Устройство для раздельного из-мерения параметров комплексныхвеличин

 

815678

5 l0 нию с периодом измеряемого напряжения, полоск с в момент перехода опорного напряжения через нулевое или максимальное значения. В данном случае имеет место методическая погрешность, выраженная зависимостью отношения длительности полоски к длительности периода напряжения. Кроме того, существенное влияние оказывает также и случайная погрешность, поскольку в момент "вырезки" возможны любые воздействия на измеряемое, напряжение.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для раздельного измерения параметров комплексных вели15 чин, содержащее генератор синусоидального напряжения, соединенный с фазонращателем, первым входом источника разряда и с одним зажимом для .подключения измеряемого объекта, дру- 2О гой зажим при этом соединен с входом операционного усилителя с. образцовым элементом в цепи обратной связи, выход операционного усилителя через сигнальный вход первого ключа соеди- 25 нен со входом нуль-органа, первым выходом источника тока разряда и со входом накопительного устройства, выход которого и второй выхсд источника тока разряда соединены с земляной шиной, выход формирователя прямоугольных импульсов через одновибратор подключен к первому управляющему входу формирователя временных интервалов, второй вход которого соединен с выходом нуль-органа, а выход формирователя .временных интервалов подключен к управляющему входу второго ключа, через сигнальный вход которого выход генератора образцовой частоты соединен со входом .блока индикации, введены вторые и третьи формирователи прямоугольных импульсов и одновибраторы, третий-шестой электронные ключи, вторые нуль-орган, источник тока разряда, накапливающий блок, формирователь временных интервалов, блок индикации, а также делитель частоты, распределитель импульсов и счетчик импульсов, причем вход первого формирователя прямоугольных щ импульсов соединен с выходом фаэовращателя, вход второго одновибратора через второй формиронатель прямоугольных импульсов подключен к выходу генератора синусоидального напряжения, а выход второго одновибратора соеди.нен со вторыми управляющими входами четвертого, пятого и шестого ключа, через сигнальный вход которого выход операционного усилителя соединен со входом второго нуль-органа, первым 60 выходом второго источника тока разряда и со входом второго накапливающего блока, выход которого и второй выход второго источника тока разряда соединены с земляной шиной, пер- 65 вый вход второго источника тока раэ- ряда подключен к выходу генератора синусоидального напряжения, вход третьего одновибратора через третий формирователь прямоугольных импульсов подключен к выходу операционного усилителя, а выход тртеьего одновибратора соединен с первым управляющим входом пятого ключа, сигнальный вход которого подключен к выходу генератора образцоной частоты, а выход пятого ключа соединен с первым входом счетчика импульсов, второй вход которого через четвертый ключ и делитель частоты подключен к выходу генератора обраэцовой частоты, выход счетчика через распределитель импульсов подклю-. чен к перному управляющему входу четнертого ключа, вторым входам нторого источника тока разряда и второго формирователя временных интервалов, первому управляющему входу третьего ключа и второму управляющему входу перBorG ключа, выход второго нуль-органа подключен к перному управляющему входу третьего ключа и второму управляющему входу первого ключа, выход второго нуль-органа подключен к первому входу второго формирователя временных интервалов, выход которого подключен к управляющему входу шестого ключа через сигнальный вход которого выход генератора образцовой частоты соединен со входом второго блока индикации.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для раздельного измерения параметров комплексных величин; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит генератор 1 напряжения переменного тока, первичный измерительный преобразователь 2, состоящий из операционного усилителя

3 постоянного тока, в цепи обратной связи которого включено образцовое сопротивление, а во входной — измеряемое, электронные ключи 4-9, фазовращатель 10, формирователи 11-13 прямоугольных импульсов, одновибраторы 1416, накопительные устройства 17 и 18, источники 19 и 20 тока разряда, нуль-органы 21 и 22, формирователи 23 и 24 временных источников генератор

25 опорной частоты, делитель 26 частоты, счетчик 27 импульсов, распределитель 28 импульсов и блоки 29 и 30 счета и индикации.

На временных диаграммах (фиг. 2) изображены графики процесса измерения, где U,,U — выходные напряжения генератора 1 и фаэовращателя 10;

U — выходное напряжение первичного преобразователя 3, содержащее синфаэную составляющую 0, совпадающую по фазе с 0„ и квадратурную составляющую U<, U„, U >, U<+ — последовательность, коротких импульсов на выходе одновибраторов 16, 15, 14

815678 соответственно; 0 -последовательность импульсов на выходе счетчика импульсов 27; 0 „, 0 в — напряжения на накопительных устройствах 17 и 18.

Напрях.ение Uq с выхода генератора

1 подается на вход первичного измерительного преобразователя 2, фазовращателя 10, формирователя 1.2 прямо,угольных импульсов и источникол 19 и

20 тока разряда. При этом на выходе измерительного преобразователя 2 создается напряжение U, синфазная U и. квадратурная 0<, составляющие которого содержат информацию об измеряемых параметрах и подлежат измерению. На выходах одновибраторов 16, 15 и 14 образуются последователь- 15 нОсти кОрОтких импульсов 0, Ugg, 0„+,соответствующие моментам перехода напряжений 03, U„ и U о через нулевое значение. Первый импульс последовательнос и 0 6 с выхода одно- 2О вибратора 16 открывает электронный ключ 6. При этом импульсы от генератора 25 образцовой частоты поступают на счетчик 27 импульсов. Частота следования импульсов генератора 25 и емкость счетчика 27 выбирается из условия заполнения последнего через интервал времени —, где Т вЂ” период

Т

/ синусоидального напряжения 0

Первый. импульс последовательности ЭП

U закрывает электронный ключ 8 и открывает электронные ключи 7 и б.

При этом напряжение 0„ на накопительном устройстве 18 стайовится равным мгновенному значению выходного напряжения 03, которое определяет амплитудное значение квадратурной составляющей 0 напряжения 0> поскольку в этот момент синфазная составляющая 0 равна нулю. Задний фронт импульса с выхода Одновибратора 15 4О закрывает ключ.б. Через открытый ключ

7 импульсы от генератора 25 продолжают поступать на счетчик импульсов

27, однако теперь с частотой в два раза меньше частоты генератора 25, ф5 поскольку Они проходят через делитель частоты 26 с коэффициентом деления равным двум. Очевидно, в этом случае момент заполнения счетчика будет соответствовать электричес- 5О кому углу — Ч, где ч — сдвиг фаз между напряжениями U U Импульс с выхода счетчика 27 через первый выход распределителя 20 импульсов в этот момент открывает ключ 4 и напряжение на накопительном устройстве

17 становится равным мгновенному значению выходного напряжения U которое определяет амплитудное значение синфазной составляющей Ut напряжения U . . Данное утверждение ;;спра- 60 ведливо вследствии симметрии "синусоиды относительно ее максимального значения. Задний фронт импульса с выхода 1 распрелепителя 28 импульсов закрывает ключ 4. Поскольку ключ" 65

7 остается открытым, начинается новое заполнение счетчика 27 импульсами генератора 25 через делитель 26 частоты. Первый импульс последовательности 0 одновибратора 14, соответствующий моменту перехода .напряжения

01 через нулевое значение открывает ключ 4 и к напряжению на запоминающем устройстве 17, запомненному в момент первого импульса с выхода счетчика 27, добавляется мгновенное напряжение 03, которое равно амплитудному значению синфазной составляющей U напряжения 0>, поскольку в этот момент квадратурная составляющая Uy. равна нулю. Задний фронт этого импульса закрывает электронный ключ 4 и одновременно запускает формирователь 23 временных интервалов и источник 19 тока разряда.

Величина тока разряда пропорциональна амплитуде выходного напряжения U генератора 1, поскольку питание источника 19 тока разряда осуществляется от этого генератора. Напряжение с накопительного устройства, поступающее на нуль-орган 21, изменяет свою величину в процессе разряда источника 19. Время разряда наХ1 копительного устройства 17 до нулевого значения пропорционально амплитудному значению синфазной U < составляющей напряжения 0>, т.е. одному из контролируемых параметров комплексного сопротивления 2х.

В момент, когда напряжение на накопительном устройстве 17 становится равным нулю, срабатывает нуль-орган

21, который выдает на формирователь

23 временных интервалов импульс окончания интервала.

Интервал t,выделенный формирователем 29, измеряется путем подсчета .импульсов генератора 25 опорной час.тоты, прошедших через управляемый формирователем 23 ключ 5 блоком 29 . счета индикации.

В мОмент полного заполнения счет чика 27 последний вырабатывает ВТорой импульс последовательности 0<7, который через второй выход распределителя импульсов 28 передним фронтом открывает ключ б и закрывает ключ 7.

При этом к напряжению на накопительном устройстве 18, равному амплитудному значению квадратурной составляющей U q добавляется мгновенное значение напряжения U, которое также равно амплитудному значению Uq вследствии симметрии выходного напряжения

U относительно максимального значения. Задний фронт второго импульса с выхода счетчика 27 через второй выход распределителя 28 импульсов закрывает ключ б, запускает формирователь 24 временных интервалов и источник 20 тока разряда.

В этом случае величина тока раз— ряда также пропорциональна амплиту815678. де выходного напряжения 0 генератора 1.,Напряжение с накопительного устройства 18, поступающее на нуль-орган 22, изменяет свою величину в ,процессе разряда источника 20, а время разряда с„ нахопительного устройства 18 до нулевого значения пропор ционально амплитудному значению квадратурной составляющей 0 напряжения U, т.е. второму контролируемому параметру. В момент равенства напряжения U на накопительном устройстве 18 нулю, срабатывает нуль-орган 22, который выдает на формирователь 24 временных интервалов импульс окончания интервала. Также как и н первом случае для t интервал 15 времени t>„ измеряется путем подсчета импульсов генератора 25 опорной частоты, прбходящих через управляемый формирователем 24 ключ 9, блоком 30 счета и индикации.

Предлагаемое устройство для раздельного измерения параметров комплексных величин по сравнению с известным обладает повышенной точностью поскольку на результат измерения не оказывает влияние методическая погрешность, т.е. не влияет длительность импульса выборки. Случайная погрешность также уменьшена из-за усреднения результатов измерения без снижения быстродействия.

Формула изобретения

Устройство для раздельного измерения параметров комплексных величин,содержащее генератор синусоидальчого напряжения, соедин енный с фаэонращателем, первым входом источника тока разряда и с одним зажимом для подключения измеряемого объекта, другой зажим при этом соединен с входом операционного усилителя 40 с образцовым элементом э цепи обратной снязи, выход операционного усилителя через сигнальный вход первого ключа соединен со входом нуль-органа, первым выходом исто ника тока разря. да и со входом накапливающего блока, выход которого и второй выход источника тока разряда соединены с земляной шиной, выход формирователя прямоугольных импульсов подлкючен ко входу однонибратора, выход которого соединен с первым управляющим входом первого ключа, вторым входом источ| нику тока разряда и первым входом формирователя нременных интервалов, второй вход которогo подключен к выходу нуль-органа, а. выход формирователя со динен с управляющим входом второго ключа, через сигнальный вход которого вы.:од генератора образцогой частоты соединен со входом блока ин- щ дикации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены вторые и третьи фор-. мирователи прямоугольных импульсов и однбвибраторы, третий, четвертый, пятый и шестой электронные ключи, вторые нуль-орган, источник тока разряда, накапливающий блок, формирователь временных интервалоэ, блок индикации, делитель частоты, распределитель им пульсов и счетчик импульсов, причем вход первого формирователя прямоугольных импульсов соединен с выходом фазовращателя, нход второго одновибратора через второй формирователь прямоугольных импульсон подключен к выходу генератора синусоидального напряжения, а выход второго однонибратора соединен со вторыми управляющими входами четвертого, пятого и шестого ключа, через сигнальный вход которого выход операционного усилителя соединен со входом второго нуль-органа, первым выходом второго источника т со входом второго накапливающего блока, выход которого и второй выход второго источника тока разряда соединены с земляной шиной, первый выход второго источника тока разряда соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, вход третьего одновибратора через третий формирователь прямоугольных импульсов подключен к вы— ходу операционного усилителя, а выход третьего одноэибратора соединен с первым управляющим входом пятого ключа, сигнальный вход которого подключен к выходу генератора образцовой частоты, а выход пятого ключа соединен с первым входом счет ".ика импульсов, второй вход которого через четвертый ключ и делитель частоты подключен к выходу генератора образцовой частоты, выход счетчика через распределитель импульсов подключен к первому управляющему входу четвертого ключа, вторым входам второго источника тока разряда и второго формирователя временных интерэалоэ, первому управляющему входу третьего ключа и второму управляющему входу первого ключа, выход второго нульоргана подключен к первому управляющему входу третьего ключа и второму упраэляющему входу первого ключа, выход эторого нуль †орга подключен к первому входу второго формирователя временных интервалов, выход которого подключен к управляющему входу шестого ключа через сигнальный вход которого выход генератора образцовой частоты соединен со входом второго блока индикации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское снидетельство СССР

363047, кл. G 01 и 27/26, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 521522, кл. G 01 R 17/06, 1974.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2137818 (прототип).

815678

Составитель Л. Сорокина

Редактор Н. Рогулич Техред М. Коштура Корректор C. Щомак

Заказ 1030/76 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4