Измеритель отношения переменных напряжений

 

В, Н. Афанасьев, И. А. Лодлиск, А. Б. Селибер и В. И. Соколов

/ . „. " - )

c g

Ленинградский электротехнический инсти т:связи им. проф. M. А. Бонч-Бруевича

1 ! (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится K электроиэмерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициента передачи различных устройств на переменном токе.

Известен измеритель отношения переменных напряжений, содержащий два синхронных коммутатора на входе и выходе усилителя с автоматическим регулятором усиления (АРУ) и устройством запоминания регулирующего напряжения, детектор сигнала отношения и синхронизатор Г1).

Недостатком этого измерителя является значительная погрешность измерения. обусловленная неидентичностью и нелннейностью вольтамперных характеристик де15 текторов, неточносгью установки коэффициента передачи усилителя и поддержания напряжения регулирования на его регулирующем входе.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измери тель отношения переменных напряжений, содержащий коммутатор входных сигналов, выход которого соединен через сумматор и усилитель с регулятором . усиления с измерителем отношения постоянных напряжений, состоящим иэ последовательно соединенных фильтра постоянных напряжений, аналого-цифрового преобразователя и вычислителя отношения кодов, и с автоматическим регулятором усиления, состоящим из последовательно соединенных фильтра переменных напряжений, детектора и эле мента сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения и через делитель постоянного напряжения с сумматором, а выход элемента сравнения через усилитель обратной связи соединен с регулирующим входом усилителя с регулятором усиления, синхронизатор, соединенный с уцравляюши ми входами коммутатора, аналого-цифрового преобразователя и вычислителя отношения кодов P2$.

Устройству присуща погрешность обусловленная неточностью установки коэф фициента передачи К„усилителя обратного пропорциональным входному, переменному напряжению 0 вследствие того, что для установления определенного коэффициента передачи усилителя на его вход (управляющий) необходима подача напряжения регулирования, которое вырабатывается схемой сравнения. Это напряжение д на выходе схемы сравнения, являющееся напряжением ошибки, зависит от входного напряжения () н определя1 ется отличием коэффициента передачи д)(° усилителя от идеального К.

Ьелнчкна этой погрешности зависит о величины входного напряжения и коэффициента передачи усилителя обратной свяэ

Це ль изобретения уменьшение погре ности измерения, обусловленной неточнос тью установки коэффициента передачи уси лителя.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель отношения переменных напряжений, содержащий последовательно соединенные коммутатор входных сигналов, сумматор, другой вход которого под ключен .к выходу делителя постоянного напряжения, усилитель к выходу которого подключены измеритель отношения постоянных напряжений, содержащий лоследова тельно соединенные фильтр постоянных н пряжений, аналого-цифровой преобразователь и вычислитель отношения кодов, и автоматический регулятор усиления, сод жаший последовательно включенные филь деремекных напряжений, детектор и элемент сравнения, к другому входу которо подключен источник опорного напряжения, выход элемента сравнения через ус литель обратной связи подключен к регулирующему входу усилителя, синхрониза тор, выходы которого подключены к управляющим входам коммутатора, аналогоцифрового преобразователя и вычислителя отношения кодов, введен блок вычитания входы которого подключены к выходам элемента сравнения и источника опорного напряжения, а выход - ко входу делителя постоянного напряжения.

На чертеже приведена структурная схе ма аэмерктела откашенкй переменных на» пряжений.

Измерителю отношения переменных напряжений содержит коммутатор 1 входлых сигналов. Делитель 2 постоянного напряжения, сумматор 3, усилитель 4 с регу тором усиления, фкльтр 5 переменных н иряжений, детектор 6, элемент 7 сравнения. усилитель 8 обратной связи, источник

9 опорного напряжения, блок 10 шычитаиая, фильтр 11 постоянных напряжений, аналого-цифровой преобразователь 12, вы(3) 866489 1 числитель 13 отношения кодов, синхронизатор 14.

Выход коммутатора 1 через последовательно соединенные сумматор 3 и усилитель 4 соединен с входом фильтра 5 переменных напряжений, выход фильтра 5 соединен через детектор 6 с одним из входов элемента 7 сравнения, другой вход которого соединен с источником 9 опор и ного напряжения и через блок 10 вычитания, другой вход которого соединен с выт ходом элемента 7 сравнения, со входом делителя 2, выход делителя 2 соединен с другим входом сумматора 3. Вход фильтра 11 постоянных напряжений соединен с выходом усилителя 4, а выход его через аналого-цифровой преобразователь 12 с вычислителем 13 отношения кодов. Синхронизатор 14 соединен с управляющими

3а входами коммутатора 1, аналого-цифрового преобразователя 12 и вычислителя

13.

Устройство работает следующим образом, Исследуемые напряжения О, и Vg npu помощи коммутатора 1 поочередно подключаются к одному из входов сумматора

3, одновременно на другой вход сумматора 3 через делитель 2 постоянного напряжения, подается напряжение от блока 10 еР- вычитания. Сигнал переменного напряжетр ния U и постоянного напряжения 0 объ1 единенные в сумматоре 3 поступают в усилитель 4, с выхода усилителя 4 уси3S ленный сигнал разделяется, т.е. переменная составкяимкая сигнала поступает через фильтр 5 на детектор 6, а постоянная составляккцая через фильтр 11 на аналогоцифровой преобразователь (АЦП) 12. С выхода -детектора 6 выпрямленное напряжение 0д ° подается на элемент 7 сравне° ния, где сравнивается с напряжением Ео источника 9 опорного напряжения, à напряжение с выхода элемента 7 сравнения, усиленное усилителем 8 обратной связи

43 лостулает ка регулирующий вход усилителя 4. Это напряжение устанавливает коэф фициеит передачи )(; усилителя 4 обратно пропорциональнйй входному переменному напряжению, таюкак U ; сравнивает3Е ся с постоянной величиной Яо н поддерживается (в идеальном случае) неизменля- ним.

a- . Следовательно, для случая поочередного .подключения U è Ц имеем

866489 6 коэффи- Так как постоянное напряжение на выхо де фильтра отличается от постоянного иа» пряжения присушего идеальному измера» телю, то погрешность его определяется

0 .— 0

У Р ОО4 (12) н

1 (001

О Ка о Так как в усилителе 4 одновреме но сигналамн У. усиливается сигнал опорно

1 го постоянного напряжения Ор которое подается на вход сумматора 3, то на выходе фильтра 11 в моменты времени соответствующие подаче на устройство сигналоов в0„и О получим

О1 О 1 (5) иоа =00K2

l5 уй(K ) (13 ) 5 где К „и К 0 соответствующие енты передачи усилителя . 4, отсюда где Ц0 аК ОЕКдв(Кр+ЬК, )(Е0-0 Д К1) Кд напряжение на выходе фильтра 1Т для ре» ! ального измерителя "О01- Кр1 Ер КА для идеального, у которого д К ° > О, К1, коэффициент передачи делителя 2 напри жений, следовательно учитывая (4) и (5), получаем (6)

Vg К1 001

Так как О . и И „поочередно поступают на аналогоЬшфровой преобразователь 12, где преобразуются в цифровые коды, то отношение кодов, вычисленное в вычислителе 13 отношения кодов будет обратно пропорциональным отношению исследуемых напряжений. Синхронизатор 14 предназначен для синхронизации работы коммутатора 1, преобразователя 12 и вычислителя

13.

На выходе элемента 7 сравнения присутствует напряжение регулирования равное ь -Ъ Ео где Од1 — напряжение на выходе детектора 6, и являющееся источником погрешности вследствии неточностй поддержания

ОА; постоянным и равным E при этом а .=И, +ЬОд,-Eo+ 1 (8) где ЬОд напряжение регулирования на выходе элемента 7, так как для идеального регулирования

Одо= E o ь0д1 = ь отклонение Од; от идеального.

Ьыражением (8) через 0„, получаем д1=0 K.= ;(Ко;+Ь "4)= Ey Uqhk (9) отсюда

Ь.= О ЛК, (10)

Тогда, напряжение на выходе блока 10 вычитания равно

06= Ер О„ЬК; (11) Отсюда погрешность измерения предлагаемого устройства будет равна

С „ = э О (К1) (14).

1 =1

Эо

Из выражения (14) видно, что погрешность измерения предлагаемого устройства, обусловленная неточностью установки ко"эффициента передачи К„ усилителя 4 на порядок меньше погрешности известного устройства, погрешность которого представлена выражением сР =, д (К„) °

1 ., 25

Формула изобретения

Измеритель отношения переменных напряжений, содержащий последовательно соединенные коммутатор входных сигналов, сумматор, другой вход которого подключен к выходу делителя постоянного напряжения, усилитель к выходу которого подключены измеритель отношения постоянных напряжений, содеркаашй последовательно соединенные фильтр постоянных напряжений, аналого-цифровой преоб раэователь и вычислитель отношения ко45 дов» и автоматический регулятор усиле ния, содержащий последовательно включенные фильтр переменных напряжений, детектор, и элемент сравнения, к другому входу которого подключен источник опор50 ного напряжения, выход элемента сравне ния через усилитель обратной связи подключен к регулирующему входу усилителя, синхронизатор, выходи которого подключены к управляющим входам коммутатора, 5S. аналого-цифрового преобраэоватепя и вычислителя отношения кодов, о т л и ч а ю m и и с я тем, что, с цельао уменьшения погрешности измерения, обусловленный неточностью установки коэффициента

866489

Составитель Т. Ястребова

Редактор Г. Волкова Техред А.Савка Корректор С, Шомак

Заказ 8072/68 Тираж 735 Подписное

В Государственного комитета CC(P по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 передачи усилителя в него введен блок вычитания, входы которого подключены к выходам элемента сравнения и источника опорного напряжения, а выход - ко входу делителя постоянно о напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Жнлинскас f П. Измерители QTHQ шения и их применение в радиоизмери» тельной технике. М., "Советское радио", 1975, с. 115, рис. 4-19.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке % 2549083 /1 8-2 1, кл. G 01 К 19/10, 22.06.78 (прототип).