Измеритель вибрации

Авторы патента:

G01R19/00 - Приборы для измерения токов или напряжений или индикации их наличия или направления (G01R 5/00 имеет преимущество; для измерения биоэлектрических токов или напряжений A61B 5/04)

Владельцы патента RU 2536097:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики"-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в контрольно-сигнальной аппаратуре для измерения вибрации. Измеритель вибрации содержит вибропреобразователь, параллельную RC-цепь, первый операционный усилитель, первый и второй резистивные делители. Для достижения технического результата введены второй операционный усилитель, первый, второй и третий конденсаторы, последовательная RC-цепь, резистор, первый, второй и третий диоды, схема встречно-параллельно включенных диодов, интегрирующая цепь, соединенные согласно схеме на фиг.1. Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей при минимизации числа последовательно соединенных каскадов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Измеритель вибрации относится к информационно-измерительной технике и может быть использован в контрольно-сигнальной аппаратуре для измерения виброускорения и виброскорости.

Известен пассивный линейный детектор эффективных значений Боуке (см. Л.И. Волгин «Линейные электрические преобразователи для измерительных приборов и систем», М., Сов. Радио, 1971, с.166, рис.3.15б), содержащий диодный мост, входы которого подключены к источнику сигнала, а выходы - к резистивному делителю, состоящему из неравных сопротивлений, к выходу которого подключен конденсатор. При известных соотношениях резисторов 4:1 выполняется функция определения эффективного значения.

Недостатками известного линейного детектора эффективных значений являются:

- выполнение только функции линейного детектора эффективных значений, что ограничивает его функциональные возможности по измерению вибрации, т.к. отсутствует функция пикового детектора;

- отсутствие регулируемого усилителя с высоким входным сопротивлением, полосового фильтра;

- работа с высоковольтными сигналами (имеет низкую чувствительность), т.к. потери напряжения на двух диодах моста равны 1,5 В;

- наличие высокой погрешности из-за некомпенсированной температурной зависимости характеристик диодов.

Известен фильтр второго порядка Саллена-Ки на повторителе напряжения (см. П. Гарет «Аналоговые устройства для микропроцессоров и микро ЭВМ», М., Мир, 1981, с.71, рис.3.16а), содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен через два последовательно соединенных резистора с равными сопротивлениями к источнику сигнала, точка объединения резисторов подключена к выходу операционного усилителя через конденсатор, неинвертирующий вход операционного усилителя (ОУ) через другой конденсатор подключен к общей шине. Фильтр обеспечивает высокое входное сопротивление до частоты среза.

Недостатками известного фильтра нижних частот (ФНЧ) являются:

- выполнение только функции фильтрации нижних частот, что ограничивает его функциональные возможности по измерению вибрации. Фильтр не имеет возможности выбора коэффициента усиления напряжения при сохранении требований к равенству резисторов и соотношениях конденсаторов 2:1;

- фильтр не является детектором, порядок фильтра 2 за счет включения другого конденсатора к выходу ОУ, а для измерения вибрации должно быть ≈3, не выполняет функцию полосового фильтра на одном операционном усилителе.

Известен измеритель вибрации (см. В.П. Максимов и др. «Измерение, обработка и анализ быстропеременных процессов в машинах», М., Машиностроение, 1987, стр.47, рис.1.15а), б)), содержащий вибропреобразователь, подключенный к последовательно соединенным каскадам: согласующему усилителю напряжения, полосовому фильтру, детектору и усредняющему устройству.

Недостатками известного измерителя вибрации являются сложность и громоздкость за счет наличия большого числа последовательно соединенных каскадов, каждый из которых содержит один или два операционных усилителя и накапливающуюся погрешность по мере роста числа последовательных каскадов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является измеритель вибрации (Р. Граф «Электронные схемы. 1300 примеров», М., Мир, 1989, стр.88, рис.9.4), содержащий вибропреобразователь, выход которого подключен через первый резистивный делитель к общей шине и подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, выход которого подключен через второй резистивный делитель к средней точке первого резистивного делителя. Средняя точка второго резистивного делителя подключена через параллельную RC-цепь к инвертирующему входу операционного усилителя.

Недостатками известного измерителя вибрации являются ограниченные функциональные возможности по измерению вибрации из-за отсутствия функций полосового фильтра и детектора эффективных или пиковых значений, т.к. при согласовании с вибропреобразователем выполняется только функция обеспечения высокого входного сопротивления и усиления напряжения неинвертирующим усилителем.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей до уровня измерителя эффективных или пиковых значений вибрации при минимизации числа последовательно соединенных каскадов. Это обеспечено за счет совмещения известной функции неинвертирующего усилителя с высоким входным сопротивлением с новой функцией: полосового фильтра и линейного детектора эффективных или пиковых значений.

Для достижения технического результата в измерителе вибрации, содержащем вибропреобразователь, параллельную RC-цепь, вход которой соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с первым выводом первого резистивного делителя, второй резистивный делитель, новым является то, что дополнительно введены последовательная RC-цепь, второй операционный усилитель, первый, второй и третий конденсаторы, резистор, первый, второй и третий диоды, схема встречно-параллельно включенных диодов, интегрирующая цепь, общий вывод которой соединен с общей шиной, которая соединена с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, через последовательную RC-цепь с инвертирующим входом первого операционного усилителя, через первый конденсатор с первым выводом первого резистивного делителя, через резистор со вторым выводом первого резистивного делителя и с первым выводом вибропреобразователя, второй вывод которого через второй конденсатор соединен со вторым выводом первого резистивного делителя, средняя точка которого через резистор соединена с входом параллельной RC-цепи, выход которой соединен с первыми выводами второго резистивного делителя и схемы встречно-параллельно включенных диодов, второй вывод которой соединен с выходом первого операционного усилителя и с анодом первого диода, катод которого соединен с входом интегрирующей цепи, вторым выводом второго резистивного делителя и катодом второго диода, анод которого соединен с катодом третьего диода и выходом второго операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с анодом третьего диода и средней точкой второго резистивного делителя.

Интегрирующая цепь выполнена на интегрирующей RC-цепи, при этом измеряется эффективное значение вибрации.

Интегрирующая цепь выполнена на конденсаторе (например, путем закорачивания выводов резистора интегрирующей RC-цепи или его исключения), при этом измеряется пиковое значение вибрации.

Расширенные функциональные возможности измерителя вибрации обеспечиваются дополнительно введенными элементами и связями, за счет которых совмещена известная функция неинвертирующего операционного усилителя (высокое входное сопротивление и регулируемое усиление на одном операционном усилителе) с новой функцией: полосового фильтра и линейного детектора эффективных или пиковых значений. Причем крутизна спада верхних частот полосового фильтра измерителя вибрации соответствует ФНЧ третьего порядка (у второго аналога ФНЧ второго порядка) за счет нового места подключения выхода параллельной RC-цепи в дополнение к первому и третьего конденсаторам. Крутизна спада нижних частот полосового фильтра соответствует фильтру высоких частот (ФВЧ) второго порядка за счет совместного действия новых последовательной RC-цепи и второго конденсаторов. Второй вывод схемы встречно-параллельно включенных диодов полосового фильтра на первом операционном усилителе обеспечивает интегрирующую цепь (усредняющее устройство) линейного детектора эффективных или пиковых значений на первом и втором операционном усилителях с его диодами нужными напряжениями исключает потери и погрешность пассивных диодов. Характеристика первого операционного усилителя со схемой встречно-параллельно включенных диодов обеспечивает компенсацию прямого падения напряжения на первом диоде, высокую чувствительность и точность, т.к. противоположна характеристике первого диода.

На фиг.1 представлен пример реализации измерителя вибрации, на фиг.2 приведена амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) его полосового фильтра. На фиг.3 приведены диаграммы напряжений на выходе вибропреобразователя и на входе и выходе интегрирующей цепи.

Измеритель вибрации (фиг.1) содержит вибропреобразователь 1, параллельную RC-цепь 2, первый операционный усилитель 3, первый 4 и второй 5 резистивные делители, второй операционный усилитель 6, первый 7, второй 8 и третий 9 конденсаторы, последовательную RC-цепь 10, резистор 11, первый 12, второй 13 и третий 14 диоды, схему 15 встречно-параллельно включенных диодов, интегрирующую цепь 16.

Вход параллельной RC-цепи 2 соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя 3, неинвертирующий вход которого соединен с первым выводом первого резистивного делителя 4. Общий вывод интегрирующей цепи 16 соединен с общей шиной. Общая шина соединена с неинвертирующим входом второго операционного усилителя 6, через последовательную RC-цепь 10 с инвертирующим входом первого операционного усилителя 3, через первый конденсатор 7 с первым выводом первого резистивного делителя 4, через резистор 11 со вторым выводом первого резистивного делителя 4 и с первым выводом вибропреобразователя 1. Второй вывод вибропреобразователя 1 через второй конденсатор 8 соединен со вторым выводом первого резистивного делителя 4, средняя точка которого через третий конденсатор 9 соединена с входом параллельной RC-цепи 2. Выход параллельной RC-цепи 2 соединен с первыми выводами второго резистивного делителя 5 и схемы 15 встречно-параллельно включенных диодов. Второй вывод схемы 15 встречно-параллельно включенных диодов соединен с выходом первого операционного усилителя 3 и с анодом первого диода 12. Катод первого диода 12 соединен с входом интегрирующей цепи 16, вторым выводом второго резистивного делителя 5 и катодом второго диода 13. Анод второго диода 13 соединен с катодом третьего диода 14 и выходом второго операционного усилителя 6. Инвертирующий вход второго операционного усилителя 6 соединен с анодом третьего диода 14 и средней точкой второго резистивного делителя 5.

Параллельная RC-цепь 2 выполнена на резисторе 17 и конденсаторе 18.

Интегрирующая цепь 16 может быть выполнена на интегрирующей RC-цепи: конденсаторе 19 и резисторе 20 или на конденсаторе 19 (например, путем закорачивания выводов резистора 20 интегрирующей RC-цепи, см. точки а и b на фиг.1, или его исключением).

Второй резистивный делитель 5 выполнен на последовательно соединенных резисторах 21, 22.

Последовательная RC-цепь выполнена на резисторе 23 и конденсаторе 24.

Измеритель вибрации (см. фиг.1) может быть выполнен выполнен на операционных усилителях 544УД14, 544УД7, прецизионных резисторах Р1-16, прецизионных конденсаторах К10-43в и других конденсаторах типа К53-56.

Измеритель вибрации работает следующим образом.

По сути, заявленный измеритель вибрации является фильтроусилительным линейным детектором эффективного или пикового значения, в зависимости от выполнения интегрирующей цепи 16: на интегрирующей RC-цепи (резистор 20, конденсатор 19) или конденсаторе 19 соответственно. Фильтроусилительный линейный детектор эффективного или пикового значения имеет коэффициент усиления 16 дБ. Резистор 17 с сопротивлением R17 и конденсатор 18 являются элементами параллельной RC-цепи 2, резистор 23 имеет сопротивление R23<R17. Коэффициент усиления в полосе пропускания равен $(1 + \frac{R 17}{R 23})$ (как у неинвертирующего усилителя).

В исходном статическом состоянии на выходе вибропреобразователя 1 нулевое напряжение, чему соответствует нулевое напряжение на выходе интегрирующей цепи 16 в любом исполнении, т.к. на первом выводе схемы 15 встречно-параллельно включенных диодов нулевое напряжение за счет включения ее в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя 3. На выходе операционного усилителя 3 напряжение держится на уровне прямого напряжения на встречно-параллельно включенных диодах схемы 15. Оно компенсирует падение напряжения на диоде 12, обеспечивая на его катоде и выходе интегрирующей цепи 16 нулевое напряжение. На катоде диода 13 также нулевое напряжение, как у включенного в цепь отрицательной обратной связи инвертирующего операционного усилителя (повторителя) 6 с нулевым напряжением на входе.

При подаче переменного напряжения от вибропреобразователя 1 (см. U1 на фиг.3) начинается процесс его усиления, выделения заданной полосы, детектирования с усреднением по уровню эффективного значения при выполнении интегрирующей цепи 16 на интегрирующей RC-цепи или по уровню пикового значения при выполнении интегрирующей цепи 16 на конденсаторе 19. Схема 15 встречно-параллельно включенных диодов не искажает АЧХ полосового фильтра измерителя вибрации в целом, но обеспечивает детектирование по выходу интегрирующей цепи 16 без ошибок.

АЧХ полосового фильтра, приведенная на фиг.2, подтверждает совмещение функций полосового фильтра с высоким входным сопротивлением, усиления и детектирования, совмещенных в едином устройстве. В полосе пропускания полосового фильтра от $f_{с р}^{н}$ до $f_{с р}^{в}$ (см. фиг.2) коэффициент усиления равен $(1 + \frac{R 17}{R 23})$ , как у неинвертирующего усилителя. Сопротивление согласования с вибропреобразователем 1 высокое, в полосе пропускания полосового фильтра равно сопротивлению резистора 11 (R11=5 МОм).

На катодах объединенных диодов 12, 13 имеется двухполупериодное выпрямление сигналов (см. U13в на фиг.3) с ненулевым смещением (см. Uсм на фиг.3), подтверждающее функцию детекторов. На выходе интегрирующей RC-цепи 16 (точка объединения резистора 20 и конденсатора 19 на фиг.1) имеется эффективное значение (см. U16эфф=0,707·U13в на фиг.3), подтверждающее функцию линейного детектирования по уровню эффективного значения без ошибок, благодаря компенсирующей схеме 15 встречно-параллельно включенных диодов, диодам 12, 13 и неравенству величин постоянных времени зарядных и разрядных цепей. При этом с вибропреобразователя 1 (его эквивалента) подавались симметричные центрированные конденсатором 8 сигналы: синусоидальное напряжение, треугольное пилообразное напряжение, меандр, вибрация, шум. На выходе интегрирующей цепи 16, выполненной на конденсаторе 19, имеется пиковое значение (см. U16пик=U13в на фиг.3), подтверждающее функцию линейного детектирования по уровню пикового значения без ошибок, благодаря компенсирующей схеме 15 встречно-параллельно включенных диодов, диодам 12, 13. Без параллельной RC-цепи 2 схема полосового фильтра похожа на ФНЧ Саллена-Ки, но сигнал обратной связи снят не с выхода операционного усилителя 3, а с его инвертирующего входа. Это обеспечивает независимую (не изменяет частот среза, см. $f_{с р}^{н}$ , $f_{с р}^{в}$ на фиг.2) регулировку коэффициента усиления резистором 23 без изменения параметров резистивного делителя 4 и конденсаторов 9, 7 и 18 (плечи резистивного делителя 4 всегда равны, а соотношение конденсаторов 9, 7 равно 2 при любом усилении). Равенство плеч резистивного делителя 4 позволяет использовать цифровые потенциометры для регулировки верхней частоты среза (см. $f_{с р}^{в}$ на фиг.2) с помощью цифрового кода (кодоуправляемый фильтр). Конденсатор 18 параллельной RC-цепи 2 превращает его в ФНЧ третьего порядка. Вибропреобразователем 1 может быть пьезоакселерометр с нулевым смещением нуля или линейный акселерометр с ненулевым смещением нуля, конденсатор 8 разделительный, исключает постоянную составляющую с вибропреобразователя 1 и нижние частоты сигнала.

Первый каскад на операционном усилителе 3 выполняет функции:

- усиления с высоким входным сопротивлением, за счет чего Rвх=R11;

- полосового фильтра;

- компенсирующей цепи 15 детектора положительной полуволны сигнала (компенсируя прямое падение напряжения на диоде 12);

- согласования с резистивным делителем 5 детектора отрицательной полуволны сигнала на инвертирующем операционном усилителе 6 с детектирующим диодом 13.

На катодах диодов 13 и 12 имеется суммарное смещенное относительно уровня нуля (см. Uсм на фиг.3), двухполупериодное выпрямление амплитуд с исключенной встречно-параллельно включенными диодами схемы 15 погрешностью. При выполнении интегрирующей цепи 16 на резисторе 20 и конденсаторе 19 с помощью резистора 22 и инвертирующего входа операционного усилителя 6 осуществляется усреднение по уровню эффективного значения за счет неравенства постоянных времени при заряде конденсатора 19 и его последующем разряде. При выполнении интегрирующей цепи 16 на конденсаторе 19 осуществляется пиковое детектирование.

Расширенные функциональные возможности измерителя вибрации обеспечиваются дополнительно введенными элементами и связями, за счет которых совмещена известная функция неинвертирующего операционного усилителя 3 (высокое входное сопротивление и регулируемое усиление на одном операционном усилителе) с новой функцией полосового фильтра и компенсирующей цепи линейного детектора эффективных или пиковых значений. Причем крутизна спада верхних частот полосового фильтра соответствует ФНЧ третьего порядка за счет конденсатора 18 из параллельной RC-цепи 2 и конденсаторов 7, 9. Крутизна спада нижних частот полосового фильтра соответствует ФВЧ второго порядка за счет совместного действия конденсаторов 8, 24. Схема 15 встречно-параллельно включенных диодов обеспечивает интегрирующую цепь 16 нужными напряжениями, исключает потери и погрешность диода 12 и обеспечивает безошибочную работу полосового фильтра. Характеристика первого операционного усилителя 3 со схемой 15 встречно-параллельно включенных диодов противоположна характеристике диода 12, что обеспечивает компенсацию прямого падения напряжения на диоде 12. Диод 14 обеспечивает ненасыщенный режим работы операционного усилителя 6 для положительной полуволны сигнала и участвует в цепи усреднения эффективного значения. Постоянные времени зарядных и разрядных цепей линейного детектора эффективного значения не равны и подобраны таким образом, чтобы постоянная составляющая напряжения на конденсаторе 19 интегрирующей RC-цепи была равна эффективному значению. Например, для синусоидального напряжения и нормального шума отношение $\frac{R 20 + R 22}{R 20} = 2.5$ .

За счет этого при градуировке на синусоидальном напряжении и последующем измерении эффективного значения треугольного напряжения, напряжения меандра, вибрации или шума погрешность будет отсутствовать. На конденсаторе 19 выделяется постоянная составляющая, равная эффективному или пиковому значению вибрации при соответствующем исполнении интегрирующей цепи 16.

Испытания макета измерителя вибрации, выполненного на счетверенных операционных усилителях типа 564УД14, и моделирование измерителя вибрации в САПР Micro-Cap 7.1.0, подтвердили его работоспособность и заявленные преимущества в диапазоне рабочих температур от -40 до +50°C.

1. Измеритель вибрации, содержащий вибропреобразователь, параллельную RC-цепь, вход которой соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с первым выводом первого резистивного делителя, второй резистивный делитель, отличающийся тем, что дополнительно введены последовательная RC-цепь, второй операционный усилитель, первый, второй и третий конденсаторы, резистор, первый, второй и третий диоды, схема встречно-параллельно включенных диодов, интегрирующая цепь, общий вывод которой соединен с общей шиной, которая соединена с неинвертирующим входом второго операционного усилителя, через последовательную RC-цепь с инвертирующим входом первого операционного усилителя, через первый конденсатор с первым выводом первого резистивного делителя, через резистор со вторым выводом первого резистивного делителя и с первым выводом вибропреобразователя, второй вывод которого через второй конденсатор соединен со вторым выводом первого резистивного делителя, средняя точка которого через третий конденсатор соединена с входом параллельной RC-цепи, выход которой соединен с первыми выводами второго резистивного делителя и схемы встречно-параллельно включенных диодов, второй вывод которой соединен с выходом первого операционного усилителя и с анодом первого диода, катод которого соединен с входом интегрирующей цепи, вторым выводом второго резистивного делителя и катодом второго диода, анод которого соединен с катодом третьего диода и выходом второго операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с анодом третьего диода и средней точкой второго резистивного делителя.

2. Измеритель вибрации по п.1, отличающийся тем, что интегрирующая цепь выполнена на RC-цепи.

3. Измеритель вибрации по п.1, отличающийся тем, что интегрирующая цепь выполнена на конденсаторе.

Изобретение относится к электроэнергетике. Согласно способу получают информацию о рабочем состоянии электроэнергетического оборудования.

Датчик тока изолированный // 2531040

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности, предназначено для применения в регулируемом электроприводе, системах защиты и автоматики электрических станций и подстанций, а также других сложных электротехнических комплексов.

Способ мониторинга состояния электрической сети и энергообъекта и устройство для его реализации // 2531038

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к измерениям параметров электрической сети и контроля состояния энергообъектов. Анализируют среднеквадратические значения входных токов и напряжений и на основе анализа определяют текущий типовой для энергосистемы режим электрической сети.

Датчик постоянного тока с развязкой // 2528270

Изобретение относится к области измерительной техники. Датчик постоянного тока с развязкой содержит измерительный шунт, первый вывод которого подключен к общей шине питания, а второй к нагрузке, операционный усилитель (ОУ), четырехобмоточный трансформатор, первая обмотка которого через первый диод подключена к входу первого фильтра, выход которого является выходом устройства, вторая обмотка трансформатора через второй диод подключена к входу второго фильтра, положительный вывод питания ОУ подключен к плюсовой шине питания, а отрицательный - к общей шине питания.

Сенсорное устройство для тока подшипника с преобразователем энергии // 2526864

Изобретение относится к сенсорному устройству для монтирования на вал электрической машины с регистрирующим устройством для регистрации тока подшипника электрической машины.

Устройство для гальванического разделения сигналов // 2522913

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано, например, для контроля напряжения гальванически развязанного аккумулятора.

Способ обнаружения несанкционированного запараллеливания фидеров распределительных подстанций на стороне потребителя и устройство для его осуществления // 2520163

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике, а именно к системам мониторинга режимов потребления электроэнергии. Способ основан на определении степени корреляции (статистической взаимосвязанности), разности амплитуд и разности фаз токов потребления на интервале времени анализа.

Устройство для измерения активного тока // 2518846

Изобретение относится к области измерения электрических величин, в частности для измерения активной составляющей тока в трехфазных сетях. Технический результат заявленного изобретения выражается в снижении материалоемкости за счет замены двух трансформаторов тока, обладающих высокой массой и стоимостью, двумя дифференцирующими индукционными преобразователями тока и упрощении конструкции и, как следствие, снижении трудоемкости изготовления за счет того, что устройство имеет два, а не четыре выходных зажима, к которым подводится пропорциональная активному току источника напряжения разность напряжений первого и второго мостовых выпрямителей.

Способ измерения установившегося после включения питания значения постоянного электрического сигнала на выходе измерительного преобразователя // 2518631

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям физических параметров, преобразуемых в электрическую форму, и может быть использовано в системах телеметрии.

Устройство для измерения тока // 2515176

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения переменных токов высокого уровня и определения момента перехода тока через нулевое значение в сильноточных цепях сетей промышленной частоты. В устройство для измерения тока, содержащее два коаксиально расположенных металлических цилиндра, соединенных на одном торце с помощью фланцев, а на другом торце имеющих каждый свой токоподвод, высокочастотный разъем, закрепленный на фланце одного из цилиндров, с коаксиально расположенным центральным электродом и по крайней мере одну токовую отпайку, расположенную в пространстве между внутренним и внешним цилиндрами и соединенную одним концом с внутренним цилиндром в начале его рабочей части, а другим - через отверстие в стенке внутреннего цилиндра и интегрирующую RC-цепочку с центральным электродом высокочастотного разъема, введен, по крайней мере, один дополнительный резистор, включенный между выводом центрального электрода высокочастотного разъема и корпусом внутреннего цилиндра последовательно с конденсатором RC-цепочки, а величины длин токовой отпайки и рабочей части внутреннего цилиндра выбраны в соответствии с соотношением: где l - длина отпайки; H - длина рабочей части внутреннего цилиндра. Токовая отпайка может быть выполнена в виде трубки с продольным разрезом охватывающей внутренний цилиндр. Конденсатор RC-цепочки и дополнительный резистор могут быть установлены в электронном усилительном блоке, соединенном с устройством с помощью высокочастотного кабеля. RC-цепочка и дополнительный резистор могут быть установлены в электронном усилительном блоке, соединенном с устройством с помощью высокочастотного кабеля. Результатом применения изобретения является повышение точности измерений за счет уменьшения неравномерности амплитудно-частотной характеристики устройства, а также уменьшения сдвига фазы между напряжением, наводимым на отпайке и током, протекающим по устройству.

Способ измерения тока в проводнике с помощью герконов // 2540260

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения токов в электроустановках. Способ измерения тока в проводнике с помощью герконов заключается в том, что два геркона с нормально разомкнутыми контактами устанавливают вблизи проводника. Настраивают их так, чтобы они замыкали контакты при токах срабатывания I С Р 1 и I С Р 2 и размыкали контакты при токах возврата I В 1 и I В 2 . Измеряют время t 1 между моментами размыкания контактов герконов после их срабатывания и определяют амплитуду измеряемого тока по формуле: I m 1 = I B 1 2 + I B 2 2 − 2 ⋅ I B 1 ⋅ I B 2 ⋅ cos ω t 1 / sin ω t 1 , где ω - угловая частота тока. Затем измеряют время замкнутого состояния t 2 контактов первого геркона и, если второй геркон не срабатывает, определяют амплитуду тока по формуле: I m 2 = I С Р 1 2 + I B 1 2 − 2 ⋅ I С Р 1 ⋅ I B 1 ⋅ cos ω t 2 / sin ω t 2 . Если срабатывают оба геркона, то измеряют время t 2 замкнутого состояния контактов первого геркона и время t 1 между моментами размыкания контактов герконов после их срабатывания, а амплитуду тока для этого случая определяют как среднее значение амплитуд тока I m 1 и I m 2 . Технический результат: повышение надежности. 2 ил.

Универсальный датчик постоянного тока с развязкой и низковольтным питанием // 2540941

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных системах космических аппаратов. Датчик содержит измерительный шунт, включенный последовательно с нагрузкой, операционный усилитель (ОУ), трансформатор, четыре перепаиваемых переключающих перемычки, интегратор, регулирующий транзистор p-n-p типа. Первый вывод шунта подключен ко второму выводу нагрузки. Второй вывод шунта подключен к переключающему контакту второй перемычки. Первый вывод нагрузки подключен к переключающему контакту первой перемычки. Нормально разомкнутые контакты первой и четвертой перемычки соединены с нормально замкнутым контактом второй перемычки и шиной плюс. База транзистора через резистор соединена с выходом ОУ и через другой резистор с эмиттером этого же транзистора, а эмиттер - подключен к плюсовому выводу питания ОУ и шине плюс. Минусовой вывод питания ОУ соединен с общей шиной. Коллектор транзистора подключен ко входу RC-фильтра, выход которого подключен к шинам питания введенного блокинг-генератора, собранного с использованием транзистора, двух резисторов, конденсатора, диода и двух обмоток трансформатора. Две другие обмотки с одинаковыми коэффициентами трансформации подключены к введенным умножителям напряжений. Выход первого умножителя подключен к выходу устройства. Положительный выход второго умножителя через резистор обратной связи подключен к неинвертирующему входу ОУ, а отрицательный - к инвертирующему входу ОУ. Первый делитель включен между шиной плюс и переключающим контактом третьей перемычки, а его выход соединен с инвертирующим входом ОУ. Второй делитель включен между переключающим контактом четвертой перемычки и общей шиной, а его выход соединен с неинвертирующим входом ОУ. Балансировочный резистор с отводами, который подключен к балансировочным выводам ОУ. Пятая перепаиваемая перемычка включена между шиной плюс и одним из выводов балансировочного резистора. Технический результат заключается в упрощении и повышении надежности устройства. 1 ил.

Способ для определения неисправности датчика температуры и устройство формирования изображения, использующее его // 2546722

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения неисправности датчика температуры, используемого в устройстве формирования изображения. Согласно заявленному способу обнаруживают фактическую температуру устройства фиксации и входное напряжение. Вычисляют величину изменения фактической температуры в заданный период времени. Сравнивают обнаруженное входное напряжение и заданное напряжение. Сравнивают вычисленную величину изменения фактической температуры и величину изменения первой опорной температуры, если входное напряжение больше, чем заданное напряжение. Определяют, что датчик температуры неисправен, если величина изменения фактической температуры меньше, чем величина изменения первой опорной температуры. Сравнивают вычисленную величину изменения фактической температуры и величину изменения второй опорной температуры, если входное напряжение меньше или равно заданному напряжению. Определяют, что датчик температуры неисправен, если величина изменения фактической температуры меньше, чем величина изменения второй опорной температуры. Технический результат - повышение точности определения неисправности датчика температуры. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Экранированный датчик тока // 2546995

Изобретение относится к метрологии, в частности к датчикам тока. Экранированный датчик тока содержит магнитопровод чувствительного элемента с обмотками, помещенный в магнитный экран, представляющий собой контейнер из сочлененных между собой стенки, основания и крышки с отверстиями, внутренней стенки. При этом конфигурация внутренней стенки соответствует контуру отверстий в основании и крышке, а основание, стенка, крышка и внутренняя стенка изготовлены в виде витых магнитопроводов из ленты с нанокристаллической структурой. Технический результат - повышение точности измерений в условиях повышенных электромагнитных помех. 2 ил.

Способ и устройство автоматизированного контроля технического состояния электрооборудования // 2548602

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при бесконтактном контроле технического состояния электрооборудования переменного тока. Сущность предлагаемого способа и устройства автоматизированного контроля технического состояния электрооборудования состоит в представлении диагностического пространства, содержащего информационные признаки отказов электрооборудования в виде векторов цифровой последовательности, из которых формируют матрицу технического состояния. Идентификация технического состояния и места отказа в электрооборудовании осуществляется на основании анализа изменений в цифровых последовательностях сформированных матриц технического состояния. При этом предлагается контроль технического состояния электрооборудования осуществлять в два этапа: на первом этапе (анализа) формируют библиотеку эталонных описаний возможных технических состояний электрооборудования (информационных признаков отказов), и запоминают их в виде эталонных матриц технического состояния, а измеренный с датчика напряженности магнитного поля сигнал и преобразованный в матрицу технического состояния также запоминают; на втором этапе (идентификации) поэлементно сравнивают полученную матрицу технического состояния с эталонными матрицами технического состояния, идентифицируют техническое состояние электрооборудования по наибольшему числу совпадений элементов сравниваемых матриц. Технический результат заключается в повышении быстродействия и достоверности идентификации технического состояния электрооборудования. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

Сетевой блок контроля качества электроснабжения // 2548618

Изобретение относится к метрологии и может быть использовано для контроля качества энергии. Устройство содержит трансформатор напряжения, согласователи уровня сигнала по фазам А, В и С, АЦП фаз А, В и С; регистры временного хранения, регистр хранения эталонных значений, схемы сравнения результата измерения с эталонным значением, задатчик интервалов выборки, формирователь опорного напряжения для аналого-цифровых преобразователей. Устройство также содержит канал измерения частоты, состоящий из согласователя уровня, задатчика интервалов выборки, формирователя опорного напряжения, компаратора уровня, таймер-счетчика, схемы сравнения с эталоном. Канал измерения напряжения аккумуляторной батареи состоит из компараторов уровня по нижней и верхней границе напряжения, формирователей опорного напряжения, схемы обнаружения неисправности. Также в устройстве имеется канал часов реального времени. Управляет устройством блок управления, управляющий контроллером записи в память. Данные поступают либо в электрически перепрограммируемое энергонезависимое запоминающее устройство, либо на контроллер интерфейса USB и интерфейса RS-232. Блок индикации выполнен в виде панели единичных индикаторов. Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Схема для обнаружения напряжения // 2552585

Изобретение представляет схему для обнаружения напряжения. Схема содержит усилитель, который имеет инвертирующий и неинвертирующий входы и выполнен с возможностью усиления разности напряжений первого входного сигнала и второго входного сигнала. Первый входной сигал подается на неинвертирующий вход через первый входной участок, второй входной сигнал подается на инвертирующий вход через второй входной участок. Схема содержит также первую сигнальную линию, соединяющую первый входной участок с усилителем; вторую сигнальную линию, соединяющую второй входной участок с усилителем; первый конденсатор, один из концов которого соединен с первой сигнальной линией; второй конденсатор, один из концов которого соединен со второй сигнальной линией; первый фильтрующий элемент, имеющий индуктивный элемент и резистивный элемент и включенный между первым конденсатором и усилителем последовательно с первой сигнальной линией; и второй фильтрующий элемент, имеющий индуктивный элемент и резистивный элемент и включенный между вторым конденсатором и усилителем последовательно со второй сигнальной линией. Технический результат заключается в предотвращении снижения точности измерения напряжения на выходе усилителя. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Электронный трансформатор тока // 2555524

Предлагаемое техническое решение относится к электроизмерительной технике, в частности к измерительным преобразователям тока (ИПТ) и предназначено для прецизионного измерения широкого диапазона токов, особенно удобно для применения в высоковольтных сетях и энергосистемах. Электронный трансформатор тока (ЭТТ) содержит входной измерительный трансформатор тока 2 с первичной 3, измерительной 4 и обратной связи 5 обмотками, а также предварительный усилитель 6, фазовращатель 7, регулируемый усилитель 8, усилитель мощности 9, токоограничительный резистор 10, выходной согласующий трансформатор 11 с первичной 12 и вторичной 13 обмотками. При этом в устройство введены токозадающий резистор 14, операционный усилитель 15, эталонный усилитель 16, измерительный резистор 17 и схему сравнения 18. Техническим результатом является значительное снижение токовой и угловой погрешностей; уменьшение массы, габаритов и стоимости применяемых ИТТ; расширение диапазона измеряемых токов; инвариантность ЭТТ к изменению сопротивления нагрузки; повышение температурной и временной стабильности. 1 ил.

Реле тока // 2563959

Изобретение относится к электротехнике и, в частности, к электронным реле тока. Реле тока содержит промежуточный трансформатор тока, выпрямитель, исполнительный элемент, четыре пороговых блока, два элемента И, реверсивный счетчик, счетчик импульсов, одновибратор, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, блок вычитания, сумматор, двухсторонний ограничитель, нерекурсивный фильтр, формирователь коротких импульсов, RS-триггер, два ключа, блок элементов ИЛИ. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости. 2 ил.

Способ формирования электрических сигналов, имитирующих одновременное срабатывание группы электроконтактных датчиков // 2564058

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при исследованиях однократных быстропротекающих физических процессов, сопровождаемых многоканальными измерениями интервалов времени между электрическими сигналами, формируемыми при замыкании электроконтактных датчиков (ЭКД) в ходе развития физического процесса. Техническим результатом изобретения является включение устройств измерения интервалов времени в число контролируемых устройств при проверке функционирования измерительных каналов перед проведением измерений, а также уменьшение продолжительности проведения проверки функционирования измерительных каналов. Технический результат достигается тем, что в способе формирования электрических сигналов, имитирующих одновременное срабатывание группы электроконтактных датчиков, заключающемся в том, что электрические сигналы получают путем кратковременного замыкания в измерительных каналах жил кабельных линий, заряженных до заданного отрицательного потенциала, с оплетками кабельных линий, соединенными с общей шиной (землей), сигналы, имитирующие срабатывание электроконтактных датчиков, формируют одновременно по всем каналам путем кратковременного замыкания двух групп проводников, одна из которых состоит из соединенных между собой жил кабельных линий измерительных каналов, заряженных отрицательным напряжением, вторая - из оплеток кабельных линий измерительных каналов, соединенных с общей шиной (землей), замыкание осуществляют с помощью электронного коммутатора с задержкой относительно сигнала, инициирующего исследуемый процесс и являющегося пусковым для устройств регистрации интервалов времени, величину задержки выбирают равной расчетному времени развития исследуемого процесса, электрические сигналы с выходов устройств формирования подают на соответствующие информационные входы устройств измерения интервалов времени и по всем измерительным каналам определяют интервал времени между пусковым сигналом и сигналами, имитирующими одновременное срабатывание электроконтактных датчиков. 3 ил.