Способ уравновешивания моста перменного тока

С,.,:ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалиствцескихРеспублик 11661360 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬТВУ ополнительный к авт. свид-ву) Заявлено 16.04.7 присоединением заявки2354 всударстввннвй нсмнте СССР на делам нзеаретеннй н вткрытий(54) СПОСОБ УРАВНОВЕШИВАНИЯ МОС ПЕРЕМЕННОГО ТОКА1Изобретение относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения составляющих комплексного сопротивления с помощью мостов переменного тока.Известен амплитудно-фазовый способ раздельного уравновешивания, согласно которому в мостовой цепи устанавливаются определенные фазовые, а затем амплитудные соотношения, в результате чего достигается полное равновесие схемы 1.Недостатком этого способа является невозможность получения раздельного счета составляющей комплексного сопротивления, так как ни одно из промежуточных состояний мостовой схемы не является состоянием квазиравновесия.Известенспособ раздельного уравновешивания моста переменного тока по амплитудно-фазовым соотношениям, в котором регулирующее воздействие, необходимое для приведения мостовой измерительной схемы в состояние квазиравновесия по преобладающей составляющей комплексного сопротивления, определяют путем сравнения взаимного расположения двух моментов времени, а именно, момента достижения экстремума Шаронов, Г. В. Фролов, И. Н. Захарова, , В, П. Волков и Е. Л. Белоусов напряжением в измерительнои диагонали моста и удвоенного напряжения вершины измерительной диагонали относительно искусственной потенциальной точки, расположенной в центре окружности уравновешивания 2.Однако такой способ имеет невысокую чувствительность, так как использование в качестве второго из сравниваемых моментов - момента равенства мгновенных значений вышеупомянутых напряжений позволяет получить сигнал рассогласования в 1,5 - 2 раза меньше возможногоЦелью изобретения является повышение чувствительности.Поставленная цель достигается тем, что по предложенному способу уравновешивания моста переменного тока по амплитудно-фазовым соотношениям, основанном на сравнении взаимного расположения дополнительных сигналов, пропорциональных временным интервалам, причем уровень первого дополнительного сигнала сформирован пропорциональным амплитудному значению напряжения небаланса, второй дополнительный сигнал синусоидальной формы, частота которого совпадает с частотой напряжения30 40 питания, сформирован равным удвоенному амплитудному значению основного сигнала, пропорционального папряжению вершины дополнительной ветви (центра окружности урав новешивания ветви, не содержашей измеряемого комплексного сопротивления) относительно вершины ветви моста, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления, и совпадающим по фазе с основным сигналом, третий дополнительный сигнал сформированс длительностью, пропорциональной временному интервалу экстремального значения напряжения небаланса отно сительно начала отсчета, в качестве которого выбрана точка перехода через нуль с минуса на плюс (с плюса на минус) основ ного сигнала или второго дополнительного сигнала, формируют четвертый дополнительный сигнал, пропорциональный временному ййтервалу, отсчитаййому от начала отсчета до второго момента времени, соответствую щего равенству мгновенного значения второ"го дополнительного сигнала с первым дополнительным сигналом, формируют пятый дополнительный сигнал, пропорциональный разности третьего и четвертого дополнительных сигналов, а информацию "о" найравлении изменения регулирующего элемента формируют по знаку пятого дополнительного сигнала.Данный способ обладает высокой точностью за счет исключения погрешности от шунтирования плеч моста путем использования в качестве второго дополнительного сигнала напряжения питания мостовой измерительной цепи.Кроме того, формирование четвертого до"полнительного сигнала, пропорционального -" временному интервалу, отсчитанному от начала отсчета, до второго момента времени, соответствующего равенству мгновенного значения второго дополнительного. сигнала с первым дополнительным сигналом, обуславливает высокую чувствительность предлагаемого способа.Нафиг. 1 представлено устройство, реализующее предложенный способ; на фиг, 2 - топографическая диаграмма процесса уравновешивания мостовой измерительной цепи для измерения реактивной составляющей комплексного сопротивления, где обозначеныаЬ - напряжение питания мостовой измерительной цепи;сд - напряжение небаланса;р - фазовый угол, образованный векторами напряжений сй и 2 ой;а, ф - окружности уравновешивания в обобщенных обозначениях;о - центр окружности уравновешиваНИЯ 0; со - начальное положение потенциальной точки с мостовой цепи,На фиг. 3 показана схема измерительного моста. 20 И 30 35 Момент квази равновесия мостовой измерительной цели по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления фиксируется при выполнении следующего равенстваЯ жС Соь - ;,- Щ(сгде агс сов фазовый угол, получаемый из соотношения амплитуд двух напряжений, причем предполагают, что одно из них (дс) является хордой, а другое (2 од) - диаметром окружности ф,Тогда величина реактивной составляю щей комплекСного сопротивления равна(2,) В случае недоуравновешивания мостовой цели равенство (1) нарушается в ту или иную сторону.Блокируя, например, все изменения параметпа, уравновешивающего мостовую схему по преобладающей составляющей комплексного сопротивления, приводящие к такому соотношению сравниваемых напряжений, что момент достижения экстремума напряЖенйемв измерительной диагонали опережает момент пересечения синусоиды удвоенного напряжения вершины ветви моста, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления, с пороговым уровнем, равным амплитудному значению напряжения в измерительной диагонали, сбрасывают все изменения параметра, приводящие к отставанию момента достижения экстремума от момента пересечения удвоенного напряжения с пороговым уровнем, равным амплитудному значению напряжения 11, . При этом мостовая схема приводится к состоянию квази- равновесия по преобладающей составляющей измеряемого комплексного сопротивления,При выполнении следующих условий:"3 я ,ч=О; 2 ОА =аВьуравнение (1) имеет вид4 с1-дс соб что позволяет исключить погрешность от шунтирования плеч моста и упростить реализацию данного способа.Устройство, реализующее данный способ содержит согласующее устройство 1, выпрямитель 2, фазосдвигающую цепь 3, пороговую схему 4, формирователь импульсов 5 и схему сравнения 6.Устройство работает следующим образом.Напряжение 1.1 поступает через согласующее устройство 1 на вход выпрямителя 2, Сигнал с выхода выпрямителя 2, равный по амплитуде максимальному значению напряжения в измерительной диагонали, подается5на один из входов пороговой схемы 4, на второй вход которой подается напряжение 211. С выхода пороговой схемы 4 сигнал подается на один из входов схемы сравнения 6, на второй вход которой подается сигнал с выхода формирователя импульсов 5, который формирует узкий импульс в момент перехода через нулевой уровень с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения Бдс, сдвинутого по фазе фазосдвигающей цепью 3 на угол +90( - 90), что соответствует выделению моментов экстремумов на О пряжения 11,.Использование предлагаемого способа уравновешивания мостовой измерительной схемы обеспечивает по сравнению с существующими способами повышение чувствительности и точности измерения составляющих комплексного сопротивления, что особенно важно при создании новых перспективных измерительных приборов, применяемых в системах АСУТП.20формула изобретенияСпособ уравновешивания моста переменного тока, основанный на сравнении взаимного расположения дополнительных сигналов, пропорциональных временным интервалам, причем уровень первого дополнительного сигнала сформирован пропорциональным амплитудному значению напряжения не- баланса, второй дополнительный сигнал синусоидальной формы, частота которого совпадает с частотой напряжения питания, сформирован равным удвоенному амплитудному значению основного сигнала, пропорциональбного напряжению вершины дополнительной ветви (центра окружности уравновешивания ветви, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления) относительно вершины ветви моста, не содержащей измеряемого комплексного сопротивления, и совпадающим по фазе с основным сигналом, третий дополнительный сигнал сформирован с длительностью, пропорциональной временному интервалу экстремального значения напряжения небаланса относительно начала отсчета, в качестве которого выбрана точка перехода через нуль с минуса на плюс (с плюса на минус) вышеуказанного сигнала или второго дополнительного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, формируют четвертый дополнительный сигнал, пропорциональный временному интервалу, отсчитанному от начала отсчета до второго момента времени, соответствующего равенству мгновенного значения второго дополнительного сигнала с первым дополнительным сигналом, формируют пятый дополнительный сигнал, пропорциональный разности третьего и четвертого дополнительных сигналОв, а информацию о направлении изменения регулирующего элемента формируют по знаку пятого дополнительного сигнала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Карандеев К, Б Штамбергер Г. А. Обобщенная теория мостовых цепей переменного тока. Изд. СО АН СССР, Новосибирск, 1961, с. 129.2. Авторское свидетельство СССР447618, МКИ 6 01 К 27/10, 10.07.72,азарова 1иал 4 Редактор Л, УтехинЗаказ 2435/41 Составитель И, БахТехред О. ЛуговаяТираж 1089Н И И П И Государственного компо делам изобретений и35, Москва, Ж - 35, РаушскаППП Патент, г, Ужгород,тинаКорректорПодписноеитета СССРоткрытийя наб д. 4/5ул. Проектная