Цифровой амперметр постоянного тока

О П И С А Н И Е 290224ИЗОБРЕТЕН Ия Союз Советсних Социалистичесних РеспубликВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое о т. свидетельства М -явлено 09,Ч.1969 ( 1350230/18-10) г 19,2 ем заявки Ъс -исоединен Комитет по ламкрыти Приоритет -Опубликовано 22,Х 11.1970, Боллетень М 2 за 1971 обретении и от ри Совете МииСССР. Баталии, В. В, Екатеринститут ядерной физики АН В. М. Ткачук захской С явител ОВОЙ АМПЕРМЕТР ПОСТОЯННОГО ТОКА Изобретение относится к области электро- измерительной техники и может быть ис 5 пользовано для прецизионных измерении постоянного тока,Известные цифровыс амперметры пост 05111- ного тока, содержащие датчик ядерного магнитного резонанса (ЯМР), измерительную цепь ЯМР, индикатор резонанса, цифровое устройство для измерения частоты ЯМР, смсситель и генератор, не обладают достаточно высокими быстродействием и точностью измерения,Повышение быстродействия и тоности измерения описываемого амперметра достигается тем, что он снабжен осуще,"твляющим синхронизацию дияпязонного Генератора, пи. тающего датчик ЯМР, синтезатором, вход которого подключен к вь 1 ходу устройства автозЯтической перестройки 1 астоты синтезатора, причем один вход устрой 1 ства автоматической ересрйи часо си.тезяторя,подсоединен через преобразователь аналог - код и следящую систему и датчику ЯМР, а др 5- гой - через преооразовятсли аналог - код, ток - няпряжсние и ток - 1 агн 1 тное ле к программному устройству, управляО- щему преобразователями аналог - код и устройством автоматической перестройки ч- стоты синтсзагора,Ня чертеже представлена блок-,хема Описываемого амперметра, где 1 - программноестройство, 2 - треоорязователь ток - Х 1 агнитное поле, 3 - прсооразователь ток -напряжение, 4 - магнит, 5 - датИк ЯМР,5 6 - следящая система ЯМР, 7 - диапазоиныи синхронизированный генератор,8 - синтезатор частоты, 9 - О - преобразователи аналог - код, 11 - устройство индикации;управления частотои стнтсзатора.Цифровои ампер.1 етр постоянного тока работает следующим образом. Измеряемый ток1, через программное устройство 1 поступаетв катушки преобразователя 2 ток - магнитное поле и далее на преобразовательток - напряжсние.Катутики преобразователя 2 ток - ма- нитное поле расположены в зазоре хдгнита 4 совместно с датчиком 5 ЯМР, соединенного со следящей системой 6 ЯМР. Высокочастотное няпряже.П 1 с на дятчик д ЯМР подастся от диапазонного синхронизированного генератора 7, сигнал сипхрочизации поступает ссинтезатора 8,-5 Одновременно вьвходной сигнал следящейсистемы 6 ЯМР поступает на прсооразователь 10 аналог - код, информация с которого управляет соответствующими разрядамиустройства 11 индикации и управления чаО стотой синтезатора.5 1 О 1 й 20 25 30 3 40 45 50 55 50 Программное устройство 1 вырабатывает сигналы управления для преобразователя 9 и 10 аналог - код и устройства 11, определяя тактовую часгсту переключения синтезатора 8, Грубое изменение частоты синтезатора 8, пропорциональной измеряемому току 1,. производится по прямой (инвариантной) петле регулирования: ток через преобразователь 2 поступает на преобразователь 3 ток - напряжение, с выхода которого сигнал подается на преобразователь 9 аналог - код и через устройство 11 индикации и управления на переключение наивысших разрядов синтезатора 8 (число разрядов может быть равно 3 - 4). Одновременно сигнал с преобразователя 3 осуществляег предваригельную перестройку контура синхронизируемого генератора 7 с целью удержания его в зоне синхронизации от синтезатора 8. Введение синхронизируемого диапазоиного генератора необходимо, чтобы иск;почить влияние на следящую систему 6 ЯМР пропадания частоты с вьрода синтезатора 8 при персключениси его частоты.Ток 1, в преобразователе 2 создает допол пительное поле АУ=к где к - коэффициент преобразования, Условие ядерного магнитного резонанса записывается в виде (l;= -- =тНа, где Уо - частота диапазонного синхронизируемого; енератора 7, задаваемая синхронизатором 8 и поступающая на датчик 6 ЯМР; т - гиромагнитное отношение ядер, применяемых в датчике 6 ЯМР; Но - поле вспомогательного магниза 4, для создания необходимого превышения сигнала ЯМР над шумом, При отсутствии тока 1,. генерируемая синтезатором 8 часоа определяетс полем Но и задается включением соответствующих грубых разрядов устройства 11, Точная уставовка частоты, соответствующей выполнению резонансных условий в датчике 5 ЯМР прои поле Н осуществляется следящей системой 6 ЯМР автоматически.При этом сигналы управления от преобразователя 9 аналог - катод отсутствуют. Дрейф магнитного поля магнита 4 выбирается следящей системой б ЯМР по точной петле регулирования - преооразователь 10, устройство 11 индикации и управления, синтезатор 8.Частота синтезатора 8 цо равна ларморовской с погрешностью, определяемой погрешностью следящей системы 6 ЯРМ. На табло индикации устройства 11 выводятся нулевые показания с помощью перестройки системы вывода индикации.Следовательно, частота фо условно принимаемая за нулевую, определяется полем Но, дрейф магнита 4 выбирается вручную регулировками младших разрядов устройства 11, При подаче тока 1, в цепь преобразователей 2 и 3, включенных последовательно, происходят преобразование тока в код в,преобразователях 9 и 10 и ввод кода в устройство П по обеим петлям регулирования - по прямой петле: узлы (3, 9, П) п по следящей точной: узлы (б, 10, П). Одновременно по петле регулирования (узел 3 и 7) происходит опережающая грубая перестройка частоты синхронизируемого генератора 7, необходимая для сужения полосы синхронизации с целью уменьшения фазовых искажений частоты генератора 7 и улучшения динамических характеристик следящей системы ЯМР.После окончания ввода кода в устройство П происходят переключение синтезатора 8 и одновременно индикация частоты При этом генерируемая синтезатором 8 частота определяется результирующю полем в объеме датчика 6 ЯМР и отличается от прежней (нулевой) частоты на величину, равную например, Ля=в, - сд,=АХИ, т. е. пропорционально токуКоэффициент выбирается равным Х, тогда показания табло индикации устройства 11 выражены в единицах тока ,При регулировании частоты синтезатора 8 управление его разрядами осуществляется устройством 11 от сигналов преобразователей аналог - код 9 и 10, причем возможно управление от преобразователя 9 по трем или четырем разрядам, от преобразователя 10 - по трем разрядам.При ошибке преобразователя 9, превышающей единицу его младшего разряда, сигнал ошибки следящей системы 6 ЯМР превышаег уровень преобразсвания в преобразователе 10, сигнал переполнения которого корректирует управляющий сигнал преооразователя 9,Таким ооразом требования к стабильности нуля и крутизне преооразователя 9 невелики и автоматическими выбираются по петле точеного регулирования,Погрешность преобразователя 10 (дрейф нуля и нестабильность крутизны преобразования) должна быть обеспечена меньшей, чем единица младшего управляющего разряда.При измерениях, не требующих предельного быстродействия, программное устройство 1 позволяет использовать режим автоматической коррекции нуля. Сущность этого режима заключается в том, что программное устройство 1 осуществляет, периодическую коммутацию тока 1. в преобразователь 2 или на эталонную нагрузку. При этом генерируются частота цо при отсутствии тока в преобразователе 2 и частота , при подаче тока в преобразователь 2. Устройство 1 задает режим вывода на табло индикации устройства 11 разницы частот о и ф т. е, девиацию частоты, пропорциональную току 1.;,Для того чтобы получить заданную точность,измерения, необходимо создать определенную девиацию частоты, (например, точность = - 1 10реализуется при девиации 1=10 гц и погрешности ЯМР следящей системы ЯМР Вямр=1 10 - ), Приращение магнитного потока в ферромагнитном ЯМР от магнитного поля преобразователя 2 ток - магнитное полеслужит причиной погрешности устройства от290224 Предмет изобретения ГтЫ:тоставитель Г. Н. КучеренкоРедактор С. ИХейфиц Техред Л. Я. Левина Корректор О, М. Ковалева Заказ 39,287. Изд. М 94. Тираж 473 ПодписноеЦ 1-1 И 1 ПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушскан наб., л. 1/5 Тип Харьк. фил. прего Патент гистерезиса .и нелинейной зависимости магнитной:проницаехгости от поля и зависит ог конструкции преобразователя 2. Приращение магнитного потока в ферромагнитном ЯМР определяется из Вь ражения где ЬФ - приращение магнитного потока в ЯМГ; 1 Но - величина поля преобразователя 2;о - магнитная проницаемость материала ЯМР; и =Р(Н). Следовательно, при создании одиг 1 акового приращения поля Но в зазоре наименьшее приращение магнитного потока в ЯМР дает преобразователь с меньшей г 1 лощадью поперечного сечения. Для разравнивания сконцентрированного поля преобразователя 2 применяются пол 1 осные наконечники. Цифровой амперметр постоянного тока,содержащий магнггт, в зазоре которого поме щен преобразователь сток - магнитное поле, датчик ядерного магнитного резонанса и устройство контроля резонансных условий, от,гичающггйся тем, что, " целью повышения быстродействия и точности измерения, он 10 снабжен осуществляюгцим синхронизациюдиапазонного генератора, питающего датчик ЯМР, синтезатором, вход которого подключен к выходу устройства автоматической перестройки частоты синтезатора, причем один 15 вход у:тройства автоматической перестройи частоты синтезатора подсоединен через преобразователь аналог - код и следящую систему и датчику ЯМР, а другой - через преобразователи аналог в к, ток в напря жение и ток в магнитн поле к программному устройству, управляющему преобразователями аналог - код и устройством аВтоматической перестройки частоты синтезатора.