Способ измерения действующего значения напряжения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬ6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >871084 (5l ) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 04.05.79 (2 I ) 2762352/18-21 с присоедннениеет заявки М(23) Приоритет

Опубликовано 07.10.81. Бюллетень Ме 37

Дата опубликования описания 10.10-81 р )м. кл . (, 01 Я 19/02

)осударспкииый комитет ао делам изобретений и атирытий (53) УДК 621. .317.7 (088,8) 10. С. Мальцев, В. Д. Шевченко и М. М. ЦернйтГ (72) Ааторы изобретения! 1 ! г ! (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕЙСТВУЮЦ1ЕГО ЗНАЧЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано в вольтметрах и амперметрах переменного тока.

Известны способы измерения действующего значения напряжения, основанные на разновременном или одновременном компарировании измеряемого и опорного напряжений, при которых измеряемое напряжение преобразуют в тепловой поток путем нагревания измеряемым напряжением ре зисторного элемента, преобразуют опорное напряжение в тепловой поток путем нагревания опорным напряжением резисторного элемента, затем преобразуют тепло!

5 вые потоки в электрические сигналы с помотцью термоэлектрических преобразователей и сигналом рассогласования регулируют опорное напряжение до достижения состояния равновесия (13.

Недостатки таких способов состоят в низкой точности измерения. При использовании способа равновременного компарирования это объясняется наличием в цепи измеряемого сигнала коммутационных элементов, вносящих значительные погрецтности при работе в широком частотном диаттазоне измеряемых сигналов. .При использовании метода одновременного компарирования низкая точность объясняется неидентичностью элементов, применяемых в каналах преобразования измеряемого и опорного напряжений.

Наиболее близок к предлагаемому способ измерения действующего значения напряжения, заключающийся в преобразовании измеряемого напряжения в тепловой поток, преобразовании опорного напряжения в охлаждающий поток, компенсации теплового потока, вызванного измеряемым напряжением, путем его поглощения охлаждающим потоком опорного напряжения Р2.1.

Этот способ измерения не дает необходимой точности, что обусловлено нестаби— льностью характеристик термоэлектрических охладителей, используемых для преобразования опорного напряжения в охлаждающий поток.,cf 4 лопровода 5. Источник 6 питания охладителя через измеритель 7 тока охладителя подключен к термоэлектрическому охладителю 3.

Действующее значение напряжения измеряют следующим образом.

Измеряемое напряжение 0х преобразуют в тепловой .поток с помощью нагревательного элемента 1, после чего компенсируют тепловой поток измеряемого напряжения путем регулирования тока питания термоэлектрического охладителя 3. Момент компенсации определяют по показаниям измерителя 4 температуры, затем регистрируют ток питания термоэлектрического охладителя 3 по показаниям измерителя 7 тока охладителя.

Затем преобразуют опорное напряжение в тепловой поток, подключая источник 8 опорного напряжения с помощью ключа 9 к нагревательному элементу 2. Складывают тепловые потоки измеряемого и опорного напряжений на теплопроводе 5. Компенсируют суммарный тепловой поток измеряемого и опорного напряжений охлаждающим потоком термоэлектрического охладителя 3 путем регулирования его токо питания.

Величину измеряемого напряжения можно рассчитать по величине тока термоэлектрического охладителя (1-1 ) в момент компенсации теплового потока измеряемого напряжения, величине тока термоэлектрического охладителя (3 ) в момент компенсации суммарного теплового потока из- меряемого и опорного напряжений, а также по величине опорного напряжения.

С помощью простых математических выкладок можно показать, что квадрат действующего значения измеряемого напряжения; где Я Я - сопротивления нагревательg1 ных резисторных элементов

1 и 2 соответственно;

Л„,Д вЂ” значения токов питания термоэлектрического охладителя 3;

Ug1I - опорное напряжение.

Если в процессе компенсации суммарного теплового потока, вызванного измеряемым и опорным напряжениями, отрегулировать величину опорного напряжения таким образом, чтобы ток литания охладителя 3 в момент компенсации суммарного теплового потока стал равен удвоен8710ß

Белью изобретения является повышение точности измерения действующего значения напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что при измерении действующего значения напряжения способом, заключающимся в преобразовании измеряемого напряжения в ю тепловой поток, его компенсации охлаждающим потоком охладителя путем регулирования тока питания охладителя и его реги- to страции в момент компенсации, вводят опорное напряжение, которое преобразуют в тепловой поток, складывают тепловые потоки измеряемого и опорного напряжений, компенсируют этот суммарный

15 тепловой поток охлаждающим потоком охладителя путем регулирования его тока питания и регистрируют ток питания охладителя и значение опорного напряжения в момент компенсации, а значение напря- 2о жения определяют по формуле

Q 1 Я,1 О оп

"Х= о, (-1 где В„, Ц вЂ” сопротивление нагревательных резисторных элементов;

О „- опорное напряжение;

J„,3o — значенИе токов питания охладителя, причем в процессе компенсации суммарного теплового потока регулируют величину опорного напряжения так, чтобы ток литания охлацителя в момент компенсации суммарного теплового потока был равен удвоенному значению тока питания охлацителя 35 в момент компенсации теплового потока измеряемого напряжения, а значение напряжения определяют по значению опорного напряже ния.

На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения действующего значения напряжения, в котором реализован предложенный способ.

Устройство содержит нагревательные резисторные элементы 1, и 2, термоэлекч»

45 рический охладитель 3, измеритель 4 температуры, теплопровод 5, источник 6 пи« ,тания охладителя, измеритель 7 тока охладителя, источник 8 опорного напряжения, ключ 9.

Нагревательные резисторные элементы

1 и 2 и термоэлектрический охладитель

3 установлены на теплопроводе 5. Измеряемое напряжение их подводится к нагревательному элементу 1,, источник 8 опорно- 55 го напряжениячерез ключ 9 подключен к к нагревательному элементу 2. Измеритель

4 температуры измеряет температуру теп Uoo

Из последнего выражения видно, что в данном случае между измеряемым и опорным напряжениями существует линейная зависимость.

При использовании предложенного способа устраняется влияние коэффициента пропорциональности между мощностью охлажцающего потока и током питания термоэлектрического охладителя, который зависит от внешних факторов. Тем самым повышается точность измерения действующего значения напряжения.

8 ному значению тока./,, в момент компенсации теплового потока измеряемого напряжения, то по величине опорного напряжения можно судить о величине действующего значения измеряемого напряжения.

Подставив значение Jq =22 в уравне1 ние, получим:

Q. 0

"оп а1 Ra v1 " аа

Э при

A„=R = сочв+ о и

Формула изобретения

1. Способ измерения действующего значения напряжения, заключающийся в преобразовании измеряемого напряжения в тепловой поток, его компенсации охлаждающим потоком охладителя путем регулиро вания тока питания охлацителя и его регистрации в момент компенсации, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, вводят опорное нап71084

d ряженые, которое преобразуют в тепловой поток, суммируют тепловые потоки измеряемого и опорного напряжений, компенсируют этот суммарный тепловой поток охлаждающим потоком охладителя путем регулирования его тока питания и регистрруют ток питания охладителя и значение опорного напряжения в момент компенсации, а значение напряжения определяют по формуле;

Q 1 4, оп Г Г,= 7 31 где R„, Q - сопротивление нагревательных резисторных элементов;

Oon — опорное напряжение, : „Д вЂ” значения токов питания охладителя.

20 2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в процессе компенсации суммарного теплового потока регулируют величину опорного напряжения так, чтобы ток питания охладителя в момент

2$ компенсации суммарного теплового потока был равен удвоенному значению тока питания охладителя в момент компенсации теплового потока измеряемого напряжения, а значение напряжения определяют по зназа чению опорного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Научно-технический реферативный сборник "Измерения, контроль„автоматизация", 1976, вып. 1/5/, с. 31-37.

2. Авторское свидетельство СССР по . заявке М 2572511/18.-21, кл. G 01 К 19/02, 1980 (прототип).

871084

Составитель Н. Чистякова

Редактор Б. Федотов Техред А.Савка Корректор M. немчик

Заказ 8429/17 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