò»» комм у та 1»»»н, фа »(» у»(< т Р»» » f (» ь»»»и! .. ыпрямптепь 14, интегратор 15 и иву»(»»(»»»к)с ный пере»(»»»(» (а тел ь 1 Ь, Устройст»»о позволяет повьгить точность и достоверность допускового контроля методом сравнения с эталоном в широком частотном диапазоне. 1 э.п. ф-JI»l

1 ил.

Изобретение относится к электрои-радиоиэмерительной технике и может быть использовано для измерения относительной разности амплитуд двух переменных напряжений независимо от их фазовых соотношений или относительной разности постоянных напряжений в системах допускового контроля.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет исключения погрешности, вносимой нестабильностью аналоговой памяти, статизмом цепи автоматической регулировки усиления и дрейфом нуля усилителя напряжения, Целью изобретения является также расширение функциональных возможностей эа счет измерения разности двух напряжений отнесенной как к одному, так и к другому из них.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит ключи 1 и 2, цепи управления которых соединены с противофазными выходами генератора 3 частоты коммутации, регулируемый усилитель 4, вход которого соединен с входными клеммами устройства через ключи 1 и 2, последовательно соединенные амплитудный детектор 5, подключенный к выходу усилителя 4, фильтр

6 нижних частот, усилитель 7 напряжения частоты коммутации, фаэочувствительный выпрямитель 8 и индикатор 9.

Устройство содержит также источник

10 опорного напряжения ключи 11 и 12, через которые выход фильтра 6 нижних частот и источник 10 опорного напряжения соответственно подключены к входу усилителя 13 напряжения частоты коммутации, к выходу которого подключены последовательно соединенные фазочувствительный выпрямитель 14 и интегратор 15, выходом соединенный с управляющим входом регулируемого усилителя 4, и двухполюсный переключатель 16, входы которого соединены с противофазными выходами генератора 3 частоты коммутации, а выходы — с уп1О равляющими входами ключей 1 и 2. Управляющие входы фазочувствительных выпрямителей 8 и 14 подключены к протинофазным выходам генератора 3 частоты коммутации, а управляющие входы ключей 11 и 12 раздельно связаны каждый с соответствующим выходом этого же генератора 3.

Устройство работает следующим образом.

Сравниваемые напряжения U(»» U< через ключи 1 и 2, цепи управления которых соединены с противофаэными выходами генератора 3, поочередно поступают на вход регулируемого уси2Ь лителя 4. При измерении относительной разности двух переменных напряжений частоту коммутации генератора 3 выбирают в 10 — 100 раэ меньшей частоты сравниваемых напряжений. В этом слу30 чае усилителем 4 поочередно усиливаются пакеты напряжений U U, которые затем выпрямляются амплитудным детектором 5 и сглаживаются фильтром

6 нижних частот. При замкнутом ключе

1 и разомкнутом ключе 2 на выходе фильтра 6 выделяется напряжение, рав11,, где K коэффициенты преобразования регу. »иру-. емого усилителя 4, детектора 5 и фи,»0 льтра 6 соответ(т»((»(»(o. В пр(тив(пож»

Btlxo11e фи 1ьтра 6 РьиРltttt т(я на»рлжение, ра»»ое 11„=К„ К К,. П„. Если амплитуды срав»иваемых »апряжений не ран»ы, то н выходном напряжении 11

3 фильтра 6 появляется переменная составляющая частоты коммутации, равная

» -!1 которая усиливает ся усилителем 7 частоты коммутации и выпрямляется фазочунстнительным выпрямителем 8. Это выпрямление напU, -Uz ряжения равное U =К К К К К

Ф ь о ь в 2 > где K Kв — коэффициенты преобразования усилителя 7 и фазочунствительного ныпрямителя соответственно измеряется индикатором 9.

Одновременно от источника 10 опорного напряжения и с выхода фильтра 6 нижних частот через ключи 12 и 11 на вход усилителя 13 частоты коммутации поочередно поступают опорное напряжение U и выпрямленное напряжение одного из пакетов сравниваемых напряжений. При фазировке ключей, указанной на чертеже, на усилитель 13 поочередно поступают напряжения U и U . Усиленная усилителем 13 переменная составляющая частоты коммутации, равная

Ug-U, выпрямляется фазочувствит 2 тельным выпрямителем 14 и после чего поступает на вход интегратора 15. Выходное напряжение интегратора 15 воздействует на управляющий вход регулируемого усилителя 4 и изменяет его коэффициент усиления в направлении ураннивания напряжения U выпрямленв ного пакета переменного напряжения с постоянным опорным напряжением Ut .

В состоянии равенства этих напряжений выходное напряжение фазочувствительного выпрямителя 14 становится равным нулю, и процесс интегрирования интегратора 15 прекращается. При установившемся значении выходного напряжения интегратора 15 коэффициент усилениЪ регулируемого усилителя 4 определяется равенством U,=U,=K4 откуда коэффициент усиления регулируемого усилителя 4 K =U /К К6

«Ut °

С учетом установившегося значения коэффициента К усиления регулируемого усилителя 4 напряжение, измеряемое индикатором 9, ранно

К, K 11 1, -!, «

2 !!(К, kII U, 5

me К=---- --- — »остоянньп1 коэффи2 циент пропорцио»аль»ости.

Если изменить положение двухполюсного переключателя 1Ь на протиноположное, то на вход усилителя 13 час10 тоты коммутации будут поочередно поступать напряжения П и П . В соответствии с этим коэффициент усиления регулируемого усилителя 4 станет равным K =П /K K < U, a индикатор 9

15 будет измерять напряжение

Uz

U = К

6 11 з

Таким образом, предлагаемое устрой20 ство позволяет измерять разность двух напряжений, отнесенную как к одному, так и к другому сравниваемому напряжению в зависимости от положения двухполюсного переключателя 16. При

25 этом повышение точности измерения достигается за счет исключения из схемы нестабильного элемента памяти и дифференциального усилителя постоянного тока, имеющего неизбежный дрейф

30 нуля. Исключается также погрешность статизма за счет введения интегратора

15 в цепь автоматической регулировки усиления регулируемого усилителя 4.

При этом нестабильность введенного интегратора не влияет на результат измерения, так как при любом изменении выходного напряжения интегратора

15 изменяется коэффициент усиления регулируемого усилителя 4 до восста40 новления равенства U =U или U =U .

При сравнении амплитуд основных гармоник напряжений регулируемый усилитель выполняют избирательным, настроенным на первую гармонику входных

45 напряжений. В случае измерения отно— сительной разности двух постоянных напряжений регулируемый усилитель выполняют на основе широкополосного операционного усилителя с регулируе— мой глубиной отрицательной обратной связи. При этом надобность в амплитудном детекторе 5 и фильтре 6 отпадает.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность и достоверность допускового контроля источников питания, масштабных преобразователей и т.п. на постоянном и переме»ном токе

1348741 методом сравнения с эталоном в широком частотном диапазоне.

Ф о р м у л а и з о б р е т.е н и я

Составитель С.Вейский

Техред М.Ходанич

Редактор Ю.Середа

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5185/44 Тираж 729 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Устройство для измерения относительной разности двух напряжений, содержащее последовательно включенные регулируемый усилитель, амплитудный детектор, фильтр нижних частот, усилитель напряжения частоты коммутации, фаэочувствительный вьптрямитель и индикатор, источник опорного напряжения, генератор частоты коммутации и три ключа, цепи управления двух иэ которых соединены с протнвофазными выходами генератора частоты коммутации и управляющими входами фазочунствительного выпрямителя, а управляющий вход третьего ключа — с одним выходом генератора частоты коммутации, причем первая входная клемма устройстна соединена через первый ключ с входом регулируемого усилителя, вторая входная клемма связана с нходом регулируемого усилителя через нторой ключ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, введены четвертый ключ, вторые последовательно соединенные усилитель напряжения частоты коммутации и фаэочувствительный выпрями5 тель, интегратор, выходом соединенный с управляющим входом регулируемого усилителя, причем вход второго усилителя напряжения частоты коммутации через третий ключ соединен с выходом фильтра нижних частот, а через четвертый ключ связан с выходом источника опорного напряжения, управляющие входы второго фазочувствительного выпрямителя соединены с протинофаэными выходами генератора частоты коммутации и его выход подсоединен к входу интегратора, а управляющий вход четвертого ключа подключен к другому выходу генератора частоты коммутаций.

2. Устройство по и.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, дополнительно введен двухполюс 5 ный переключатель, входы которого соединены с протинофаэными выходами генератора частоты коммутации, а выходы связаны с управляющими входами первого и нторого ключей.