Дифференциальный указатель
О П И С А Н И Е () 953579
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву № 868605
Союз Советских
Социалистических
Республик (5l)M. Кл.
Я 01 К 19/10 (22) Заявлено 22 09.80 (2l ) 29834 13/18-2 1 с прнсоелнненнем заявки №(23) Приоритет—
Опублнковано23.08.82. Бюллетень № 3 1
)ооударстеснный комнтет
СССР оо делам изобретений н отнрытнй (53) УДК 621. .3 17.7 (088.8) Дата опубликования описания 26.08.82
Б. Л. Грошев (72) Авто.р изобретения
Научно-исследовательский институт электронной;интроскопии при Томском ордена Октябрьской Революции и Ррдена
Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С. М. Кирова (7!) Заявитель (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может, в частности, использоваться в качестве высокочувствительного дифференциального указателя или нуль-индикатора в метрологических установках для проверки масштабных устройств.
По основному авт. св. № 868605 известен дифференциальный указатель, содержащий первый блок сравнения, два входа которого соединены с входными клеммами, и синхронный детектор, управляющий вход которого через формирователь коммутирующего напряжения соединен с первым входом первого блока срав- 1> некии, а выход через усилитель постоянного тока соединен с выходной клеммой, а также последовательно соединенные первый регулирующий блок, вход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, преобразователь, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с источником опорного напряже ния, и усилитель рассогласования, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго регулирующих блоков, причем вход второго регужгрующего блока соединен с вьа одом первого блока сравнения, à его выход - с входом синхронного детектора (1) .
Недостатком данного дифференциального указателя является погрешность измере ния, обусловленная фазовыми сдвигами входных напряжений.
Оценим значение этой погрешности.
Выходное напряжение первого блока сравнения Ц можно записать:
: Ос 0„-Ч 0 «пы -"g «п(4 +у), (() где ф - фазовый сдвиг между входными напряжениями U 1 и 0
Используя формулу разложения синуса суммы и полагая, что U „= ll < = LI, пО лучим:
Ц U((1-cost)) 5 R 4lt.-ñoüû1 G Поскольку синхронный детектор не реагирует. на квадратурную составляющую входного напряжения, et 0 выходное напряжение Og равно: " = U (4-cog q$Ä ) где К вЂ” коэффициент пропорциональности. i Из формулы}(3) видно, что при подаче на вход устройства равных напряжений Li1 =li,=0, но сдвинутых на угол ф, выход10 ходное напряжение дифференциального указателя не равно нулю. Это приводит к недопустимой величине погрешности, кото рая определяется выражением: U — = (4-СОЯ Ц>) — () Приближер ое равенство справедливо для малых (. Например, при р =2 погрешо ность измерения достигает 0,061%; Бель изобретения - повышение точнос ти измерения. Поставленная цель достигается тем, что в дифференциальный указатель введен суммBTОр два входа koTopop0 соединены с входами первого блока сравнения; а вы-ход - с входом формирователя коммутиру юшего напряжения. На чертеже приведена блоксхема циф» З ференциального указателя. Устройство содержит первый блок 1 сравнения, два выхода которого соединены с входными клеммами, и синхронный детектор 2, управляющий вход которого со."ед1п ен с выходом формирователя 3 коммутирующего напряжения, а выход - через усилитель 4 постоянного тока соединен с выходной клеммой, а также последовательно соединенные первый регулирующий блок 5, вход которого соецинен с первым входом первого блока 1 сравнения, преобра зователь 6, выход которого соединен с первым входом второго блока 7 сравнения, второй вход которого coeцинен с источни ком 8 опорного напряжения, и усилитель 45 9 рассогласования, выход которого соедыпен с управляющими входами первого 5 и второго 10 регулирующих блоков, вхоц . второго регулирующего блока 10 соединеН с выходом первого блока 1 сравнения, а 50 его выход - с входом синхронного детектора 2, причем входы дополнительного сумматора 11 соединены с входами первого блока 1 сравнения, а ег о выход - с входом формирователя 3 коммутирующего 55 н апряжени я, Устройство работает следующим обра» зом. 79 4 Первый блок 1 сравнения выделяет разность входных напряжений, значение и фаза которой определяется разностью модулей и разностью фаз входных напряжений, и описывается выражением .(1). Поскольку дифференциальный указатель измеряет относительную разность входных напряжений, первый регулируующий блок 5, преобразователь 6, второй блок ! 7 сравнения, источник 8 опорного напря жения, делите ль рассогласования. 9 и ьторой регулирующий блок 10 осуществляют нормирование коэффициента передачи и представляют собой автоматическую систему регулирования. Нормированное раэностное напряжение преобразуется с помощью синхронного детектора 2 и усиливается усилителем постоянного тока 4. Однако, в отличие от известного устройства, коммутирующее напряжение формируется из суммы входных напряжений: : ti»=(U„ t U>) k+ - ..lincoln cot- (исааф con cot.sin y), (5) Поскольку амплиту да коммутирующего напряжения нормируется формирователем коммутирующего напряжения 3, рассмотрим его фазу =aгсt Р 1 1+ со Я) 2 (6) Проведем анализ фазовой погрешности предложенного устройства по аналогии с проделанным выше для известного. В этом случае, выходное напряжение синхронного детектора 2 Ug равное проекции его входного напряжения на коммутирующий вектор, определяется выражением: ll1:» U(l1-con V) сОБ — s-sinter si n — ) Ч 4 Р— k U, (6 По аналогии с .выражением (4) погрешности измерения о запишется: + .з 16 (7) Сравнения (7) и (4) показывают, что в предложенном устройстве выигрыш в точности весьма значительный. В часто ности для тех же 2 расчетная погреш- ность о = 0,0000 1%, т.е . пренебрежимо мала, в то время как в известном устройстве она составляет 0,061%, Таким образом,предлагаемое устройст во позволяет за счет введения жесткой связи между фазой.коммутирукнпего напряжения 5 9 и фазовым сдвигом между сравниваемыми напряжениями, а именно с помощью введения дополнительного сумматора, уменьшить фазовую погрешность измерения, и тем самым повысить et о точность. Формула изобретения Дифференциальный указатель по авт. св. % 868605, о т л и ч а ю ш и и с я 53579 6 тем, что, с целью повышения точности, в него введен .сумматор, два входа которого соединены с входами первого блока сравнения, а выход - с входом формирователя коммутирующего напряжения. Истачники информации,, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 868605, кл, G 01 R 19/10> i а 18.0 1.80. Составитель В. Костин Редактор А. Козориз Техред З.Палий, Корректор B. Бутяга вв Заказ 627ll74 Тираж 717 Подписи ое ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4
