Устройство для измерения коэффициентаформы кривой переменного напряжения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1т847228 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 220179 (21) 2715339/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 1507.81. бюллетень й9 2в

Дата опубликования описания 150781 (5!)М. К .з

G 01 R 29/04

Государственный комитет

СС.С P но делам изобретений и открытий (Я) УДК б21.317.73 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. У. Кизилов и Г. Ф. Чесноков

I !

) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ФОРМЫ КРИВОЙ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к измери- тельной технике, а именно к устройствам для определения интегральных характеристик несинусоидальных снгна- лов.

Известны устройства, содержащие два измерительных преобразователя, один из которых преобразует измеряемое переменное напряжение в постоянное, пропорциональное среднему значению измеряемого, а другой — в постоянное, пропорциональное среднеквадратичному значению измеряемого.

Напряжение с выходов преобразователей поступает, например, на катушки логометра, шкала которого проградуирована в единицах коэффициента фор(1 j.

Наиболее высокая точность измерения в широком диапазоне частот дос- 2О тнгнута в приборах с преобразователямн, использующими эффекты теплового действия измеряемого тока. При этом количество тепла, выделяемого в рабочем теле (нагревателе) чувствительного элемента за счет преобразования электрической энергии в тепловую, измеряется непосредственно, либо, в свою очередь, преобразуется в одну из следукщих величин: термо- ЗО

ЭДС, световой поток, ток эмиссии.

Широкое применение В качестве электротепловых преобразователей получили термопары.

Недостатками этих электротепловых преобразователей являются большая тепловая инерция и. низкая чувствительность.

За последние годы в практике электротепловых измерений начинают широко применяться термоиндикаторы, изменяющие цвет, изготовленные на. основе холестерических жидких кристаллов. Для холестерических жидких кристаллов характерно редкое изменение их оптических свойств при понижении или повышении температуры..

Контроль температуры устройства, покрытого жидкокристаллическим термоиндикатором, осуществляется обычно по изменению спектрального состава отраженного света. Жидкие кристаллы являются обратйьыми термоиндикаторами и их можно испольэовать многократно. Холестерические жидкие кристаллы являются черезвычайно чувствительными к изменению температуры. Наиболее чувствительные жидкокристаллические материалы фиксируют изменение температуры до 10 С

847228 ства для измерения коэффициента формы кривой переменного напряжения. щ Устройство содержит нагреватель

1, на котором расположен подогревающий резистор 2. Нагреватель 1 термически соединен с одним концом теплорассеивающей пластины 3, на коТорой расположен жидкокристаллнЧеский термоиндккатор 4 и нанесена шкала 5. Подогревающий резистор 2 подключен к выходу управляемого

Масштабного усилителя 6, вход которого соединен с подвижным контактом

40 переключателя 7. Переключатель 7 коммутирует либо последовательно соединенные эталонный резистор 8 к переменный резистор 9 со шкалой 10, либо вход регулируемого преобразоващ» теля 11 среднего значения напряжения. Вход преобразователя 11 соединен подвижным контактом переключателя 12 и переменным резистором 9.

Переключатель 12 коммутирует либо щ регулируемый источник 13 сигнала, либо регулируемый источник 14 постоянного напряжения.

Измерение осуществляется следующим образом.

Производят калибровку устройства.

Для этого на подогревающий резистор

2 при,помощи переключателей 7 и 12 через последовательно соединенные эталонный резистор 8, переменный резистор 9 и управляеьый масштабный

60 усилитель б подается напряжение с регулируемого источника 14 постоянкого напряжения. Сопротивление переменного резистора 9 устанавливают равным нулю, что соответствует на65 чалу шкалы 10 и цифровому отсчету, и дают цветную дифференцированную картину распределения температуры на образце, а также ее изменения.

Высокая чувствительность жидких кристаллов и простота съема информации делает их перепективными в ряде применений по сравнению с термопа, PcWH °

Из известных устройств для измерения .коэффициента формы кривой переменного напряжения (тока), в котором применены термопреобраэователи

Р наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения коэффициеи« та формы кривой переменного напряжения, содержащее диодный мостик и дроссель, выполняющие роль преобразователя среднего значения напряжения; два термопреобразователя, каждЫй из которых содержит термопару и нагреватель с подогревающим резисто- . ром, переменный резистор, магнитоэлектрический измеритель, резистор, переключатели.

Принцип действия этого устройства для измерения коэффициента фОрмы кривой переменного напряжения основан на сравнении показаний магнитоэлектрического индикатора, подключенного к двум идентичным термопарам, при кесинусоидальном напряжении и при постоянном напряжении при одном и том же среднем значении то.ка, предварительно выставляемого регулированием резистора (2).

Однако данное устройство обладает низкой точностью измерения по следующим причинам.

Из-за нелинейной зависимости характеристики от величины коэффициента формы.

В устройстве применен метод сравнения напряжений двух термопреобраэователей, каждый из которых имеет свой нагреватель и вносит дополнительную погрешность в измерение изза неидентичкости характеристик термопар и различия нагрева, по причине конструктивных различий и разбросов в величине юезисторов.

Более точным является метод замещения в устройствах с одним термо преобразователем.

В работу схемы вносится дополни-. тельная погрешность от замещения магнитоэлектрического измерителя резистором, особенно заметная при измерении в широком диапазоне час-. тот, так как сопротивление магнитоэлектрического измерителя и обычного резистора не могут быть эквивалентны на различных частотах.

Цель изобретения - повышение точности.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения коэффициента форма кривой переменного напряжения, содержащее термопреобразователь, регулируеьаай преобразователь среднего значения напряжения, последовательно соединенные переменный и эталонный резисторы, переключатели, введены управляемый масштабный уси» литель, регулируемый источник сигнала и регулируемый источник постоянного напряжения, выходы которых соединены с разными зажимами первого переключателя, подвижный контакт которого соединен с переменным резистором и с входом регулируемого преобразователя среднего значения напряжения, выход которого и другой вывод эталонного резистора соединенЫ с зажимами второго переключателя, подвижный контакт которого через управляемый масштабный усилитель соединен с термопреобразователем.

При этом термопреобраэователь содержит нагреватель с подогревающим

26 резистором, один вывод которого соединен с выходом управляемого масштабного усилителя, и теплорассеивающую пластину со шкалой, соединенную одним концом с нагревателем и покрыЯ тую жидкокристаллическим термоиндикатором.

На чертеже приведена. схема устрой847228 равному единице коэффициента формы кривой. Величину напряжения регулируемого источника 14 постоянного на-, пряжения устанавливают такой, чтобы радужная полоска жидкокристаллического термоиндикатора 4 находилась на определенной отметке шкалы 5. После наступления теплового равновесия, момент которого определяется по прекращению передвижения радужной полоски жидкокристаллического термоиндикатора 4 вдоль линии температур ного градиента, на подогревакиций резистор 2 подается напряжение от регулируемого источника постоянного напряжения через регулируемый преоб разователь 11 среднего значения напряжения и управляемый масштабный усилитель б. Изменяя коэффициент пвредачи, регулируемого преобразоватеЛя

11 среднего значения напряжения, устанавливают радужную полоску термо-:20 индикатора на одну и ту же отметку . шкалы 5. для. измерения коэффициента формы .кривой переменного напряжения при помощи переключателя 12 подключают . 25 регулируемый источник 13 сигнала, а переключателем 7 подключают регулируемый преобразователь среднвго значения напряжения. Величина напряжения регулируемого источника 13 смГ- нала устанавливается такой, чтобы радужная полоска термоиндикатора 4 находилась в пределах шкалы 5 на определенной отметке шкалы. После..:. наступления теплового Равновесия переключатель 7 устанавливают в положение, когда напряжение источника сигнала подается на подогревающий резистор 2 и переменный резистор 9.

Изменяют величину сопротивления переменного резистора 9.так> чтобы 40 радужная полоска,жидкокристалличес кого термоиндикатора 4 .осталась иа той же отметке шкалы 5. После наступ« ления теплового равновесия считывают по шкале 10 величину коэффициента ". 45, формы кривой переменного напряжения.

В предлагаемом. устройстве достигается высокая точность измерения при визуальном отсчете, так .как уэкай радужная полоска жидкокристаллическо- 4п го термоиндикатора перемещается по длине теплорассеивающей пластины.

Основными факторами, влияющими на точность устройства, является выбор ширины мезофазы термоиндикатора величины превышения температуры зоны существования мезофазы над температурой окружающей среды, т.е. температуры перегрева теплорассеивающей пластины м величины градиента теплорассеивающей пластины.

Испбльзование предлагаемого устройства обеспечивает повышение точности измерения коэффициента формы кривой переменного напряжения, расщирмвт частотный диапазон измерений, повышает технологичность изготовленмя.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения коэффициента формы кривой переменного напряжения, содержащве термопреобраэователь, регулируемый преобразователь среднего значения напряжения; последовательно соединенные переменный и эталонный резисторы, переключатели, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены управляемый масштабный усилитель, регулируемый источник сигнала и регулируемый источник постоянного напряжения, выходы которых соединены с разными зажимами первого переключателя, подвижный контакт которого соединен с переменным резистором и с входом регулируемого преобразователя среднего значения напряжения, выход которого и другой вывод эталонного резистора соединены с зажимами второго переключателя, подвижный контакт которого через управляемый масштабный усилитель соединен с термбпреобразователем.

2. Устройство по п.1., о т л ич а ю щ е е с я тем, что термопреобразователь содержит нагреватель с подогревающмм резистором, один вывод которого соединен с выходом управляемого масштабного усилителя м теплорассемвакщую пластину со шкалой, соединенную одним концом с нагревателем и покрытую жидкокристаллическим термоиндикатором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Измерители нестабильности напряжений. Под ред. Б.Л.Рудницкого.

И, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9425134, кл. С 01 R 29/04, 1977.

847228

Составитель Л. Сорокина

Редактор О.Персиянцева Техред M. PeAaec Корректор Г..Решетник

Заказ 5480/71 . Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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