Способ измерения напряжений и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 19/ОО сю С фффМасд,-.1 СВИДЕТЕЛЬСТ АВТОРСН полиинско во С 980,ССС 972.(54)СПОСОБ И УСТРОЙСТ (57) 1.Спо путем срав ЯЖЕНИЙЕСТВЛЕНИЯ.апряженийго напряжеИЗМЕРЕНИЯ О ДЛЯ ЕГО енияеряем 4 Р ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ САНИЕ ИЗ(7) Львовский ордена Ленинатехнический институт им, Лекомсомола(56) 1. Авторское свидетельсР 789772, кл, С О К 19/00,2. Авторское свидетельствВ 436286, кл. С 01 К 17/00,801109657 А ния с известным образцовым напряжением компенсации, значение которогоизменяют дискретно до равенстваобоих напряжений, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью упрощения при одновременном расширениидиапазона измерения, значение напряжения компенсации выбирают иэ упорч.доченного в виде кольцевой последовательности ряда образцоных напряжений, значения которых заранееподбирают так, что эти напряжения,так же как и суммы следующих другза другом в последовательностинапряжений, не равны между собой,кратны наименьшему из них и исчерпывают значения ряда натуральных чисел2, Устройство для измерения напряжений, содержащее источник образцового напряжения, блок образцовых сопротивлений, блок коммутации и блок сравнения образцового и измеря-емого напряжений, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что блок образцовых сопротивлений выполнен в виде кольце вого делителя напряжения, состоящего из двух одинаковых секций элементов сопротивлений, а блок коммутации -09657в виде четырехполюсного коммутатора,вход которого соединен с источником образцового напряжения, а выход - с входом блока сравнения измеряемого и образцового напряжений, причем значения сопротивления элементовкаждой секции, так же как и суммы значений последовательно соединенных между собой элементов, не равныдруг другу и кратны значению наименьшего из этих сопротивлений.Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано для измерения электри-,ческих напряжений(сопротивлений)ипостроения компенсаторов постоянного 5и переменного токов, реализующихмостовой метод сравнения образцовогои измеряемого напряжений.Известен способ измерения постоянного напряжения, основанный на формировании компенсирующего напряженияи его постепенном приближении куровню измеряемого напряжения, приэтом фиксируют моменты совпадениякомпенсирующего и входного напряжений, сравнивают по длительностисоседние временные интервалы междузафиксированными моментами совпадения, а о величине измеряемого напряжения судят по значению компенсирующего напряжения при равенствесравниваемых временных интервалов 1.Наиболее близким к изобретениюявляется способ измерения сопротивленийнапряжений)методом сравнения, 25основанный на сравнении падения напряжения на измеряемом и образцовомрезисторах, при котором получаютмаксимально возможное совпадениечислового отсчета напряжения на изме. З,оряемом и образцовом сопротивленияхс помощью трансформации значенияизмеряемой величины, для чего выставляют на декадах потенциометра илиИизмерительного моста вместо "единицыстаршего разряда требуемое количество "девяток" и "десятку"младшихразрядов 21,Однако известный способ также необеспечивает измерений в широкомЮдиапазоне напряжений с заданной точ" ностью, так как при этом не полностью используются комбинационные возможности получения напряжений на последо"вательности исходных значений образцовых напряжений.Целью изобретения является упрощение при одновременном расширении диапазона измерения.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения напряжений путем сравнения измеряемого напряжения с известным обраэцовьм напряжением компенсации, значение которого изменяют дискретно до равенства обоих напряжений, значение напряжения компенсации выбирают из упорядоченного в виде кольцевой последовательности ряда образцовых напряжений, значения которых заранее подбирают так, что эти напряжения, так же как и суммы следующих друг за другом в последовательности напряжений, не равны между собой, кратны наименьшему из них и исчерпывают значения ряда натуральных чисел.Кроме того, в устройстве для измерения напряжений, содержащем источник образцового напряжения, блок образцовых сопротивлений, блок коммутации и блок сравнения образцового и измеряемого напряжений, блок образцовых сопротивлений выполнен в виде кольцевого делителя напряжения, состоящего из двух одинаковых секций элементов сопротивлений, а блок коммутации - в виде четырехполюсного коммутатора, вход которого соединен с источником образцового напряжения, а выход - с входом блока сравнения измеряемого и образцового напряжечению наименьшего сопротивления, акаждое последующее по величине сопротивление больше наибольшего предыдущего на величину наименьшего сопротивления при условии, что предыдущие сопротивления не соединены междусобой(т.е.не следуют друг за другом,иначе последнее выбрано больше суммыупомянутых сопротивлений на величину 10 наименьшего сопротивления и т,д. до получения значений сопротивлений,исчерпывающих значения всех чисел натурального ряда от 1 до Х -Х+121,единице соответствует наименьшее сопротивление ), Число образцовых напряжений Х может быть сколь угодно большим.Устройство работает следующим образом,Образцовое напряжение от источника 1 через два из четырех контакта блока 4 коммутации подводится в диаметрально расположенные узловыеточки секций элементов сопротивленияблока 2 и снимается с двух другихего контактв, поступая на один извходов блока 3 сравнения образцовогои измеряемого напряжений, на второйвход которого подводится измеряемоенапряжение. Каждому новому положению ручек управления блока 4 коммутации соответствует новое значение образцового напряжения на входе 3 сравнения, При этом равенство образцового и измеряемого напряжений определяется непосредственно по положению, ручек управления при минимальном отклонении от нуля стрелки индикатора равенства блока 3 сравнения. При наличии общей ручки управленияФиг,2) отсчет результата измереньу можно производить непосредственно в вольтах по положению этой ручки.Таким образом, при любом отсчете измеряемого напряжения в работе находятся только четыре обтекаемых током контакта, соединяющие две пары диаметрально расположенных узловых точек мостовой схемы соответственно с источником образцового напряжения и блоком сравнения,Предлагаемый способ позволяет рас. ширить диапазон измерения напряжений(сопротивлений)за счет использования комбинаторных свойств упорядоченного набора исходных значений образцовых напряжений. При этом упрощается процесс измерения, Способ 3 1109657ний, причем значения сопротивленияэлементов каждой секции, так жекак и суммы значений последовательно соединенных между собой элементов,не равны друг другу и кратны значению наименьшего из этих сопротивлений.На фиг. 1 изображена схема устрой.ства, реализующего способ измерения;на фиг. 2 - схема устройства с общей ручкой управления.Способ измерения состоит в том,что компенсирующее напряжение формируют из заранее упорядоченного ввиде кольца ряда ограниченного числаобразцовых напряжений(сопротивлений),значения которых, так же как и значения их смежных сумм, не равны другдругу и кратны значению наименьшегоиз них, а все сочетания этих образцовых напряжений исчерпывают значения всех чисел натурального ряда.Устройство для измерения напряжения содержит источник 1 образцовогонапряжения, блок 2 образцовых сопротивлений, блок 3 сравнения образцового и измеряемого напряжений и блок4 коммутации на фиг. 1 этот блок рас.положен внутри блока 2). Блок 2образцовых сопротивлений выполнен ввиде кольцевого делителя напряжения,30содержащего две одинаковые секцииэлементов сопротивлений по четыре(х)элемента в каждой секции супорядоченным отношением значенийпоследовательно ссудииенных между З 5собой резисторов К;К :К :К "-1:2:6:4,2 34Такое соединение позволяет получитьвсе без исключения значения сопротивлений от К до 13 К, со ступеньючерез Й выбирая только подряд иду Ощие в этом соединении резисторы ииспользуя все Х -Х+1 =13 вариантывыборат,е. число сочетаний, получаемое выбором всевозможных частейкольцевой цепочки элементов К, 2 К 45=К , 3 К 1= К К, 4 К=К 4,ЬК=К +К,Величины сопротивлений в общемслучае определяются следующим образом,Наименьшее сопротивление равно(Х -Х + 1)-ой части суммами:ного55сопротивления всех резисторов, гдеХ - число резисторов в секции кольцевого делителя, второе по величинесопротивление равно удвоенному зна1109657 В 6921/2 целесообразно применить для построения измерительных приборов, в которых используется мостовой метод сравнения образцового и измеряемого напряжений. При измерении малых напряжений(сопротивлений)предлагаемый способ позволяет снизить погрешность измерения за счет исключения влияния внутренних соединений плеч, а при реализации спбсоба в мостах переменного тока - уменьшить емкостную связь между элементами моста благодаря удобству экранирования цепочки последовательно соединенных элементов сопротивлений, возможности их разнесения и заземления клемм образцового и выходного напряжений,Реализация предлагаемого способа осуществляется без закорачивания ключевыми элементами образцовых сопротивлений, что практически нолностью исключает влияние сопротивления ключей на погрешность измерения.Техническое преимущество способасостоит в расширении диапазона измерения при одновременном упрощенииза счет использования комбинаторныхсвойств упорядоченного кольцевогонабора исходных значений образцовыхнапряжений, При этом повышаетсяО надежность работы прибора, реализующего предлагаемый способ за счетуменьшения числа обтекаемых токомключевых элементов до четырех независимо от общего числа образцовых15 резисторов,Реализация способа практическиисключает влияние сопротивления ключей на погрешность измерения таккак процесс уравновешивания протекало ет без закорачивания образцовыхсопротивлений ключевыми элементами,нваж 711 Подписноеород, ул,Проектная, 4