Способ уравновешивания моста перменного тока

 

:1

: л !4 .)

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистееиеских

Республик

« >661360

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ©ТВУ (61) Дополнительный к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.04.76 (21) 2345458/18-21 с присоединением заявки № 2354215 (23) Приоритет— (51) М,К .

G01 R 17/10

Гасударственный нсмнтет

СССР ва делам нзеаретеннй н вткрытий (53) УДК621.317. .733 (088.8) Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 25.05.79

А. Ф. Прокунцев, Г. И. Шаронов, Г. В. Фролов, И. Н. Захарова, Л. А. Нестеркина, В. П. Волков и Е. Л. Белоусов (72) Авторы изобретения

Пензенский завод-ВТУЗ при заводе ВЭМ,(филиал Пензенского политехнического института) (71) Заявитель (54) СПОСОБ УРАВНОВЕШИВАНИЯ МОСТА

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения составляющих комплексного сопротивления с помощью мостов переменного тока.

Известен амплитудно-фазовый способ раздельного уравновешивания, согласно которому в мостовой цепи устанавливаются определенные фазовые, а затем амплитудные соотношения, в результате чего достигается полное равновесие схемы (1).

Недостатком этого способа является невозможность получения раздельного счета составляющей комплексного сопротивления, так как ни одно из промежуточных состояний мостовой схемы не является состоянием квазиравнов,есин.

Известен способ раздельного уравновеши- 1 вания моста переменного тока по амплитудно-фазовым соотношениям, в котором регулирующее воздействие, необходимое для приведения мостовой измерительной схемы в состояние квазиравновесия по преобладающей составляющей комплексного сопротивления, определяют путем сравнения взаимного расположения двух моментов времени, а именно, момента достижения экстремума

2 напряжением в измерительной диагонали моста и удвоенного напряжения вершины измерительной диагонали относительно искусственной потенциальной точки, расположенной в центре окружности уравновешивания (2).

Однако такой способ имеет невысокую чувствительность, так как использование в качестве второго из сравниваемых моментов — момента равенства мгновенных значений вышеупомянутых напряжений позволяет получить сигнал рассогласования в 1,5 — 2 раза меньше возможного

Целью изобретения является повышение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что по предложенному способу уравновешивания моста переменного тока по амплитудно-фазовым соотношениям, основанном на сравнении взаимного расположения дополнительных сигналов, пропорциональных временным интервалам, причем уровень первого дополнительного сигнала сформирован пропорциональным амплитудному значению напряжения небаланса, второй дополнительный сигнал синусоидальной формы, частота которого совпадает с частотой напряжения

1 з -.

661360

4S

SO со — начальное положение потенциаль- ss ной точки с мостовой цепи.

На фиг. 3 показана схема измерительного моста. питания, сформирован равным удвоенному амплитудному значению основного сигнала, пропорционального папряжению вершины дополнительной ветви (центра окружности урав новешйвания ветви, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления) относительно вершины ветви моста, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления, и совпадающим по фазе с основным сигналом, третий дополнительный сигнал сформирован с длительностью, пропорциональной временному интервалу экстремального значения напряжения небаланса относительно начала отсчета, в качестве которого выбрана точка перехода через нуль с минуса на плюс (с плюса на минус) основного сигнала или второго дополнительного сигнала, формируют четвертый дополнительный сигнал, пропорциональный временному ййтер валу, отсчитайаому от начала отсчета до второго момента времени, соответствую щего равенству мгновенного значения второ го дополнительного сигнала с первым дополнительным сигналом, формируют пятый дбполнительный сигнал, пропорциональный разности третьего и четвертого дополнительных сигналов, а информацию о найравлении изменения регулирующего элемента формируют по знаку пятого дополнительного сигнала.

Данный способ обладает высокой точностью за счет исключения погрешности от шунтирования плеч моста путем использования в качестве второго дополнительного сигнала напряжения питания мостовой измерительной цепи.

Кроме того, формирование четвертого до""полнительного сигнала, пропорционального — временному интервалу, отсчитанному от начала отсчета, до второго момента времени, соответствующего равенству мгновенного значения второго дополнительного. сигнала с первым дополнительным сигналом, обуславливает высокую чувствительность предлагаемого способа.

На фиг. 1 представлено устройство, реализующее предложенный способ; на фиг. 2— топографическая диаграмма процесса уравновешивания мостовой измерительной цепи для измерения реактивной составляющей комплексного сопротивления, где обозначены

ab — напряжение питания мостовой измерительной цепи;

cd — напряжение небаланса;

<р — фазовый угол, образованный векторами напряжений cd и 2od; а, P — окружности уравновешивания в обобщенных обозначениях;

o — центр окружности уравновешивания Р;

SS зо и зо з

Момент квазиравновесия мостовой измерительной цепи по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления фиксируется при выполнении следующего равенства жс соз —;,„- (1j (с где are cos фазовый угол, получаемый из соотношения амплитуд двух напряжений, причем предполагают, что одно из них (dc) является хордой, а другое (2od)— диаметром окружности ф.

Тогда величина реактивной составляю щей комплекСного сопротивления равна (2) В случае недоуравновешивания мостовой цепи равенство (1) нарушается в ту или иную сторону.

Блокируя, например, все изменения параметра, уравновешивающего мостовую схему по преобладающей составляющей комплексного сопротивления, приводящие к такому соотношению сравниваемых напряжений, что момент достижения экстремума напряЖением в измерительной диагонали опережает момент пересечения синусоиды удвоенного напряжения вершины ветви моста, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления, с пороговым уровнем, равным амплитудному значению напряжения в измерительной диагонали, сбрасывают все изменения параметра, приводящие к отставанию момента достижения экстремума от момента пересечения удвоенного напряжения с пороговым уровнем, равным амплитудному значению напряжения U< . При этом мостовая схема приводится к состоянию квазиравновесия по преобладающей составляющей измеряемого комплексного сопротивления.

При выполнении следующих условий: р 1

R„=O; 2od. =аВ уравнение (1) имеет вид

4с

g = КЧс сои что позволяет исключить погрешность от шунтирования плеч моста и упростить реализацию данного способа.

Устройство, реализующее данный способ содержит согласующее устройство 1, выпрямитель 2, фазосдвигающую цепь 3, пороговую схему 4, формирователь импульсов

5 и схему сравнения 6.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение Ug поступает через согласующее устройство 1 на вход выпрямителя 2.

Сигнал с выхода выпрямителя 2, равный по амплитуде максимальному значению напряжения в измерительной диагонали, подается

661360

5 на один из входов пороговой схемы 4, на второй вход которой подается напряжение

2U

Udc, сдвинутого по фазе фазосдвигающей цепью 3 на угол +90 (— 90 ), что соответствует выделению моментов экстремумов на- gy пряжения Ug

Использование предлагаемого способа уравновешивания мостовой измерительной схемы обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение чувствительности и точности измерения составляющих комплексного сопротивления, что особенно важно при создании новых перспективных измерительных приборов, применяемых в системах АСУТП.

Формула изобретения

Способ уравновешивания моста переменного тока, основанный на сравнении взаимного расположения дополнительных сигналов, пропорциональных временным интервалам, причем уровень первого дополнительного сигнала сформирован пропорциональным амплитудному значению напряжения небаланса, второй дополнительный сигнал синусоидальной формы, частота которого совпадает с частотой напряжения питания, сформирован равным удвоенному амплитудному значению основного сигнала, пропорциональб ного напряжению вершины дополнительной ветви (центра окружности уравновешивания ветви, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления) относительно вершины ветви моста, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления, и совпадающим по фазе с основным сигналом, третий дополнительный сигнал сформирован с длительностью, пропорциональной временному интервалу экстремального значения напряжения небаланса относительно начала отсчета, в качестве которого выбрана точка .перехода через нуль с минуса на плюс (с плюса на минус) вышеуказанного сигнала или второго дополнительного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, формируют четвертый дополнительный сигнал, пропорциональный временному интервалу, отсчитанному от начала отсчета до второго момента времени, соответствующего равенству мгновенного значения второго дополнительного сигнала с первым дополнительным сигналом, формируют пятый дополнительный сигнал, пропорциональный разности третьего и четвертого дополнительных сигналов, а информацию о направлении изменения регулирующего элемента формируют по знаку пятого дополнительного сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Карандеев К. Б., Штамбергер Г. А.

Обобщенная теория мостовых цепей переменного тока. Изд. CO АН СССР, Новосибирск, 1961, с. 129.

2. Авторское свидетельство СССР № 447618, МКИ G Ol R 27/10, 10.07.72.

661360

Редактор Л. Утехина

Заказ 2435/41

Составитель И. Бахтина

Техред О. Луговая Корректор Г. Назарова

Тираж 1089 Подписное

ЦН ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г, Ужгород, ул. Проектная, 4