Универсальный цифровой мост переменного тока

,1А,Кромпский,автоматиР 5058.томатичес016 (проо т а ОВОЙ МОСТ области и может ия пара УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМГННТ СОЗР двтоесномУ СаиДкткйьСтвм(56) Мост переменногоческий с цифровым отсМост переменного ткий с цифровым отсчет, ПЕРЕМЕННОГО ТОКА . (57) Изобретение относится к электроизмерительной техники быть использовано для измере метров комплексных сопротивлений. Цель изобретения - повьппение точности и быстродействия измерения при упрощении конструкции моста - достигается за счет калибровки по внешним образцовым мерам. На чертеже показаны генератор 1, мостовая измерительная цепь 2, блок 3 автоматического уравновешивания, реверсивный счетчик 4, переключатель 5, цифровое отсчетное устройство 6, блоки 7 и 8 умножения, блок 9 связи с внешним запоминающим устройством, блоки 10 и 11 деления, запоминающие устройства 12 и 13, переключатели 14, 15 и 16. По сравнению с прототипом предложенное уст- с ройство имеет более простую конструкЯ цию и повышает производительность в несколько десятков раз. 1 ил.Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений.Цель изобретения - повышение точности, быстродействия измерения и упрощение конструкции моста эа счет калибровки по внешним образцовым мерам, 10На чертеже изображена функцио" нальная схема устройства.Универсальный цифровой мост переменного тока содержит пос,педовательно соединенные генератор 1, мостовую измерительную цепь 2 и блок 3 авто-, матического уравновешивания, подключенный к входам реверсивного счетчика 4 и переключателя 5 конфигурации измерительной цепи, выходы которых соединены с соответствующими входами мостовой цепи 2, цифровое отсчетное устройство б, два множительных блока 7 и 8, последовательно включенных между выходом счетчика 4 реверсивного и входом циФрового отсчетно,го устройства б, блок 9 связи с внешним запоминающим устройством, адресные входы которого соединены с выхо;дом переключателя 5 конфигурации измерительной цепи, два послецовательно включенных делительных блока 10 и 11, один вход первого из которых подключен к выходу блока 9 связи, а второй . - к выходу реверсивного счетчика 4, два запоминающих устройства35 , 12 и 13, включенные между выходами соответствующих делительных блоков 10 и 11 и вторыми входами множительньпс блоков 7 и 8, причем выход пераогоОО запоминающего устройства соединен с вторым входом второго делительного блока, три переключателя 14-16, два из которых (14 и 15 у подключены к входам управления соответствующих запоминающих устройств, а третий подключен к адресным входам первого запоминающего устройства и первой группе адресных входов второго запоминающего устройства, причем вторая группа адресных входов второго запоминающего устройства соединена с выходом переключателя 5 конфигурации измерительной цепи.Униаерсальньп циФровой мост переменного тока работает следующим образом.Напряжение с выхода генератора 1 подается на мостовую измерительную цепь 2, в плечах которой находятся сгруппированные в блоки образцовые меры - переключаемые и уравновешивающие элементы. Состояния переключаемых элементов определяют конфигурацию мостовой цепи. Они изменяются от поддиапазона измерения, рабочей частоты, характера реактивности и схемы замещения объекта измерения. Уравновешивающие элементы регулируются при поразрядном уравновешивании моста и их состояния зависят от значения измеряемых параметров объекта. Блок 3 автоматического уравновешивания осуществляет выбор поддиапазона измерений, выбор характера реактивности объекта и уравновешивание мостовой цепи 2 по результатам анализа ее выходного сигнала. При этом она управляет переключателем 5 конфигурации измерительной цепи, в результате чего изменяется состояние соответствующих переключаемых элементов, а также управляет реверсивным счетчиком 4, который изменяет состояние уравновешивающих элементов.В качестве образцовых мер, образующих переключаемые элементы моста, используются недорогие, малогабаритные, но достаточно стабильные меры сопротивления и емкости, к которым не предъявляются высокие требования по точности. Их погрешность учитывается прп калибровке прибора. Первая калибровка осуществляется при его изготовления, последующие - при ле;реодических поверках, Номер калибровки Фиксируется переключателем 1 б номера калибровки. Режим калибровки моста устанавливается переключателем 15 режимов работы прибора.В процессе калибровки в качестве объекта измерения используется блок внешних образцовых мер, аттестованные значения которых записаны в стандартном постоянном запоминающем устройстве, подключаемом к прибору через блок 9 связи. Характер и значения составляющих блок образцовых мер выбираются так, чтобы при их последовательном подключении к мосту и последующем уравновешивании последнего каждый иэ переключаемых элементов измерительной цепи поочерецно проходил все свои состояния при фиксированных состояниях остальных переключаемых элементов, Для этого одне из конфигураций измерительной цепи при14657нимается за опорную, и с нее начинается процесс калибровки,Первоначально устанавливаемыехарактер и значение внешнеймеры5должны соответствовать именно этомусостоянию измерительной цепи. В дальнейшем их изменение, а соответственно и изменение конфигурации измерительной цепи с помощью переключателя 5, производится таким образом,чтобы обеспечить указанный порядокчередования состояний переключаемыхэлементов моста. Например, при фиксированных рабочей частоте, характеререактивности и схеме замещения объекта измерения переключают значениеовнешней меры так, чтобы последовательно изменялись поддиапазоны измерения.Затем при фиксированных частотеи поддиапазоне измерения переключаютхарактер и схему замещения внешнеймеры и т.д, Состояние переключателя5 конфигурации измерительной цепиопределяет также адрес, по которому 26во внешнем стандартном запоминающемустройстве хранится код соответствующего аттестованного значения внешней меры. Таким образом, считываемыес внешнего запоминающего устройства рданные однозначно соответствуют состоянию переключаемых элементов мостовой цепи и значению подключеннойк ней внешней меры,35При выполнении калибровки, после первого уравновешивания мостовой цепи из внешнего запоминающего устройства с помощью блока 9 связи извлекается код аттестованного значе О ния меры, соответствующий состоянию переключателя 5 конфигурации измерительной цепи, и подается на один из входов делительного блока 10, на вто.- рой вход которого поступает код измеренного значения меры с выхода ре- .версивного счетчика 4. При этом опре:деляется отношение измеренного и аттестованного значений, образцовой ме" ры, которое представляет собой опорный корректирующий коэффициент,.соответствующий мультипликативной по-, грешности прибора при данном состоянии переключаемых элементов моста. Этот коэффициент запоминается в программируемом запоминающем устройстве 12 по адресу, соответствующему состоянию переключателя 16 номера калибровки. 83 4В данном режиме с помощью переключателя 14 вида коррекции устанавливается режим разрешения записи в запоминающее устройство 12. Затем переключатель 14 вида коррекции переводится в состояние, при котором на входе запоминающего устройства 12 формируется сигнал разрешения считывания, и данные иэ запоминающего устройства 12 подаются на второй вход делительного блока 11. Далее последовательно изменяются номинальное значение и характер образцовой меры, схема ее замещения, рабочая частота и аналогично опорному корректирующему коэффициенту определяются коэффициенты, соответствующие мультиплнкативной погрешности прибора при других конфигурациях измерительной цепи.Эти коэффициенты поступают на.первый вход делительного блока 11. При этом определяются отношения полуенного и опорного коэффициентов, представляющие собой дополнительные корректирующие коэффициенты, соответствующие изменениям мультипликативной погрешности прибора при иэмененйи состояния каждого из переключаемых элементов измерительной цепи.Дополнительные корректирующие коэффициенты запоминаются в программируемом запоминающем устройстве 13 по адресам, определяющимся состояниями переключателей конфигурации измерительной цепи 5 и номера калибровки 16. При этом на вход управления записью запоминающего устройства 13 подается разрешающий сигнал с переключателя 15 режима работы прибора. На этом процесс калибровки заканчивается и переключатель 15 переводится в состояние, при котором на входе управления записью запоминающего устройства 13 Формируется сигнал разрешения считывания.При выполнении измерений к мостовой цепи подключается объект измерения и осуществляется уравновешивание моста при необходимой конфигурации измерительной цепи. Код с выхода реверсивного счетчика .4, соответствующий измеренному значению параметра объекта, поступает на первый вход множительного блока 7, а на вторые входы множительных блоков 7 и 8 поступают с запоминающих устройств 125 14657и 13 соответственно опорный и допол-нительный корректирующие коэффициен ты, соответствующие состоянию переключателей конфигурации измерительной цепи 5 и номера калибровки 1 б.Скорректированный результат измерения выводится на цифровое отсчетноеустройство,10Использование предлагаемого уст-ройства позволяет повысить точность 1измерения без предъявления высоких требований к точности образцовых эле ментов измерительной цепи, поскольку 1 я в процессе калибровки и последующей коррекции результатов измерения спомощью корректирующих коэффициентов устраняются погрешности, вызванные как погрешностями образцовых элемен тов, так и дополнительными источни-ками, такими, как остаточные парамет ры коммутирующих элементов, паразитные емкости, сопротивления подводящих проводов. Кроме того, понижение 2 Б требований к точности образцовых элементов позволяет упростить технологию изготовления, уменьшить габариты, вес и стоимость прибора. Использование данного устройства позволяет упростить процесс калибровки, так как не требуется трудоемкой пред,.варительной подгонки образцовых элементов до расчетных номинальных значений и трудоемких операций по их регулировке в процессе общей наладки прибора Поскольку затраты времени на ручную калибровку универсального моста переменного тока сос"тавляют несколько десятков часов,а в мосте с калибровкой - менееполучаса, то производительность наданном этапе изготовления прибораи при его регулировках в процессеэксплуатации возрастает по сравнению 4с прототипом в несколько десятковраэ. Кроме того, использование предлагаемого устройства позволяет упростить конструкцию измерительного прибора, так как не требуется большого количества подстроечных элементовдля регулировки используемых в приборе образцовых мер. В то же времядополнительные элементы просты ине требуют регулировки. 83 6формула изобретенияУниверсальный цифровой мост переменного тока, содержащий последовательно соединенные генератор, мостовую измерительную цепь и блок автоматического уравновешивания, подключенный к входам реверсивного счетчика и переключателя конфигурации изо мерительной цепи, выходы которых соединены с соответствующими входами мостовой цепи, а также цифровое отсчетное устройство, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше ния точности, быстродействия измерения и упрощения конструкции, в него введены блок связи с внешним запоминающим устройством, первый и второй делительные блоки, первый и второй запоминающие устройства, переключатель вида коррекции, переключатель режима работы прибора, переключатель номера калибровки, два множительных блока, последовательно включенные между выходом реверсивного счетчика и входом цифрового отсчетного устройства, при этом адресные входы блока связи с внешним запоминающим устройством соединены с выходом переключателя конфигурации измерительной цепи, первый вход первого делительного блока подключен к выходу блока связи, второй - к выходу реверсивного счетчика, а выходы соединены с первыми входами второго делительного блока, адресные входы первого запоминающего устройства соединены с выходами переключателя номера калибровки, входы. управления - с выходами переключателя вида коррекции, информационные входы - с выходами первого делительного блока, а выходы - с вторыми входами второго делительного блока, выходы которого соединены с информационными входами второго заъ номинающего устройства, первые адресные входы которого соединены с 1выходами переключателя номера калибровки, вторые адресные входы - с выходами переключателя конфигурации измерительной цепи, входы управления - с выходами переключателя режима работы прибора, а выходы - с вторыми входами второго множительного блока.