Компенсационно-мостовое измерительное устройство

 

OП ИСАНИЕ <„,957117

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

*. .т

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 25. 02. 81 (2! ) 3251421/18-21 (51)M. Кд. с присоединением заявки №(23 ) П риорнтет

G 01 R 17/10

Государственный комитет

Опубликовано 07. 09. 82.Бюллетень №33 по делам изаоретеиий и открытий (53) УДК621. 317. .733(088.8) Дата опубликования описания 07. 09.82 (72) Авторы изобретения

В. А. Волков, В. В. Заморский, А. ф. Прокунцев" -:, ;": ". !В . и Г. И. Шаронов ,,, 1;tl т;, (s т, 1М. !

1 (71) Заявитель (54) КОМПЕНСАЦИОННО-МОСТОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ

УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения составляющих комплексного сопротивления.

Известна измерительная цепь, содержащая генератор гармонического сигнала, выходные зажимы которого подключены к диагонали питания моста, образованного двумя ветвями, одна из которых составлена из последовательно соединенных измеряемого комплексного сопротивления и образцового элемента, одйородного одйой из составляющих измеряемого комплексного сопротивления, а вторая - из последовательно соединенных образцового комплексного сопротивления и второго образцового элемента, од" нородного образцовому элементу первой ветви (11.

Информация, получаемая с описанной измерительной цепи, позволяет формировать раздельно и одновременно регулирующие воздействия, однако она обладает низкой помехозащищенностью, обусловленной возможностью .заземления одной из четырех вершин моста, кроме того,.довольно сложно выполнить компенсацию паразитных паI, раметров моста и подводящих прово- дов в

Известна компенсационно-мостовая то измерительная цепь, содержащая генератор гармонического сигнала, подключенный к первичной обмотке трансформатора напряжения, начало первой и конец второй вторичных обмоток кот5 торого пддсоединены к общей шине, а свободные зажимы вторичных обмоток трансформатора напряжения соединены с первыми зажимами соответственно измеряемого и образцового комплекс2о ных двухполюсников, свободные зажимы которых подключены соответствен" но через первую и вторую включенные встречно первичные обмотки компара957117

3 тора токов к общей шине, вторичная обмотка компаратора токов подсоединена к выходу измерительной цепи (2) .

Недостатком известной измерительной цепи является невозможность

5 формирования регулирующих воздействий для раздельного и одновременного уравновешивания по составляющим при последовательной схеме замещения комплексного сопротивления, что tp увеличивает время уравновешивания.

Целью изобретения является уменьшение времени уравновешивания измерительной цепи путем раздельного и одновременного формирования регулиру- ls ющих воздействий по составляющим измеряемого комплексного сопротивления при любой. схеме замещения последнего.

Поставленная цель достигается тем, 20 что в компенсационно-мостовое измерительное устройство, содержащее генератор переменного сигнала, подключенный к первичной обмотке трансформатора напряжения, начало первой и ко- 25 нец второй вторичных обмоток которого подсоединены к общей шине, а свободные зажимы вторичных обмоток трансформатора напряжения соединены с первыми зажимами соответственно из- З0 меряемого и образцового комплексных двухполюсников, свободный зажим измеряемого (образцового)комплексного сопротивления подключен через первичную обмотку трансформатора тока к общей шине, вторичная обмотка трансформатора тока подсоединена к выходу измерительной цепи, введен второй трансформатор тока, причем свободный зажим образцового (измеряемого) ком- 40 плексного двухполюсника соединен через первичную обмотку второго транс- форматора тока с общей шиной, вторичная обмотка второго трансформатора тока подсоединена к второму выходу измерительной цепи.

Е/R (1)

1+Ze» а при изменении активного параметракак

Е/х

I = ----—

1+Ze < (г) Введение трансформатора тока позволяет, используя выходные напряжения трансформаторов тока, формировать регулирующие воздеиствия для

50 уравновешивания по составляющим комплексного сопротивления при любой схеме замещения раздельно и одновременно.

На фиг ° 1 приведена функциональная схема измерительной цепи; на фиг. 2 - векторная диаграмма, пояс няющая процесс уравновешивания ком4 пенсационно-мостовой измерительной цепи.

Измерительная цепь содержит генератор 1 переменного сигнала, трансформатор 2 напряжения с обмотками

3,4 и 5, измеряемое комплексное сопротивление 6, образцовое комплексное сопротивление 7 и два трансформатора 8 и 9 тока.

На векторной диаграмме совмещены векторная диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов и обозначено: аЬ - напряжение питания контура, содержащего, например, измеряемое комплексное сопротивление;

af - напряжение питания контура, содержащего, например, образцовое комплексное сопротивление;

am,an - падения напряжения на активной составляющей соответственно измеряемого и образцового комплексных сопротивлений;

md,nd - падения напряжения на реактивной составляющей соответственно измеряемого и образцового комплексных сопротивлений; ас - вектор напряжения, пропорциональный току 1< текущему через измеряемое комплексное сопротивление 6;

ad - вектор напряжения, пропор- . циональный току I<, текущему через образцовое комплексное сопротивление 7;

cd - вектор напряжения небаланса, пропорциональный разности токов

I1 и 12

N. P,| - траектории перемещения точек с и d при изменении соответственно, активной и реактивной составляющей комплексного сопротивления.

Траектории перемещения точек с и

d при изменении реактивных параметров измерительной цепи можно описать как где Е - ЭДС плеча питания контура;

R X" активная и реактивная составляющие комплексного сопротивления;

957117

o y = -Б--Е а0 и ( (4) 5

- Лиф- модуль и фаза комплексного сопротивления, что соответствует окружностям с диаметрами

Использование предлагаемой компенса ционно-мостовой измерительной цепи позволяет повысить быстродействие измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника (различных емкостных и индуктивных датчиков), что особенно важно при разработке

АСУТП.

В соответствии с обобщенными обозначениями мостовых измерительных цепей эти окружности принято называть соответственно / и Р

Очевидно, что условием кваэиравновесия компенсационно-мостовой измерительной цепи по какой"либо составляющей комплексного сопротивления является равенство диаметров составляющих окружностей.

Например, DpÑ= Dpd (5У

- условие равновесия по реактивной составляющей комплексного сопротивления, а равенство

Og ОУ (6) — условие квазиравновесия по активной составляющей комплексного сопротивления.

Используя различные способы конс-. татации выхода точек с и d на ту или иную окружность, можно формировать регулирующие воздействия по состав ляющим комплексного сопротивления раздельно и одновременно.

Конкретно в измерительных цепях уравновешивание представляет собой процесс сравнения соотношений напряжений ас, ad и cd, снимаемых с трансформаторов токов 8 и 9 по вышеупомянутым алгоритмам с последующей коммутацией образцовых элементов комплексного сопротивления 7.

Отсчет измеряемого комплексного сопротивления производится после уравновешивания из условий (5) и (6) в виде р,= — „р ; r,= ra;

W ab, W<

-„-,- Х,; х af о ц af Ж2

2 где И и Я2 - количества витков вторичных обмоток соответственно 4 и 5 трансформатора 2 напряжения.

Формула изобретения

Компенсационно-мостовое измерительное устройство, содержащее гене15 ратор переменного сигнала, подключенный к первичной обмотке трансформатора напряжения, начало первой и конец второй вторичных обмоток которого подсоединены к обшей шине, а

20 свободные зажимы вторичных обмоток трансформатора напряжения соединены с первыми зажимами соответственно измеряемого и образцового комплексных двухполюсников, свободный зажим

25 измеряемого (образцового)комплексного сопротивления подключен через первичную обмотку трансформатора тока к общей шине,. вторичная обмотка трансформатора тока подсоединена к щ выходу измерительной цепи, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения времени уравновешивания измерительной цепи путем раздельного и одновременного формирования регули35 рующих воздействий по составляющим измеряемого комплексного сопротивления при любой схеме замещения последнего, в него введен второй трансформатор тока, причем свободнйй saжим образцового (измеряемого) комплексного двухполюсника соединен через первичную обмотку второго трансфор" матора тока с общей шиной, вторичная обмотка второго трансформатора тока

4S подсоединена к второму выходу измерительной цепи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Карандеев К. В. Специальные методы электрических измерении. М.-Л,, 50

Госэнергоиздат, 1963.

2. Трансформаторные измерительные мосты. По общей ред. К. Б. Карандеева. М., "Энергия", 1970.

957117

Составитель В. Семенчук

Техред И.Гергель Корректор М. Шароши

Редактор Г. Волкова

Тираж 717 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6591/33

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