Устройство для дистанционной регистрации напряжения и тока

 

Устройство относится к технике электрических измерений. Назначение - дистанционная регистрация напряжения или тока в широком частотном спектре с использованием радиочастотного кабеля. Устройство рекомендуется для случаев большой удаленности регистрирующего прибора отдатчика , а также использования кабелей малого сечения, когдп их омическое сопротивление соизмеримо с волновым, т е, когда погрешность измерений, вызванная этим, при ис пользовании традиционных схем неприемлемо велика. Целью изобретения является повышение точности регистрации. Устройство включает датчик регистрируемого сигнала (омический либо емкостной) кабель с согласующим входным резистором и согласующим выходным резистором, либо выходной согласующей RC-цепочкой. Последовательно с выходным резистором или выходной согласующей RC-цепочкой включена группа RLC-цепочек двух типов, из которых первый - параллельное соединение элементов RLC, второй - параллельное соединение R и цепочки LC. Согласующий выходной резистор или согласующая RC-цепочка и RLC-цепочки второго типа включены подряд, образуя цепочку, к которой подключен регистрирующий прибор (например, осциллограф ). 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (з1)з G 01 0 5/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4842990/10 (22) 26.06.90 (46) 07.10.92. Бюл. М 37 (71) Всесоюзный электротехнический институт им. В.И;Ленийа(72) А,С.Субачев (56) А.Шваб "Измерения на высоком напряжении", M., 1973, рис. 58. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОЙ

РЕГИСТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА (57) Устройство относится к технике электрических измерений, Назначение — дистан.ционная регистрация напряжения или тока в широком частотном спектре с использованием радиочастотного кабеля, Устройство рекомендуется для случаев большой удаленности регистрирующего прибора от датчика, а также использования кабелей малого сечения, когда их омическое сопротивление соизмеримо с волновым, т.е, когда погреш. Изобретение. относится к области электрических измерений.. Назначение- дистанционная регистрация напряжения или тока

s широком частотном спектре с использованием радиочастотного кабеля.

Устройство рекомендуется для случаев большой удаленности регистрирующего прибора от датчика, а также использования кабелей тонкого сечения. когда их омическое сопротивление соизмеримо с волновым, то есть когда погрешность при использовании традиционных схем измерения неприемлемо велика.

В традиционной схеме измерения, включающей датчик, регистрирующий прибор и соединяющий их кабель, согласованный с двух сторон, при отношении.. Ж, 1767337 А1

2 ность иэмеренйй, вызванная этим, при использовании традиционных схем йеприемлемо велика. Целью изобретенйя является повышение точности регистрации. Устройство включает датчик регистрируемого сигнала (омический либо емкостной) кабель с согласующим входным резистором и согласующйм выходным резистором, либо выходной сотласующей RC-цепочкой.

Последовательно с выходным резистором или выходной согласующей RC-цепочкой включена rpynna В1 С-цепочек двух типов, из которых первый — параллельное соединение элементов RLC, второй — параллельное соедйнение R и цепочки LC. Согласующий выходной резистор или согласующая RC-це почка и RLC-цепочки второго типа включены З подряд, образуя цепочку, к которой подключен регистрирующий прибор (например, осциллограф). 2 ил. омического сопротивления кабеля к волноR каб вому = 1 в случае регистрации curz налов одной и той же амплитуды, но разной частоты, например, десятков герц и десятков килогерц амплитуда сигналов на прибо. ре разнится на 9%. а при к б = 2— каб

z соответственно, на 26,4%, то есть получают, ся совершенно неприемлемые цифры.

Из устройств дистанционного измерения исключающих этот фактор известны устройства со световодом вместо кабеля. Их недостаток — высокая стоимость, необходимость иметь источник питания, уязвимость по отношению к механическим воздействиям на световод.

1767337

Из устройств, устраняющих влияния омического сопротивления кабеля, общеизвестны индуктивные катушки, включаемые в рассечку кабеля через определенное расстояние, однако, полная компенсация влияния омического сопротивления этим способом практически не достижима, кроме того, снижается передаваемая мощность сигнала, а сам кабель с многочисленными включенными катушками становится непригодным дпя повторного использования, Кабели специальной конструкции с увеличенной индуктивностью лишь частично устраняют искажение сигнала и ймеют высокую стоимость.

Целью изобретения является повышение точности регистрации сигналов (в десятки раз) эа счет более эффективного снижения погрешности более простыми и 1ешевыми средствами. Зто достигается тем. что компенсация погрешности обеспечивается за счет специально рассчитанной величйны сопротивления входного согласующего резистора и применения гц.С цепо.чек на выходе кабеля.

На фиг, 1 приведена схема предлагаемого устройства для омического датчика, на фиг. 2 — схема для емкостного датчика.

Датчик, выполненный с помощью резисторов 1,2 или конденсаторов 19,20, подключен к измерительному кабелю 3 через входной согласующий резистор 5. К концу кабеля подключены последовательная цепь из симметрично расйоложенных идентичных групп элементов: —: параллельно соединеййых между co" бой резисторов 6(10), конденсаторов 11 (17) и катушек индуктивности 12 (18); — параллельно соединенных резисто. ров 7 (9) и цепочки из послеловательно соединенных конденсаторов 14 (16) и катушек индуктивности 13 (15), а также резистора 8 ипи цепочки из резистора 8 и конденсатора

21 для случая емкостного датчика.

Регистрирующий прибор включен между внутренними концами катушек индуктивности 12,18 параллельно остальной части последовательной цепи, Устройство базируется на традиционной схеме с омическим или емкостным датчиком и кабелем, согласованным с обеих сторон.

Соотношение параметров элементов участка схемы подключенного к выходу кабеля таково, что входной импеданс этого участка при любой частоте сигнала равен волновому сопротивлению кабеля — в этом соответствие традиционной схеме и настройке, но в отличие от традиционной настройки сопротивление согласующего грешностям беля в 5 раз. Кроме того, оставшаяся, нескомпенсирооанная погрешность имеет

30 выходе кабеля.

Пара цепочек 6, 11, 12 и 7, 13, 14 ком35 пенсйрует первый максимум погрешности, 50

55 резистора 5 берется меньшим, чем полнооое сопротивление и определяется как функция омического сопротивления кабеля, его длины и удельных электрических параметроо. Необходимость этого вызвана переходными процессами в кабеле — отражениями и преломлениями электромагнитных волн в каждой точке кабеля 113-за омического сопротивления, приводящими к частотным по-.

Предлагаемая настройка входного резистора снижает погрешность на выходе катакую зависимость от частоты сигнала, при которой ее величина с увеличением частоты периодически уменьшается и уоелйчиоается (увеличивается сигнал на выходе кабеля) — каждый раэ на более низком уровне.

Действие RLC — цепочек основано на компенсации этих участков увеличения погрешности за счет резонанса на соответствующих частотах, При этом каждая пара

ALC-цепочек с одинаковыми RLC резонирует о одном из диапазонов частот, при котором увеличивается выхОдной сигнал. При резонансе цепочка с параллельным соединением В1С увеличивает импеданс, а со смешанным — уменьшает и поскольку по-. следняя включена о цепь, шунтирующую прибор, то напряжение на нем снижается, компенсируя повышение напряжения на а пара 9, 15, 16 и tO, 17, 18 — оторой (при больших частотах). Компенсация последующих подъемов погрешности практически не требуется за их малость1о

При соотношении омического и волнового сопротивления кабеля " = 2,5 по каб

7 грешиость регистрации -сигнала составит

17 против 36 Д в традиционной схеме.

Формула изобретения

Устройство для-дистанционной регистрации напряжения и тока, содержащее датчик, входн ой согласующий резистор, выходной согласу1ощий резистор ипи RC-цеrio-1ку, регистрирующий прибор и соединяющий его с датчиком через входной согласующий резистор радиочастотный кабель, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регистрации, о него введены одинаковые по количеству первые и вторые цепочки, каждая из которых содержит соответственно параллельно включенные резистор, конденсатор. катушку и резистор. подключенный параллельно по3767337 следовательносоединенным.катушкеи кон- ки, а величина сопротивления входного соденсатору, йри этом параметры сопротив- гласующего резистора равна ления. индуктивности и емкости каждой 2 еяк/21 1 К первой цепочки равны соответствукнцим - Rs — .. д,, l4, к параметрам каждой соседней второй цепоч- 5 ки. вторые цепочки подключены последова- где Rs — велиена сопротивления входного тельно с выходным согласу ощйм согласующего резистора; резистром или RC,-цепочкой между сОответ- - . 4 волновое сопротивление радиочаствующими первыми цепочками и перел..: стотногокабеля; лельно регистрирующему прибору, ко орый 1р Rx — активное солротивление радиочасоединен радиочастотным кабелем с датчи- . стотного кабеля; ком через соответствующие первые цепоч- . Вз — величинавн Френнегосопротивлер л„:: . - ййя датчика. байр

1/Р 2

Составитель А. Субачев

Техред М.Моргентал Корректор H. p s K

Редактор

Заказ 3541 Тираж : . . .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101