Устройство для бесконтактного измерения электрических сигналов

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскиаСоциалистичвскиаРеспублик 11940077(22) Заявлено 26.12.80 (21) 3225032/18-21с присоединением заявки рй(51)М. Кл, 6 01 й 19/00 Ьдударетюдый аидтат СССР дд делам дзабрате 11 атарытдяДата опубликования описания 30 .06 . 82(5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ1Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при контроле и диагностике. электронной аппаратуры, а также приизмерении электрических сигналов вэлектрооборудовании без разрыва тотопроводящих соединений и нарушенияизоляционных покрытий.Известны устройства для бесконтактного измерения электрических сиг-,налов в проводниках с помсщью электромагнитных преобразователей, реагирующих на величину электрической илимагнитной составляющей электромагнитного поля, создаваемого вблизи про-,водника измеряемым сигналом, сигналпреобразователя усиливается и поступает на выходное индикаторное устройство 1).Недостатком таких измерительных То. устройств является зависимость их покаэаний от расстояния до проводникас измеряемым сигналом, что снижаетточность измерений,2Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для бесконтактного измерения импульсных токов в проводнике, содержащее два закрепленных на неизменном расстоянии гр друг от друга электромагнитных преобразователя, соединенных с соответствующими интегрирующими усилителями, выходы которых присоединены к последовательно соединенным измерителю отнсшений и функциональному преобразователю, связанному с выходным регулируемым усилителем и индикатором 121В известном измерительном устройстве уменьшение зависимости показаний от изменения расстояния г 1 между проводником и первым преобразователем достигается за счет того, что при изменении расстояния г величи 1ной коэффициента усиления усилителя управляет функциональный преобразова,тель, подключенный к измерителю отношений. Поскольку сигналы М,т и Ч на3 9400 выходах первого и второго преобразователей соответственно обратно пропорциональны расстояниям г 1 и г от них до проводника с измеряемым током, 1, т.е. Ч =1/г 1, Ч 2=1/г=1/( + 5 +г ), то сигнал Чо на выходе измерителя отношений и входе функционального преобразователя, в общем случае нелинейным образом зависит от расстояния г:Ч - Ч/Ч - /НГ. Поэтому е при использовании для усиления сигнала Ч линейного усилителя, коэффициент усиления которого регулируется напряжением Чо, выходной сигнал не зависит от расстояния г до проводника только в том случае, когда1.ръ 1"иМ =1 го,Однако это условие практически ур трудно выполнимо, так как при большом удалении второго преобразователя от пРовоДника, т,е. пРи гог.1, возникают погрешности измерения иэза резкого ослабления сигнала и вли- д 5 яния помех, а при соизмеримых расстояниях гг 1 остаются погрешности, обусловленные изменениями расстояния г при измерениях. В свою очередь, обеспечивать изменение коэф- зо Фициента усиления по сложному нелинейному закону регулирования с высокой точностью в широком диапазоне частот и амплитуд измеряемого сигнала весьма трудно, что снижает точ 35 ность измерения рассматриваемого устройства.оЦель изобретения - повышение точности измерения.Указанная цель достигается тем,4 О что в устройство для бесконтактного измерения, содержащее два жестко связанных электромагнитных преобразователя, соединенных с соответствующими усилителями, измеритель отношения45 и выходное:индикаторное устройство, введены устройство перемножения сиг. налов, включенное между выходом первого усилителя и первым входом измерителя отношений, и вычитающее устройство, включенное между выходом вто.в рого усилителя и вторым входом измерителя отношений, при этом один вход устройства перемножения связан с выходом первого усилителя и первым входом вычитающего устройства, второй вход которого связан с другим входом устройства перемножения и выходом второго усилителя. 77 4На чертеже представлена блок-схема устройства.Устройство содержит два одинаковых жестко скрепленных на расСтоянии г электромагнитных преобразователя 1 и 2, устанавливаемых около проводника 3 с измеряемым сигналом, в данном случае током 1. К выходам преобразователей 1 и 2 присоединены соответственно усилители 1 и 5, выход первого иэ которых подключен к одному входу устройства 6 перемножения и первому входу вычитающего устройства 7, а выход второго - соответственно к вторым входам устройства 6 перемножения и вычитающего устройства 7, выходы которых присоединены к входам измерителя 8 отношений с последующим выходным индикаторным устройством 9.Устройство работает следующим образом.Для измерения электрического сигнала, например тока 7 в проводнике, электромагнитный преобразователь 1 подносят к проводнику и устанавливают на некотором расстоянии гА от него. Поскольку второй преобразователь жестко соединен с первым на расстоянии го, то расстояние от проводника до второго преобразователя равно г=г+г . Протекающий по проводнику измеряемый ток 7 создает вокруг него электромагнитное поле, которое создает в преобразователях 1 и 2 соответственно электрические сигналы, обратно пропорциональные расстояниям до них г и г . Эти сигналы усиливаются одинаковыми линейными уси-, лителями 1 и 5 с коэффициентом усиления М и становятся на их выходах соответственно равными Ч= 1/Ч =1 1/г.Чтобы обеспечить независимость показаний от изменения расстояния между проводником с измеряемым сигналом и электромагнитными преобразователями, сигнал Чпоступает на первые входы вычитающего устрой-, ства 7 и устройства 6 перемножения, а с их вцходов - на измеритель 8 отношений, Одновременно сигнал Ч 2 поступает соответственно на вторые входы устройства 6 перемножения и вычитающего устройства 7-и аналогичным образом на измеритель 8 отношений. При этом на первом входе изме940077 6т рома гни тные преобр азова тели реа гируют на пропорциональную напряжению пр оводни ка напряженност ь электри ческого поля, которая также убывает пропорционально расстоянию до него, поэтому преобразования характеризуются закономерностями, аналогичными рассмотренным выше. Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 4660/66 Тираж 717 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4рителя 8 отношений сигнал равен8 - - КЧЧ 11 Ъ, а на втором входеМ = --- =1 О =КЭКЭ КЗ гя.-Г Ъ81 т 1 г 2 1"2 Г 1 12 е С оответственно выходной сигнал измерителя отношений, поступающий на устройство 9 индикации, оказывается пропорциональным измеряемому токуЬых=тьх 0В предлагаемом устройстве, в отличие от известных, достигается полная независимость выходного сигнала от расстояний г и г между проводником с измеряемым сйгналом и электромагнитными преобразователями, так как выходной сигнал зависит только от величины измеряемого сигналакоэффициента усиления К и расстояния г между преобразователями, которое остается неизменным при любых значениях г и гТаким образом, благодаря введению линейных устройств перемножения и вычитания, включенных указанным выше способом, обеспечивается более высокая, чем в известных устройствах, точность бесконтактных измерений электрических сигналов в широком диапазоне измерения при изменениях расстояния между проводником с измеря емым сигналом и бесконтактными электромагнитными преобразователями,Предлагаемое устройство универсально, так как позволяет преобразовывать сигналы как в аналоговой, так и в цифровой форме, и может использоваться, в зависимости от типа применяемых электромагнитных преобразователей, как для измерения электрического тока, так и электрического напряжения. В этом случае элекУстройство для бесконтактного измерения электрических сигналов, содержащее два жестко связанных электромагнитных преобразователя, соединенных с соответствующими усилителями, измеритель отношения и выходное индикаторное устройство, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, введены устройство перемножения сигналов, включенное между выходом первого усилителя и первым входом измерителя отношений, и вычитающее устройство, включенное между выходом второго усилителя и вторым входом из" мерителя отношений, при этом первый вход устройства перемножения связан с выходом первого усилителя и первым входом выцитающего устройства, второй вход которого связан с вторым входомустрой ст ва перемножения и выходом второго усилителя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР й 616594, кл. С 01 В 13/00, 1978.2, Авторское свидетельство СССРЮ 615423, кл С 01 В 19/04, 1978,