Способ автоматического выбора измеряемых параметров комплексного сопротивления в универсальных экстремальных мостах переменного тока

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о11711479 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (я)м. к. (22) Заявлено 120773 (21) 1942154/18-21 с присоединением заявки No

G 01 R 17/06 (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий

Опубликовано 25.01.80. Бюллетень Мо 3

Дата опубликования описания 28.0180 (53) УДК 621. 317.

733 3 (088 8) (72) Авторы изобретения

A. И. Новик, М. Н.С урду и В. Н,Карандеев

Институт электродинамики AH Украинской ССР (71) Заявитель 54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫБОРА ИЗМЕРЯЕМЫХ

ПАРАМЕТРОВ КОМПЛЕКСНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

В УНИВЕРСАЛЬНЫХ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ МОСТАХ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в приборах для автоматического измерения параметров комплек:сных сопротивлений.

Известен способ автоматического выбора измеряемых параметров комплексного сопротивления, основанный на определении взаимного расположения вектора тока объекта измерения и вектора приложенного к нему напряжения.- B.основу способа положено определение фазы квадратурной составляющей тока с помощью фазочувствительного детектора (11.

Способ имеет относительно узкое применение, так как позволяет разграничить всего две области нахождения вектора тока на комплексной плоскости соответствующие сопротивлениям емкостного и индуктивного характера.

Известен также способ автоматического выбора измеряемых парамет ров комплексного сопротивления в универсальных мостах переменного тока, основанный на определении, в каком из четырех секторов полуплоскости комплексного сопротивления лежит вектор тока объекта измерения при подаче на него напряжения рабочей частоты. При этом ток объекта измерения преобразуют в синфазное напряжение и вначале с помощью фазочувствительного детектора определяют, в каком из двух квадрантов полуплоскости расположен вектор тока объекта измерения, а затем после уравновешивания моста, сравнивая с помошью амплитудных детекторов модули напряжений на активной и реактивной образцовых мерах, определяют в каком из четырех секторов полуплоскости лежит этот вектор (2) .

Данный способ .является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату.

Недостатком его является большая погрешность определения границы квадрантов; которая вызвана паразитными фазовыми сдвигами сигнала в преобразователе ток-напряжение, неточностью установки необходимого фазового сдвига опорного напряжения фазочувствительного детектора и н стабильностью его нуля. Суммарная погрешность, обусловленная этими факторами, может достигать 5-10 и бо711479 лее. Кроме того, способ сложен в реализации, так как требуется введение в мостовую схему многих дополнительных узлов. окончательный результат выбора измеряемых параметров может быть получен лишь после уравновеши- 5 вания моста, что заставляет услож- нять и собственно мостовую цепь, расчитывая ее на воэможность уравновешивания в пределах двух секторов без изменения конфигурации, 0

Цель предлагаемого изобретенияповышение точности и упрощение выбора измеряемых параметров комплексного сопротивления.

Поставленная цель достигается спо« собом азаоматического выбора измеряемйх параметров комплексного сопротивления в универсальных экстремальных мостах переменного тока, основанном на определении, в каком из четырех секторов полуплоскости комплексного сопротивления лежит вектор тока объекта измерения при подаче на него напряжения рабочей частоты, и заклю« чающимся в том, что первоначально суммируют ток объекта.измерения с периО» дически инвертирукщимся по фазе модуляционным током, квадратурным по отношению к напряжению на объекте измерения, и по знаку приращения ампли туды суммарного тока при инвертиро- 30 вании фазы модуляционного тока определяют, в каком из двух квадрантов полуплоскости расположен вектор тока объекта измерения, а затем суммируют ток объекта измерения с другим пери- 35 одически инвертирующимся по фазе модуляционным током, вектор которого йерпендикулярен линии раздела двух секторов квадранта, выбранного ранее, и по знаку приращения амплитуды суммарного тока при инвертировании Фазы модуляционного тока опреде-, ляют, в каком иэ двух секторов находится вектор тока объекта измерения.

На фиг,1 изображена векторная диаграмма с двумя примерами расположе- 4 ) ния вектора тока объекта измерения,: поясняющая сущность .предлагаемого способа на фиг. 2 изображена структурная схема экстремального моста, в котором реализован предлагаемый 50 описываемый способ.

Согласно предлагаемому способу,. на объект измерения подают напряжение U, вектор которого на Фиг. 1 направлен вдоль действительной асН я

0А п луплоскости % . При этом через объект измерения протекает ток I, вектор которого может занимать в полу плоскости и любое положение в пределах угла 90 по отношению к вектору Uz. На фиг, 1 показаны два при- . б мера расположения вектора тока, обозначенные соответственно 1 „ и 1 „ . Пер- воначально с вектором тока суммируют. модуляционный ток A f4, вектор которого направлен вдоль линии, перпендикулярной линии оА. При этом направление тока а1 периодически изменяют на противоположное,т.е. инвертируют его фазу, и находят знак приращения модуля суммарного тока при инвертировании Фазы модуляционного тока. Цля первого примеРа 1„+аI I>) 1 фЦ что свидетельствует о йахожденйи вектора I,„â верхнем квадранте BOA полуплоскости %. для второго примера

)I, +aI < 1 -а1„1 ., что говорит о йахажденйи вектора 1" в нижнем квадХ ранте AOE полуплоскости Ф . Нулевое приращение модуля суммарного тока при инвертировании фазы модуляционного тока свидетельствовало бы о расположении вектора тока I„ âäoëü линии ОА, т.е. синфаэно с напряжениему„.

После определения квадранта, в котором расположен вектор тока 1 с этим вектором суммируют другой модуляционный ток 11, вектор которого направлен перпендикулярно линии раздела секторов найденного квадранта: в первом случае перпендикулярно линии OC во втором — перпендикулярно линии OD, и повторяет описанную ранее последовательность действий, т.е. периодически инвертируют фазу вектора д1 и находят знак приращения суммарного вектора тока при этом инвертировании. Лля.первого примера

)1 +<> Д .ф „;Ь1 ) следовательно, вектор 1, лежит выше линии OC т.е. в пределах 1 сектора (BOC) полуплоскости W, для второго примера li" „-ь41 1 -ai2i следовательно, вектор Т лежит вйше линии

uD, т.е. внутри сектора I II (AOD) .

Нужвое приращение модуля соответствовало бы расположению вектора тока на линии раздела секторов.

Экстремальный мост (фиг. 2), в котором реализован описываемый способ, содержит питающий, генератор 1, трансформатор 2 со вторичными обмотками

3 и 4, объект 5 измерения, блок б уравновешивания, компаратор 7 токов, экстремум-детектор В с низким входным сопротивлением, блок 9 выбора измеряемых параметров,, двухпоэиционный модулятор 10 СОстОящий иэ двух полуобмоток на трансформаторе 2 и двух поочередно открывающихся ключей, переключатели 11, 12, 13 и 14 и модуляционные меры 15, 16, 17 и

18.

Работает мост следующим образом.

Первоначально переключатели 11, 12, 1 3, 14 все находятся в верхнем положении, При этом на компаратор 7 поступают ток объекта 5 измерения, протекающий под действием напряжения обмотки 3, и модуляционный ток, который протекает под действием

711479 напряжения модулятора 10 через емкостную модуляционную меру 15, подключенную переключателями 11 и 13

B связи с тем, что при поочередном открывании ключей модулятора его выходное напряжение периодически меняет фазу на противоположную, инвертируется по фазе и модуляционный ток, Благодаря реактивному характеру сопротивления меры 15 модуляционный ток сдвинут на 90О относительно напряжения на обмотках трансформатора 2. B компараторе 7 токи суммируются. Знак приращения модуля суммарного тока при инвертировании фазы выходного напряжения модулятора 10 анализируется экстремум-де ектором 8. С выхода экстремум-детекхора соотнетствующая команда через переключатель 17 поступает на блок выбора измеряемых параметров 9, посредством которого производится переключение злементон и змерительной цепи н блоке б уравновешивания, н соответствии с выбранным квадрантом полуплос кости 9 . Затем и ере ключатель 11 переводится н нижнее положение, а переключатель 12 устанавливается в соответствии с результатом выбора квадранта, При этом периодически кнверткрующееся по фазе нагряжение модулятора 10 поступает на цепочку из параллельно соединенных модуляционных мер активного сопротивления 16 и емкости 17 илк индуктквности 18. Параметры этих мер выбраны так, чтобы вектор модуляционного тока на выходе цепочки был перпендикулярен линии раздела секторов выбранного квадранта, т.в, чтобы фазовый угол этого вектора был 45 клк 135 по отношению к напряжению на обмотках трансформатора- 2. Этот модуляционный ток вновь суммируется на компараторе 7 с током объекта 5 измерения, и знак приращения модуля суммарного тока анализируется экстремум-детектором 8. Соответствующая команда с его выхода внонь поступает на блок 9, благодаря чему производится переключение элементов измерительной цепи н блоке 6 н соответствии с выбранным сектором полуплоскости % . На этом выбор измеряемых параметров комплексного сопротивления заканчивается, Переклю.чатели 13 и 14 устанавливаются в нижнее положение, вследствие чего модулятор 10 и,модуляционные меры

15, 16 » 18 отключаются от схемы.

Между плечевой обмоткой 4 к компаратором 7 включается блок б уравновешкванкя, а к выходу экстремального детектора 8 подключается вход управления блока 6. происходит,уравнонеижнанке моста по выбранньм параметрам Одним кз известных спОООбОв °

Поскольку для реалк зацик предлагаемого способа нет необходимости применять фазочувстнктельное детектирование и преобразование тока в напряженке, точность выбора измеряемых параметров существенно вьпае, чем в известном (угловая погрешность опреО деления границ секторов менее 1 ) .

Реализация способа проще, чем известного; она упрощается еще и тем, что используются многие элементы и узлы собственно экстремального моста— компаратор таков, экстремум-детектор, может быть использован и модулятор моста, Формула изобретения

Способ автоматического выбора измеряемых параметров комплексного сопроткнленкя н универсальных экстремальных мостах переменного тока, Основанный на определении, в каком кз четырех секторон полуплоскости комплексного сопротивления лежит вектор тока Объекта измерения при подаче на него напряжения рабочей части, о т л к ч а ю щ к и с я тем, что, с 1 целью повышения точности к упрощения выбора измеряемых параметров, первоначально суммируют ток объекта измерения с периодически иннерткрующкмся по фазе модуляционным током, кнадратурным по Отношению к напряжению на Объекте измерения, к по знаку приращения амплитуды суммарного тока прк инверткроранкк фазы модуляционного тока Определяют, в каком кз двух кнадрантов полуплоскостк расположен вектор тока

Объекта измерения, а затем суммируют ток Обч-екта измерения с другим периодически кннертирующимся по фазе модуляционным током, вектор которого перпендикулярен линии раздела двух секторон квадранта, выбранного ранее, к по „ знаку приращения амплитуды суммарного

50 тока при инвертировании фазы модуляционного тока определяют, в каком кз двух секторов находится вектор тока объекта измерения, Источники информации, 55принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

9 226021, кл. G 01 R 27/02, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 227086, кл. G 01 R 17/02, 1969. 711479

I re mop

suzie

Фиг Z

Составитель T.Âåðåìåéêèíà Редактор S. Павлов Техред Л.АлФерова Корректор М.Шароши.

Заказ 9380/66 Тираж 1 О 19 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 ..Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4