Устройство для измерения отношения двух напряжений

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сюз Советских Социалистических Рескублик(51)М. Кл.2 О 01 В 19/10 с присоединением заявки М Государственный комитет СССР но делан изобретений н открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ ДВУХ НАПРЯЖЕНИЙИзобретение касается электроизмерительно техники.Известны устройства для измеренияотношения двух напряжений, содержащиеобщий для сравниваемых напряженийусилительный канал с регулируемымкоэффициентом усиления, управлениекоторым осуществляется с помощью петли автоматической регулировки усиления, состоящей из последовательносоединенных регулируемого усилителя,выпрямителя, переключателя, элементасравнения, усилителя постоянного напряжения, памяти и меры напряжения,подключенной к элементу сравнения (11, Известные устройства характеризуются следующим общим признаком: регулируемый усилитель расположен в цепипеременного напряжения, т.е, передвыпрямителем. При этом диапазон входных напряжений выпрямителя соответствует измеряемому отношению, что вслучае больших отношений приводит кповышенной погрешности от нелинейности характеристики преобразования выпрямителя,Наиболее совершенным является,устройство для измерения отношениядвух переменных напряжений, содержащее последовательно соединенные регу 2лируемый усилитель переменного напряжения, выпрямитель, ключ и элементсравнения, источник эталонного напряжения, к выходу которого подключеныпоследовательно соединенные усилительпостоянного тока и элемент памяти,выходом соединенный с управляющимвходом управляемого усилителя переменного напряжения (2.Цель изобретения - повышение. точности измерения уменьшением погрешности от нелинейности характеристикипреобразования.Для этого в устройство для изме рения отношения двух переменных напряжений, содержащее последовательносоединенные регулируемый усилительпеременного напряжения, выпрямитель,ключ и источник эталонного напряже ния, элемент сравнения, к выходукоторого подключены последовательносоединенные усилитель постоянного тока и элемент памяти, выходом соединенный с управляющим входом регулируемого усилителя переменного напряжения,введены два масштабных преобра;зователя, первый из которых подключенк входу регулируемого усилителя переменного напряжения, а второй- ЗО между одним из входов элемента сравнения и выходом источника эталонного напряжения, а также последовательно соединенные преобразовательнапряжения в частоту, счетчик импульсов и блок управления, причем вход;преобразователя напряжения в частотуподключен к одному из выходов ключа,5а 1-ые выходы блока управления подключены к управляющим входам масштабных преобразователей и к управляющему входу ключа.Яа чертеже представлена струк 10турная схема устройства.Устройство для измерения отноше ния двух переменнйх напряжений, несовмещенных во времени, содержитмасштабный преобразователь 1, контуравтоматической регулировки усиления,состоящий из последовательно соединенных регулируемого усилителя 2 переменного напряжения, выпрямителя 3,ключа 4, элемента сравнения 5 с подключенными к нему последовательносоединенными масштабным преобразователем б и источником эталонного напряжения 7, усилитель постоянногонапряжения 8 и элемент 9 памяти, а 25также последовательно соединенныепреобразователь напряжения в частоту10, счетчик импульсов 11 и блок управления 12, причем вход преобразователя напряжения в частоту 10 подключенко второму выходу ключа 4, а выходы блока управления 12 подключены .к ключу 4 и масштабным преобразователям 1 и б.Устройство работает в нескольйо 35циклов, каждый из которых состоит издвух тактов.Первый цикл, первый такт.устанавливаются коэффициенты передачи масштабных преобразователей 1 и 40б в значение, равное 1 и на входустройства подается напряЖение делителя. Это напряжение сравниваетсяс источником эталонного напряжения 7.Выходной сигнал элемента сравнения5 посредством усилителя постоянногонапряжения 8 элемента памяти 9 изменяет коэффициент передачи регулируемого усилителя 2 до тех пор, поканапряжения на обоих входах схемысравнения 5 не станут равными. Значение коэффициента передачи управляе-.,мого усилителя 2. после уравновешивания устройства с помощью элементапамяти 9 поддерживается постояннымв течение всего цикла,55 Первый цикл, второй такт.На вход устройства поступает напряжение делимого и, пройдя последовательно через масштабный преобразо 60 ватель 2, регулируежй усилитель 2 переменного тока, выпрямитель 3, ключ, преобразователь напряжения в частоту 10, записывается в счетчик импульсов 11. 65-ч ОФм Ь, О+Ч-м,) Г 4 (о) Уравнения измерения в первом цик"ле измерения в предположении большогопетлевого усиления в цепи регулируемого усилителя 2 запишутся в виде;Мэ+1)"=чм (1)чтец ф,кзОф 5,)к;-ч = - " - "-4- Р 3где ц - напряжение делителя;2) - напряжение делимого;К - коэффициент передачи выпря 3мителя;К - коэффициент передачи регулируемого усилителя;Чм - напряжение меры;3 и - погрешность от нелинейностийхарактеристики выпрямителяпри подаче на его вход напряжений делителя (2 и делимого (П) .Однако полученный результат не может быть принят за окончательный,посксльку погрешности 3 и 3 в общемслучае не равны, причем разность между этими погрешностями возрастает сувеличением динамического диапазонаизмеряемых отношений, что являетсяследствием, как отмечалось, нелинейности характеристики преобразованиявыпрямителя 3 в большом диапазоневходных напряжений. Поэтому, с цельюуменьшения пбгрешности от нелинейности характеристик и выпрямителя,необходимо произвести второй цикл измерения в . цикл коррекции,в результате чего для измерения отношения двух напря.жений будет использоваться окрестность одной точкиф на характеристикепреобразования выпрямителя 3 - точки,соответствующей напряжению делителя,В теории измерения такой метод носит название иттеративной мультиплимативной коррекции погрешности.Второй цикл, первый такт.Блок управления 12 изменяет коэфФициент передачи масштабного преобразователя б, делая его равным ЧвщПоданное на вход устройство напряжение делителя сравнивается с новымзначением источника эталонного напряжения 7 и устанавливается новое значение коэффициента передачи регулируемого усилителя 2 на время цикла.Второй цикл, второй такт,Блоком управления изменяется коэффициент передачи масштабного преобра,зователя 1 в значение (Чы . Навход устройства поступает напряжение делимого, которое пройдя черезизмерительный тракт, записывается всчетчик импульсов 11,Уравнения измерения во втором цикле измерения запишутся в виде:705357 вательно соединенные усилитель постоянного тока и элемент памяти, выходом соединенный с управляющим входомрегулируемого усилителя переменногонапряжения, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиизмерения,в него введены двамасштабных преобразователя, первый из кот 6-рых подключен к входу регулируемогоусилителя переменного напряжения,а второй - между одним из входовэлемента сравнения и выходом источника эталонного напряжения, а такжепоследовательно соединенные преобразователь напряжения в частоту счетчик импульсов и блок управления, причем вход преобразователя напряженияв частоту подключен к одному из выходов ключа, а 1-ые выходы блокауйравления подключены к управляющимвходам масштабных преобразователейи к управляющему входу ключа. Источники информации,принятые вовнимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР В 117989, кл. С 01 В 19/10, 1967. 2. Авторское свидетельство СССР У 3894 бЗ, кл. С 01 й 19/10, 1973.Составитель В.Баганоапирштейн Техред Н,Бабурка Редакто дписное Зака митета СС ткрытий я наб.,ко ск иал ППП фПатент, г.ужгород, ул.Проектная,4 где К - коэффициент передачирегулируемого усилителя во втором цикле;К 4, К - коэффициенты передачимасштабных преобразователей 1 и б соответствен 5но;Ь - остаточная погрешностьот нелинейности.Полученный результат свидетельствует о сходимости процесса коррекции погрешности, в результате чего сама погрешность значительно уменьшается. Количество циклов коррекции определяется заданной точностью измерения.Таким образом, устройство позволяет расширить динамический диапазон измеряемых отношений с сохранением высоких метрологических характерис- тик результата измерения.Формула изобретения20 Устройство для измерения отношения двух напряжений, содержащее последовательно соединенные регулируемый усйлитель переменного напряжения, ,выпрямитель, ключ и источник эталонного напряжения, элемент сравнения, к выходу которого подключены последо 20/47 Тираж 1ЦНИИПИ Государственногпо делам иэобретени 113035, Москва, Ж-З 5, Ра Корректор Я,Веселовская