Способ уравновешивания экстремальных мостов переменного тока

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в измерителях параметров комплексных сопротивлений. Цель изобретения - повышение быстродействия измерения за счет одновременной модуляции первого и второго параметров моста - достигается путем измерения синфазной и квадратурной составляющих сигнала неравновесия моста в произвольном ортогональном базисе до и после модуляции, определения величины и направления изменения параметров моста по приведенным соотношениям. Способ позволяет в 2,5 раза по сравнению со способом-прототипом увеличить быстродействие измерительных приборов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистичесних

РЕСПУБЛИК

0% (i3) (51)5 С 01 R 17 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВ 8ЕННЫЙ КОМИТЕТ по изОБРетениям и отнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4477719/24-21 (22) 16.08.83 (46) 07.04,90. Бюл. К 13 (71) Институт электродинамики

АН УССР (72) И.Н.Сурду, И.В.Третяк, О.А.Орнатский и Б.А.Кромпляс (53) 621.317.733(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 756301, кл, G 01 R 17/12» 1978

Авторское свидетельство СССР

1 1474555, кл. G 0 1 R 17/12, 1987. (54) СПОСОБ УРАВНОВЕШИВАНИЯ ЭКСТРЕИАЛЬНЫХ ИОСТОВ IIEPENEHHOI 0 ТОКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использоИзобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в экстремальных мостах переменного тока для измерения параметров комплексных сопротивлений.

Цель изобретения — повышение быстродействия измерения за счет одновременной модуляции первого и второго параметров моста в произвольном направлении.

Способ может использоваться при уравновешивании мостовых цепей с прямыми линиями уравновешивания для измерения двух абсолютных параметров, получивших наибольшее применение.

Сигнал неравновесия такой цепи описывается уравнением

s р+)s q=k6,, (1) где Ы,S — чувствительности по параметрам р и q соответственно;

2 вано в измерителях параметров комплексных сопротивлений. Цель изобретения — повышение быстродействия измерения за счет одновременной модуляции первого и второго параметров моста — достигается путем измерения синфазной и квадратурной составляющих сигнала неравновесия моста в произвольном ортогональном базисе до и после- модуляции, определения величины и направления изменения параметров моста по приведенным соотношениям. Способ позволяет в 2,5 раза по сравнению со способом-прототипом увелнчить быстродействие измерительных приборов.

2 з.п. ф-лы, 1 ил. р,q — неравновесие по параметрам р и о; — коэффициент передачи тракта обработки сигнала неравновесия;

U - напряжение сигнала нераво новесия.

В соответствии с предлагаемым спо, собом производится одновременная мо-. дуляция rro p M Tp M p H q на величину Др и Дп соответственно. Исходя из этого, можно записать систему уравнений

Б p p+J Sg° с =1сН,;

8 (р+Др)+З- q (Ч+М) =Щ, где U — сигнал неравновесия после ! модуляции.

Поделив первое уравнение системы на второе, исключают влияние коэффициента k и получают

1555673 где П и V < — синфазные составляющиеся, и0„;

V u U — квадратурные составок 1к

5 ляющие бд и U

Подставляя эти выражения в (4), выделяя мнимую и действительную составляющие правой части уравнения, и приравнивая их соответственно мнимой и действительной составляющим левой части уравнения, получают два уравнения

S + 8 и

Sp(Р+ЛрГ+дS (q+Qq) П, (3) р

Ь (U

Ьос (Ugc, -Uo )+Uoi (Uix -Uox )3 Ь Я+ (По П1с -U ос 01к «) .

11ос)г+(П1к Пок)г

В уравнения (5) и (6) входят такие 2р параметры, как Ь р, Ьп ио =$6 /$р. Величины Ь р н gq являются модуляционными приращениями параметров и могут быть сформированы с точностью, равной точности самой измерительной цепи. 25

Величины S и S известны с большой погрешностью, однако их отношение

«Ь1, о =;; — известно с очень высокой точвЭр ностью и, фактически, равно отношению 30 образцовых мер по параметрам р и q.

Таким образом, все величины, входящие в (2) и (3), известны или сформированы с высокой точностью, равной точности .измерительной цепи. Отсюда следует, что предлагаемый способ не имеет методической гогрешности и позволяет определять неравновесия с точностью, равной точности измерительной цепи за два такта.

Следовательно, для уравновешивания моста необходимо два такта, в то время .как по известному способу необходимо пять тактов> т.е. быстродействие . увеличивается в 2,5 раза. В то же время можно утверждать, что уравновешивание за два такта является максимально быстрым для экстремальных мостов переменного тока.

Возможно несколько модификаций предлагаемого способа °

Первая — когда значение одного из модуляционных воздействий (например,, $q) равно нулю. Тогда выражения для определения уравновешивающих воздействий имеют вид

Ги (U„-U.. )+v., (v„-v.,)l aq р« «»

«г ° (Vgc -(ос ) +Ш<к (4к) (7) После некоторых преобразований уравнения (3) можно получить

S p+j 8 . q=- — -Р-1-Х-Я-. (4)

По(> Ь + 8 Ь ) ,Р, 5 и,-ц, Vy и U< можно представить в виде

Uo=Uoc+jUox H Ui =Utc +jU ê — (8) (Ц П )г+(U«v«)2

Вторая модификация — поочередная модуляция параметров. В этом случае на определение неравновесия тратится уже три такта — до модуляции,.модуляция по одному параметру и модуляция по другому параметру. Однако в этом случае не требуется информации об отношении чувствительностей:

Пос (ПФо -Пос)+0ок ((4к -%к )

Р= (U -Пос ) +(U«Пок ) .Ьр; (9

U,„(U -U,.)-U (VÄ-U-, ) " (О -U 7 +(Цгк- Ц ) г

I где (11,П1„ - синфазная и квадратурная составляющие сигнала неравновесия после модуляции по параметру Ру

U c,U „ — синфазная и квадратурная составляющие сигнала неравновесия после модуляции по параметру qг

На чертеже представлено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, измерительную цепь 2, составляющую из объекта 3 измерения и уравновешивающего элемента 4, переключатель 5 на два положения 6 и 7 с подвижным контактом

8, меру 9 емкости, меру 10 сопротивления, усилитель 11, два синхронных детектора 12 и 13, фазовращатель 14 на 90, уравновешивающий блок 15.

Устройство работает следующий об;разом.

Ьос (П1с Пос)+1) к(П1к Пок g)by (UogU

Грос (П с Uoc)+UoK (U1K -Пок ) bQ+(UoK U1c Пос U1+)bр/М (П с -Uoc) +@ к -Пок )

40

55

5 155

Пусть вначале переключатель 5 находится в положении 7. Тогда на выходе усилителя 11 действует напряжение Uo, соответствующее сигналу неравновесия до модуляции. На выходах синхронных детекторов 12 и 13 сформированы напряжения П и Б „ соответстОс венно, Уравновешивающий блок 15 осуществляет запоминание уровней сигналов. После этого переключатель 5 переключается в положение 6. При этом происходит модуляция сигнала неравновесия по обоим параметрам на величину, определяемую мерами 9 и 10, а на выходах синхронных детекторов 12 и 13 действуют напряжения U è Цк соответственно. На основании данных предыдущего и настоящего измерения уравновешивающий блок 15 решает уравнения (5) и (6) и вырабатывает регулирующее воздействие на уравновешивающий элемент 4 сразу по обоим параметрам.

Устройство рационально создавать на основе микропроцессорного контролгде Ь,UoÄ вЂ” синфазная и квадратурная составляющие сигнала неравновесия до мо- дуляции;

U,U < — синфазная и квадратурная составляющие сигнала неравновесия после модуляции;

Ьp,bq — значения модулируклцего воздействия по параметрам р и q соответственно;

o4 — отношения чувствительностей по параметрам пир.

2, Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что производят поочередную модуляцию первого и второго параметров, а величину р и направление о изменения параметров моста определяют соотношениями (Ulc -U )+1)ок (Ъс„-Пок)

p= Æ. 2ß » gp e

Щс 1)ос ) +(П(к Пок ) 5673 о лера, который выполняет функции уравновешивающего блока.

Таким образом, предлагаемый способ уравновешивания экстремальных мостов переменного тока позволяет в 2,5 раза по сравнению с известным способом увеличивать быстродействие измерительных приборов.

Формула изобретения

1. Способ уравновешивания экстре-. мальных мостов переменного тока, заключающийся в том, что осуществля.ют модуляцию первого и второго параметров моста в произвольном направлении, измеряют сигнал неравновесия мос" та до и после модуляции, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, осуществляют модуляцию первого и второго параметров моста одновременно, измеряют синфаэную и квадратурную составляющие сигнала неравновесия моста в произвольном ортогональном базисе до и после модуляции, а величину р и направление q изменения параметров моста определяют соотношениями

2 2 ЧУ

1) Ос (U2c -Uoc ) +Upi((12к -Пок ) (1)го "ос ) +(U2к Пок) где Uqc,U<к — синфазная и квадратурная составляющие сигнала неравновесия после модуляции по параметру р

U,Бгк — синфазнаЯ и квадРатУРная составляющие сигнала неравновесия после модуляции по парамет-;

Ру q°.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что модуляцию осуществляют по одному произвольному пара50 метру, а величину р и направление q изменения параметров моста определяют соотношениями

Шос (Ug U <)+Ups (Use -Пок ) j b Я U

Пок Utc Uoc П к ЬР

Я у ° (П(с Пос ) +(П1к 1 ок) о4

1555673

Составитель В.Семенчук

Редактор Н.Бобкова Техред М.Дидык Корректор О.Кравцова

Заказ 554 Тираж 554 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 11 tl

Г н 101