Фазовый способ раздельного уравновешивания моста переменного тока

 

О П И С А Н И Е 386345

ИЗОБРЕТЕНИЯ союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства М

М. Кл. G 01г 17/10

Заявлено 01.!1 1971 (л1е 1617022/18-10) с присоединением заявки Ж 1617020/18-10

Приоритет

Опубликовано 14.Ч1.1973. Бюллетень Л" 26

Дата опубликования описания 21.IX.1973

Комитет по делам изобретеиий и OTKpblrllll при Совете Министров

СССР

УДК 621.317.733.025 (088.8) Авторы изобретения

А. Ф. Прокунцев н А. Л. Крам

Пензенский политехнический институт

Г

Г;

Заявитель

ФАЗОВЫИ СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ

МОСТА П ЕР ЕМЕН НОГО ТО КА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при .измерени и комплексных сопротивлений.

Известный фазовый способ раздельного уравновешивания моста переменного тока, при котором сначала на основе сравнения фазовых углов между векторами напряжения питания моста и напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и между векторами напряжения на измерительной диагонали и напря>кения на плече, противоположном плечу с измеряемым объектом, приводят мост в состояние квазиравновесия по реактивной составляющей, а затем уравновешивают его по активной составляющей, сводя напряжение небаланса к нулю, требуют выполнения трех последовательных операций. Первая из них является вспомогательной и лишь увеличивает время измерения.

Предлагаемый способ позволяет исключить вспомогательную операцию, т. е. сократить время уравновешивания благодаря тому, что при его использовании для установления квазиравновесия по реактивной составляющей одновременно сравнивают фазовые углы между падением напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и напряжением питания моста и между напряжением набаланса и падением напряжения на плече, противоположном плечу измеряемого объекта, алгебраически суммированные с половиной периода напряжения питания моста, например, путем инвертирования фаз одной из пар напряжений — напряжения питания моста и .падения напряжения на плече, противоположном плечу измеряемого объекта, или падения напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и напряжения небаланса.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема мостовой измерительной цепи; на фиг. 2— ее круговая диаграмма, поясняющая способ; на фиг. 3 — цифровой мост, реализующий способ; на фиг. 4 — временные диаграммы, поясняющие работу моста.

1> Измерительная мостовая цепь образована измеряемым комплексным сопротивлением с активной составляющей Я, и реактивной составляющей Сь резисторами R, Ra, служащими для уравновешивания по реактивной со20 ставляющей, резистором Р„служащим для уравновешивания по активной составляющей, и образцовым конденсатором С . Диагональ питания мостовой цепи — ab, измерительная диагональ — cd.

25 Из круговой диаграммы, на которой

R,„varq R var — 0KP> >HÍOÑTH УРаВНОВЕШИВання соответственно по реактивной и активной составляющим, Со, dI, ..., d„— положения потенциальных точек вершин с и d измеритель30 ной цепи, видно, что соотношение фазовых уг386345

1= Т(2 ÀÒ, лов между напряжением 4ь и инвертированным напряжением U«, и между напряжением U,q и инвертированным напряжением

U,ü изменяется лишь при переходе через состояние квазиравновесия моста по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления (точка d проходит положение

d„, т. е. однозначно определяет необходимое направление изменения параметра, уравновешивающего цепь по реактивной составляющей.

Так, в области, не охватываемой окружностью R соответствующей квазиравновесию моста по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления, фазовый угол между напряжением Ua и инвертированным напряжением U«„больше фазового угла между напряжением U,z и инвертированным напряжением Ус„ь.

В области, охватываемой указанной окружностью, фазовый угол между напряжением

U,e и инвертированным напряжением U« меньше фазового угла между напряжением

U ь и инвертированным напряжением

Ue. b

Цифровой мост содержит мостовую измерительную цепь 1, генератор синусоидального напряжения 2, коммутатор 3, фазовременные преобразователи 4, 5, преобразующие фазовый угол между двумя напряжениями в интервал времени, интегратор 6, блоки уравновешивания 7, 8 соответственно по реактивной и активной составляющим, цифровые индикаторы 9, 10 соответственно по реактивной и активной составляющим, экстремум-детектор 11, Измерение на мосте начинается с установления квазиравновесия по реактивной составляющей путем регулирования сопротивления резистора Рз.

При этом через коммутатор 8 с мостовой цепи 1 на входы фазовременного преобразователя 4 поступают напряжения Б,ь и У,,ь (фиг. 4, а), а на входы фазовременного преобразователя 5 — напряжения Udcp и У, (фиг. 4, 6).

Каждый из фазовременных преобразователей имеет опорный и сигнальный входы. Передние фронты импульсов на выходе каждого из фазовременных преобразователей формируются в момент начала положительной (отрицательной) полуволны напряжения поданного на его опорный вход, а задние фронты импульсов — в момент окончания положительной (отрицательной) полуволны напряжения, поданного на его сигнальный вход. Для случая, рассмотренного на фиг. 4, на опорные входы фазовременных преобразователей по аются напряжения U,,, и Уаь, а на сигнальные — напряжения U,,u и U«„.

Фазовременные преобразователи 4 и5 вырабатывают импульсы одинаковой амплитуды, (фиг. 4, в, г), длительность которых равна

Зо

С,0

65 где: 1 — длительность импульса на выходе фазовременного преобразователя:

АТ вЂ” отрезок времени, соответствующий углу сдвига фаз между напряжения ми, поступающими на входы фазовременного преобразователя; т — — период частоты этих напряжений.

Формирование импульсов на выходе фазовременных преобразователей 4 и 5, удлиненных соответственно на Т 2 обеспечивает такие условия, что смена знака сигнала на выходе интегратора б происходит лишь при переходе схемы через состояние квазиравновесия по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления.

Импульсы с выходов фазовременных преобразователей 4 и 5 поступают на входы интегратора б, который сравнивает их по длительности.

Пока, например, на первом входе интегратора б действует только импульс, поступающий с выхода фазовременного преобразователя 4, на выходе интегратора б генерируется линейно возрастающее напряжение. В результате воздействия на второй вход интегратора б импульса с выхода фазовременного преобразователя 5 на выходе .интегратора б генерируется линейно падающее напряжение.

Естественно, что при одновременном воздействии на входы интегратора б импульсами равной амплитуды, поступающими с выходов фазовременных преобразователей 4 и 5, напряжение на выходе интегратора б остается постоянным (напряжение, генерируемое на выходе интегратора 6, представлено на фиг. 4,д).

Нетрудно увидеть, что результирующее напряжение на выходе интегратора б, после воздействия на оба его входа одиночными импульсами с выходов фазовременных преобразователей 4 и 5 будет иметь отрицательную полярность лишь в случае, когда фазовый угол между напряжением Удь и инвертированным напряжением U«„áîëüøå фазового угла между напряжением У,ь и инвертированным напряжением Ус.,ь.

Блокируя, например, все изменения параметра, уравновешивающего схему по реактивной составляющей (R ), приводящие к результирующему сигналу положительной полярности на выходе интегратора 6 и, сбрасывая все изменения параметра, уравновеши. вающего схему по реактивной составляющей (R ), приводящие к результирующему сигналу отрицательной полярности на выходе интегратора б, достигаем состояния квазиравновесия моста по реактивной составляющей комплексного сопротивления, После окончательной коммутации уравновешивающего параметра по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления на каждом шагу блок уравновешивания

7 закорачивает выход интегратора б, подготавливая тем самым его к новому сравнению

386345 фиг 2 на следующем такте. После дости>кения равновесия по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления, напряжение небаланса U,ä (при наличии потерь в измеряемом комплексном сопротивлении) через коммутатор 5 подается на вход экстремум-детектора 11, с выхода которого управляющий сигнал поступает на блок уравновешивания 8 по составляющей измеряемого комплексного сопротивления, пропорциональной активным потерям.

Предмет изобретения

Фазовый способ раздельного уравновешивания моста переменного тока, при котором сначала устанавливают квазиравновесие по реактивной составляющей, используя для этого сравнение фазовых углов между напряже,ниям и мостовой цепи, а затем уравновешивают мост по активной составляющей, сводя напряжение небаланса к нулю, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени уравновешивания, для установления квазиравновесия одновременно сравнивают фазовые углы между падением напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и напряжением питания моста и между напряжением небаланса и падением напряжения на

10 плече, противоположном плечу измеряемого объекта, алгебраически суммированные с половиной периода напряжения питания моста, например, путем инвертирования фаз одной из пар напряжений — напряжения питания

15 моста и падения напряжения на плече, противоположном плечу .измеряемого объекта, пли падения напряжения на плече, смежном с плечом измеряемого объекта, и напряжения небаланса.

386345

Фиг 5 Ь х

Стиг.4

Типография, пр. Сапунова, 2 и sr

udc0

Составитель Л. Айрапетова

Редактор С. Подольская Техред Л. Грачева Корректор А. Васильева

Заказ 2447/8 Изд. № 1654 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 5

d8 dc