Измеритель отношений переменных напряжений

 

В. Н. Афанасьев, И. А. Подлиск, А. Б. Селибер и В. И. Соколов (72) Авторы изобретения

Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. М. А. Бонч-Бруевича

1 (7I ) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к электроизме- рительной технике и может быть применен для измерения коэффициента передачи различных устройств на переменном токе.

Известен измеритель отношения переменных напряжений, содержащий два синхронных коммутатора на выходе и на входе усилителя с автоматическим регулятором усиления (АРУ) и устройством запоминания регулирующего напряжения, детектор сигнала отношения и синхронизатор 1 .

Однако указанный измеритель характе ризуется низкой точностью измерения, обусловленной неидентичностью и нелинейностью вольтамперных характеристик де15 текторов, неточностью установки коэффициента передачи усилителя и поддержания напряжения регулирования на его регулирующем входе.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеригель отношения переменных напряжений, содержащий коммутатор входных сигналов, выход которого соединен через сумматор и усилитель с регулятором усиления с из мерителем отношения постоянных напряже» ний, состоящим из последовательно соединенных фильтра постоянных напряжений, аналог< -цифрового преобразователя и вычислителя отношения кодов, и с автоматическим регулятором усиления, состоящим из последовательно соединенных фильтра переменных напряжений, детектора и элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения и через делитель постоянного напряжения с сумматором, и выход эле мента сравнения через усилитель обратной связи соединен с регулирующим входом усилителя с регулятором усиления, синхронизатор, соединенный с управляющими входами коммутатора, аналого-цифрового преобразователя и вычислителя от» ношения кодов (2).

Недостатком известного устройства яв ляется недостаточная точность измерения, обусловленная неточностью установки ко6490 4

3 86 эффицнента передачи k.. .усилителя обрат1 но пропорционального выходному переменному напряжению.

Бель изобретения - уменьшение погрешности измерения, обусловленной неточностью установки коэффициентов передачи усилителя.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель отношения переменных напряжений, содержащий последовательно соединенные сумматор, один из входов которого подключен к выходу делителя постоянного напряжения и усилитель, к выходу которого подключены фильтр постоянных напряжений, и автоматический регулятор усиления, содержащий последовательно соединенные фильтр переменных напряжений, детектор и элемент сравне ния, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход элемента сравнения через усилитель обратной связи подключен к регулируюшему входу усилителя, коммутатор и последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и вычислитель отношения кодов, синхронизатор, подключенный к управляющим входам коммутатора, аналого-цифрового преобразователя и вычислителя отношения кодов, введен второй канал, идентичный первому, содержащий последовательно соединенные сумма тор, один из входов которого подключен к выходу делителя постоянных напряжений, и усилитель, к выходу которого подключены фильтр постоянного напряжения и asтоматический регулятор усиления, содержащий последовательно соединенные фильтр переменных напряжений, детектор и элемент сравнения, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, общему для обоих каналов, выход эле« мента сравнения через усилитель обратной связи подключен к регулирующему входу усилителя, причем друже входы обоих сумматоров подключены к входным шинам, входы делителей постоянных напряжений подключены к выходам детекторов противоположных каналов, входы коммутатора подключены к выходам фильтров постоянных напряжений, а выход коммутатора подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя.

На чертеже представлена структурная схема измерителя отношения переменных напряжений.

Устройство содержит сумматоры 1 и

2, делители 3 и 4 постоянных напряжений, усилители 5 и 6 с регуляторами усиления, фильтры 7 и 8 переменных на5 о !

5 го г5 зо

4О

45 пряжений, детекторы 9 и 10, элементы

11 и 12 сравнения, усилители 13 и 14 обратной связи, фильтры 15 и 16 постоянных напряжений, источник 17 опорного напряжения, коммутатор 18, аналого-цифровой преобразователь (АБП) 19, вычислитель 20 отношения кодов, синхронизатор 21. Входы обоих сумматоров 1 и 2 являются входами устройства, выходы обоих сумматоров 1 и 2 через соответствующие последовательно соединенные усилитель 5 и 6, фильтр 15 (16) соединены со входами коммутатора 18, выход которого соединен с последовательно соеди ненными аналого-цифровым преобразова» телем 19 и вычислителем 20 отношения кодов, управляющие входы которых соединены с синхронизатором 21. Выход усилителя 5 (6) соединен с одним из входов элемента 11 (12) сравнения через фильтр

7 (8) и детектор 9 (10). Другие входы элементов 11 и 12 сравнения соединены с источником 17 опорного напряжения, а выход элемента 11 (12) сравнения соединен с регулирующим входом усилителя

5 (6) через усилитель 13 (14). Выходы детекторов 9 и 10 соединены соответст» венно со входами делителей 4 и 3. Выходы делителей 3 и 4 соединены с входами соответствующих сумматоров 1 и 2.

Принцип работы верхнего (узлы 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15) и нижнего (узлы

2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16) каналов измерителя одйнаков.

Канал (верхний по схеме) измерителя работает следующим образом.

Исследуемое входное напряженые 0., подается на один из входов сумматора 1 и поступает через усилитель 5, фильтр 7, пропускающий переменное напряжение и детектор 9 иа элемент 11 сравнения, где происходит сравнение выпрямленного напряжения 0,с опорным постоянным напряжением $0 источника 17. Разностное напряжение с выхода элемента 11 сравнения усиливается усилителем 13 и воздействует на регулирующий вход усилителя

5 таким образом, чтобы на выходе детектора 9 напряжение всегда поддерживалось равным Еа. При этом коэффициент передачи усилителя 5 обратно пропорционален входному переменному напряжению

К А1 нд„ (3) Одновременно на второй вход сумматора 1 от делителя 3 поступает постоянное напряжение О,г, которое усиливается усилителем S с установленным коэффициен(5) (6) 5 866490 6 том передачи К и выделяется фильтром где К 01 и Kpg - коэффициенты передачи

J

15, пропускающим постоянное напряжение. усилителей 5 и 6 для случая идеальной

Следовательно, на выходе фильтра 15 . работы состемы АРУ; имеется постоянное напряжение 0р< рав- в К и g К2 - отклонение коэффициеи тов передачи усилителей от идеальных.

V =U К Тогда (7) с учетом (9) примет вид

01 01 (4) (О1= 02(KPg. Cl "2) КД

То же самое происходит в нижнем (по

0 - и, (ко„К„) КА (10) схеме) канале при подаче нв его вход пе- 0% 0 ОКО К А ременного напряжения U и на второй 10 Так как 001 m0p усиливаются в усидивход сумматора 2 напряжения Up> от тОлях противоположных K&HBIKoB„To в си» делителя 4. Следовательно лу неразрывности этих процессов во време» ни можно показать, что постоянные напря42 жения на входах фильтров 15 и 16 равны

2 02

"01= й(О2 " (О, „)"4 (11)

О =О К

02 О2 2 = U (Kp„+4 K„)(Kp +hK2) К

02 1 01 1 Ж

Отношение постоянных напряжений на выходах фильтров 15 и 16 с учетом (3 )- о (6) и того, что

Оо„= 0А КД

ud2=- UA K* (7) где К коэффициенты передачи делителей

3 и4,равно 0 0 0

01 *2

01 ИА1

В случае идеальной работы схем автоматического регулятора усиления (АРУ) (узлы 7, 9, 11, 13 и узлы 8, 1 О, 12, 14) напряжения О*, и 0д g на выходах детекторов 9 и 10 равны, тогда

UPS (8)

1 35

V1 009.

Следовательно постоянные напряжения

0 и 0 поочередно поданные через ком0.1 OR мутатор 18 на аналого-цифровой преобразователь 19 преобразуются в цифровые коды, которые, вычисленные в вычислителе

20, являются величиной, обратной отношению входных переменных напряжений

И1 иО„.

Однако вследствие неточности работы схемы АРУ, коэффициенты передачи усилителей 5 и 6 не могут быть точно установлены и напряжения на выходах детекторов поддерживаются не точно равными напряжению E источника опорного постоянО ного напряжения. При этом откдонению напряжения на выходе детектора соответствует отклонение коэффициента передачи усилителя с регулятором усиления, т.е.

"д„--0 (Êp +ЬК„)

О*,1= О2(К,2+4 К2) Тогда отношение v „к U равно

0p„щк„+вк1)(к,„+а к,) 0 (12)

0 О (Kp,+a!<„)(Kp >AK ) 01

Иэ сравнения (12) и (8) видно, что в предлагаемом измерителе в результате измерения отношения переменных напряжений исключена погрешность, обусловленная неточностью установки коэффициентов передачи усилителей с р гуляторами усиле-ния.

Формула изобретения

Измеритель отношения переменных нанряжений, содержвшнй последовательно соединенные сумматор, Один нэ входов которого подключен к выходу делителя постоянного напряжения, и усилитель к выходу которого подключены фильтр постоянных напряжений и автоматический регулятор усиления, содержаший последовательно соединенные )ильтр переменных напряжений, детектор и элемент сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход элемента сравнения через усилитель обратной связи подключен к регулируюшему входу усилителя, коммутатор и последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и вычислитель отношения кодов, синхронизатор, подключенный к управляющим входам коммутатора, аналого-цифрового преобразователя и вычислителя отношения кодов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, обусловленной неточностью установки «оэффициентв передачи усилителя, в него. введен второй канал, идентичный первому, содержащий последовательно соединенные

8664

10 сумматор, олин из входов которого подключен к выходу целителя постоянных напряжений, и усилитель, к выходу которого подключены фильтр постоянного напряжения и автоматический регулятор усиления, содержащий последовательно соединенные фильтр переменных напряжений, детектор ! и элемент сравнения, второй вход которого подключен к источнику опорного на» пряжения, общему для обоих каналов, выход элемента сравнения через усилитель обратной связи подключей к регулирующему входу усилителя, причем другие входы обоих сумматоров подключены к входным шинам, входы делителей постоянных напря90 Я женнй подключены к виходам детекторов противоположных каналов, входы коммутатора подключены к выходам фильтров постоянных напряжений, а выход коммутатора подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя.

Источники инцюрмаиии, принятые во внимание при экспертизе

1. Жилинскас P. П. Измерители отношения и их применение в радиоизмерительной технике. N., Советское радио, 1975. с. 1 15.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2549083/18-21, кл. g 01 Я 19/10, 22.06.78 (прототип).

Составитель Т. Ястребова

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

Заказ 8072/68 Тираж 735 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