Цифровой автоматический мост переменного тока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 9) (11) б 1) 4 0 01 В 17/10 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Краснодарский филиал Научно-исследовательского института морской геофизики Всесоюзного морского научно-производственного геолого-геофизического объединения по разведке нефти и газа "Союэморгео".(54) ЦИФРОВОЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к электро измерительной технике и может быть использовано для измерения одной из составляющих комплексного сопротивления или проводимости. Цифровой автоматический мост (ЦАП)-беременного тока содержит генератор 1 питания, трансформатор 2 напряжения с первичной и вторичными обмотками 3 и 4,5 соответственно, общую шину, компаратор 7 токов с индикаторной и вспомогательными обмотками 8 и 9-11 соответственно,блок 14 управления, образцовую меру 13 емкости, преобразователь 16 код - проводимость, объект 12 измерения, дискретный функциональный преобразователь 15, ЦАМ имеет по- Я вышенную точность измерения эа счет повышения точности компенсации неизмеряемого параметра. 1 з.п. ф-лы, Сд 2 ил.Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения одной из составляющих комплексного сопротивления илипроводимости,Цель изобретения - повьппение точности измерения за счет повышенияточности компенсации неизмеряемогопараметра. 10На фиг. 1 представлена структурнаясхема цифрового автоматического моста переменного тока; на фиг, 2 - векторная диаграмма, поясняющая процессуравновешивания, 15Цифровой автоматический мост переменного тока содержиТ генератор 1питания, трансформатор 2 напряженияс первичной 3 и вторичными 4 и 5 обмотками, блок 6 уравновешивания, компаратор 7 токов с индикаторной 8 ивспомогательными 9-11 обмотками, объект 12 измерения, образцовую меру 13емкости, блок 14 управления (преобразователь фаза - код), дискретныйфункциональный преобразователь 15 ипреобразователь 16 - код - проводимость.Генератор 1 подключен к первичнойобмотке 3 трансформатора 2 напряжения 30и питает мостовую измерительную схему. Вторичные обмотки 4 и 5 трансформатора 2 напряжения подключены к соответствующим элементам 12, 13 и 16,Токи через эти элементы сравниваются 35в компараторе 7 токов. По сигналам,снимаемым с индикаторной, обмотки 8,блок 6 уравновешивания осуществляетизменение числа витков регулируемойвторичной обмотки 5 трансформатора 2 40напряжения и уравновешивание мостовойизмерительной схемы по измеряемой составляющей (по емкости С ) комплексной проводимости объекта 12 измерения.Цифровой автоматический мост переменного тока работает следующим образом.В момент равновесия мостовой измерительной схемы между измеряемой50 составляющей С проводимости объектах12 и числом витков ш регулируемой вторичной обмотки 5 существует следующая зависимость:55п)к иС = -- .Сх ш .иофгде ш - число витков вторичной обмотки 4; пз ип - числа витков вспомогательныхобмоток 9 и 10 соответственС, - значение емкости образцовоймеры 13.Ток 1 через объект 12 измеренияхскладывается из двух компонент - емкостной 1 измеряемой) 1 , направленоСк фной под углом 90 к вектору напряжения 11 генератора 1 питания, и активной (неизмеряемой) Т, синфазной с У (фиг. 2), Наличие неизмеряемой компоненты 1 ок будет мешать уравновешиванию мостовой измерительной цепи по измеряемому параметру С. Для компенсации тока Т,х неизмеряемой состав" ляющей с 1 служит цепь, состоящая из блока 14, дискретного функционального преобразователя 15, преобразователя 16 и вспомогательной обмотки 11 компаратора 7 токов.Ток 1 протекающий через объектхф12 измерения, поступает на вход блока 14 управления, в котором происходит преобразование сдвига фазы Ух этого тока относительно фазы Ч) напряженияггенератора 1 в код И:И =К,(- ),)=К (2) где К - коэффициент пропорциональности,С выхода блока,14 код Б, поступает на вход дискретного функционального преобразователя 15, в котором осуществляется преобразование кода Б по формулек дк сскм,щк сскк,(Ч- Ю)1, (3)где К - коэффициент пропорциональности. С выхода дискретного функционального преобразователя 15 код Б посту 2 пает на входы управления преобразователя 16 код - проводимость и регулирует величину проводимости преобразователя .16, а следовательно, ток 1, протекающий через него. Ток 1 через преобразователь 16 также регулируется переключением числа витков обмотки 5 (изменением выходного напряжения У обмотки 5) трансфопматора 2 напряжения. При этом ток 1 через преобразователь 16 определяется выражениемк:к,к, с к =к, ).цк сскк,(А(5) Значения коэффициентов К , К и 10рК выбраны такими, чтобы при равновесии мостовой схемы по измеряемойсоставляющей С так 1 был равен тоМку 1неиэмеряемой составляющей а.Ток 1 протекает по вспомогательМной обмотке 1 компаратора 7 токов,нанесенной на сердечник компаратора7 встречно относительно обмотки 9,в результате чего магнитные потокиэтих обмоток вычитаются (компенсируются) и наличие неизмеряемой составляющей 9 комплексной проводимостиобъекта 12 (наличие компоненты 1 вобмотке 9 компаратора 7) не будет мешать уравновешиванию мостовой схемы(не будет уменьшать чувствительностьмостовой схемы около точки равновесия) по измеряемому параметру СПроцесс уравновешивания мостовойсхемы можно пояснить векторной диаграммой (фиг, 2) в комплексной плоскости У. Точкой С обозначен конец вектора 1 , неподвижный в процессехф,(точка С ) будет перемещаться по век. тоРУ 1. Линией уравновешивания моста 40будет прямая рычаг, Как видно из диаграммы, в момент равновесия мостовойсхемы по измеряемому параметруС (1 =1 ) компенсирующий ток 1 будетк о хравен току 1 неизмеряемой составляю щей а. 1, Цифровой автоматический мост переменного тока, содержащий генератор питания, трансформатор напряжения, один вывод первичной обмотки ко" тораго соединен с первым выходом генератора питания, а другой - с общей шиной, концы регулируемой и нерегулируемой вторичных обмоток трансформатора напряжения подключены к общей шине, компаратор токов, индикаторная обмотка которого подключена к соответствующим входам блока уравновеши" вания, начала нерегулируемай вторич" ной обмотки трансформатора напряжения через клеммы для подключения объекта измерения соединено с началом первой вспомогательной обмотки компаратора токов, конец которой соединен с первым входом блока управения, второй вход которого соединен с вторым выходом генератора питания, начала второй и третьей вспомогательных обмоток компаратора токов подключены к общей шине, конец второй вспомогательной обмотки компаратора токов через образцовую меру емкости соединен с управляющим входом переключения числа . витков регулируемой вторичной обмот" где К - коэффициент пропорциональности;- дискрет изменения проводиКмости преобразователя 16,В свою очередь, ток через образцовую меру 13 емкости В компараторе 7 токов эти токи (1 и у ) иычитеются (компеисируются50Блок 14 управления может быть построен на основе счета счетчиком квантующих импульсов за промежуток времени между моментами прохождения передних или задних фронтов синусоид тока 1 и напряжения Б в пределах одного периода.Погрешность блока 14 при таком преобразовании может составлять не более десятых долей процента, Погрешностьпреобразователя 15 определяется откло"нением используемого аппроксимирующего полинома (аппроксимирующей функции) ат реальной функции И =сйКБ ипрактически может быть сведена до де-,сятых и сотых долей процента, Погреш-:ность преобразователя 16 код - прово-димость - цифроаналогового преобразователя (ЦАП) складывается из погрешностей нелинейности и коэффициентапреобразования, которые составляют неболее сотых долей процента для ЦАП срезистивными делителями и не болеетысячных долей процента дпя ЦАП с индуктивными делителями, и методическойпогрешности в погрешности квантова- .ния выходного сигнала ЦАП (погрешности квантования значения активной проводимости преобразователя 16), размер дискрета которого можно устанав- .ливать в зависимости от требуемойточности (дискретности) регулирования выходного сигнала ЦАП (т.е. в зависимости от точности регулированияактивной проводимости преобразователя 16). Формула из о бр ет ения1413536 Хухрие,Р оставитель В,Семенчукехред Л.Олийнык Коррект актор А.Ога яг Заказ 3778 4 772ственногобретенийЖ, Рауш Тираж ВНИИПИ Государ по делам изо 13035, Москва, ПодписноеСРд. 4/5 омитета открытий кая наб. оизводственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород ул, цр ки трансформатора напряжения и с выходом блока уравновешивания, а конец третьей вспомогательной обмотки компаратора токов соединен с первым вы 5 кодой преобразователя код - проводимость, о т л и ч а ю щ и й с. я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен дискретный функциональный преобразователь, входы 1 О которого соединены с соответствующими выходами блока управления, а выходы - с соответствующими входами управления преобразователя код - проводимость, второй выход которого соединен с управляющим входом переключения числа витков регулируемой вторичной обмотки трансформатора напряжения,2. Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен в виде преобразователя фаза - код,1