Фазовый способ уравновешивания моста переменного тока

ОП И САНИ Е ИЗОБРЕТЕНИ Я К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 и) 131 Союз Советских Социалистических Республик(43) Опубликовано 30.04.80, Бюллетень16 (45) Дата опубликования описания 30.04.80(088.8) по делам изобретении и открытийЗаявитель ри Заводе ВЭМ нического инстит 4) ФАЗОВЫЙ СПОСОБ УРАВНОВЕШ ПЕРЕМЕННОГО ТОКАИЯ МО осдвигов) изменяет свою величину прн коммутации уравновешивающего элемента, что снижает эффективность дифференциального метода сравнения, уменьшая тем самым 5 чувствительность мостовой цепи к изменению измеряемого параметра.Известен способ раздельного уравновешивания моста переменного тока с параллельным уравновешиванием по реактивной 1 О составляющей комплексного сопротивленияи составляющей, пропорциональной активным потерям, согласно которому регулирующее воздействие, необходимое для уравновешивания мостовой схемы по реактивной 15 составляющей комплексного сопротивления, формируют по величине и знаку разности фазовых углов, причем для получсния однозначности информации выбирают фазовый угол между вектором напряжения 20 небаланса н вектором падения напряженияна плече, смежном с плечом, содержащим измеряемое комплексное сопротивление, и вектором напряжения питания, а другой фазовый угол образован тем же вектором 25 падения напряжения на плече, смежном сплечом, содержащим измеряемое комплексное сопротивление, и инвертированным вектором напряжения питания 12.Недостатком этого способа является то, 30 что в указанной разности фазовых углов Изобретение относится к ороизмерительной техники идля измерения составляющихсопротивления с помощью много тока.Известен фазовый способ раздельного уравновешивания, согласно которому первой операцией является установление фазового сдвига напряжения питания мостовой цепи относительно падения напряжения на образцовом элементе, расположенном в плече ветви, содержащей измеряемое комплексное сопротивление.Второй операцией является установление равенства фазового сдвига падения напряжения на образцовом сопротивлении, расположенного в плече, противоположном плечу, содержащему измеряемое комплексное сопротивление, относительно напряжения небаланса, фазовому сдвигу путем коммутации образцового элемента, расположенного в плече, противоположном плечу, содержащему измеряемое комплексное сопротивление 1 Ц.Недостатком данного способа является низкое быстродействие, так как одна из операций является вспомогательной, и низкая точность уравновешивания, обусловленная тем, что из двух фазовых сдвигов только один (а именно второй из фазовыхпри регулировке уравновешивающего элемнта изменяется только один угол, а именно фазовыи угол, ооразованныи векторам двух напряжении, одно из которых есть напряжение небаланса, а другое представляег сооои падение напряжения на плече, противоположном плечу, содержащему измсряемое комплексное сопротивленге, чго снижает эффективность дифференциального метода сравнения, уменьшая тем самым чувствительность мостовои цепи к измененшо измеряемого параметра.Целью настоящего изооретения является ноьышение чувствительности.1 оставленная цель достигается тем, что в фазовом способе раздельного уравновешивания ъОста переменного тока, заключающемся в формировании регулирующего воздействия для раздельного уравновешивания мостовой изберительной цепи за счет сравн=ния дополнительных сигналов, пропорциональных фазовым углам между напряжениями, снижаемыми с мостовои изаерительног цепи, формируют первый дополнительный сигнал длительностью, пропорциональной временному интервалу, начало которого совпадает с точкои перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, а конец совпадает с ближайшеи точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряяения вершины дополнительной ветви (центра окружности уравновешивания ветви, не содержащеи измеряемое комплексное сопротгвлегпе) относительно вершины ветви моста, не содержащей измеряемое комплексное сопротивление, или ьременнову игервалу, начало которо о совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения вершины дополнительной ветви, а конец совпадает с ближайшей точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, формируют второй дополнительный сигнал длительностью, пропорциональной временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения вершины дополнительной ветви (центра окружности уравновешивания ветви, не содержащей измеряемое комплексное сопротивление) относительно вершины ветви моста, содержащей измеряемое комплексное сопротивление, а конец совпадает с ближайшей точкой перехода через ноль с ми. нуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, или временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, з конец совпадает с ближайшей точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения дополнительной ветви, относительно вершины ветви моста, со 10 15 20 25 30 35 1 О 15 50 55 60 65 дсржащей измеряемое комплексное сопротивление, формируют третий дополнительнын сгн нал, пропорциональный разности первого и второго дополнительных сигналов, а регулирующее воздействие, необхо. димое для приведения мостовой измерительной цепи в состояние квазиравновесия по измеряемой составляющей комплексного сопротивления, формируют по знаку третьего дополнительного сигнала.Формирование первого и второго дополнительных сигналов позволяет существенно повысгть чувствительность, так как пр; изменении уравновешивающих элементов первый и второй дополнительные сигналы изменяОтся во взаимно противоположные стороны (при уменьшении одного сигнала второй увеличивается, и наооорот).1-1 а фиг, 1 изображено устроиство, реализующее данный способ; на фиг. 2 - топографическая диаграмма процесса уравновешивания мостовой измерительнои цепи для измерения реактивной составляющей комплексного сопротивления, где:Кг, с - измеряемое комплексное сопротивление;К., К 4 - регулируемые образцовые элементы, служащие для уравновешивания по реактивной составляющей комплексного сопротивления и составляющей, пропорциональной 1 дб;Йз с 4 - образцовые нерегулируемые элементы;сднапрякение небалапса;аб - напряяение питания;г 1, а 2, 1 - окружности уравновешивания в обобщенных обозначениях;с с 1, сгь и - возможные положения потенциальных точек вершин моста с и д;1, - фазовьш угол между напряжениями сто и ис;ф - фазовый угол между напряжениями Ис и ос.В момент выхода точки с на окружность (фиг, 2) справедливо равенствог - =0, (1) так как гс и 1 являются углами при основании равнобедренного треугольника дсо, причем од=ос.Если, например, потенциальная точка с моста занимает положение с, на круговой диаграмме (фиг. 2), то равенство (1) нарушается в одну сторонур - р 0, (2) что соответствует, например, недоуравновешиванию (переуравновешиванию) по реактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления.Таким образом, знак левой части выражения (1)несет полную информацию о положении потенциальной точки с моста относительно состояния квазиравновесия, то есть состояния квазиравновесия моста пореактивной составляющей измеряемого комплексного сопротивления доспи астся в момент выведения потенциальной точки с на окружность р, проходящую через потенциальную точку с 1.Устройство содержит согласующие устройства 1 - 3, усилители-ограничители 4 - 6, элементы 7, 8 Запрет, интегратор 9.Напряжения 14 С, Ьп, 1/о ерез согласующие устройства 1 - 3 подаются соответственно на входы усилителей-ограничителей 4 - 6. С выхода усилителей-ограничителей 4 и 6 сигналы подаются соответственно на сигнальные входы элементов 7, 8 Запрет, на инверсные входы этих элементов поступает сигнал с выхода усилителя-ограничителя 5. Сигнал с выхода элемента 7 Запрет, длительность которого пропорциональна фазовому углу ф подается на один из входов интегратора 9, на другой вход которого поступает сигнал с выхода элемента 8 Запрет, а его длительность пропорциональна углу . Полярность сигнала с выхода интегратора 9 несет однозначную информацию о соотношении углови ф.Использование предлагаемого фазового способа раздельного уравновешивания моста переменного тока обсспечивает по сравнению с существующими способами раздельного уравновешивания высокую чувствительность,Формула изобретенияФазовый способ уравновешивания моста переменного тока, заключающийся в формировании регулирующего воздействия для раздельного уравновешивания мостовой измерительной цепи за счет сравне;ия дополнительных сигналов, пропорциональных фазовым углам между напряжениями, снимаемыми с мостовой измерительной,цепи, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, формируют первый дополнительньш сигнал длительностью, пропорциональной временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуаа на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, а конец совпадает с ближайшей точкой перехода через ноль с минуса па плюс (с плюса на минус) напряжения вершины допо;1 нителъпой ветви (центра окружности уравновешиьанпя ветви, не содержащеи измеряемое комплексное сопротивление) относительно вершины ветви моста, не содержащей измеряемое комплексное сопротивление, или временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения вершины дополнитель ной ветви, а конец совпадает с ближайшейточкои перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения не- баланса, формируют второй дополнительный сигнал длительностью, пропорциональ кой временному интервалу, начало которогосоьпадает с точкой перехода через ноль с минуса па плюс (с плюса на минус) напря.жения вершины дополнительной ветви (центра окружности уравновешивания вет ви, не содержащей измеряемое комплексное сопротивление) относительно вершины ветви моста, содержащей измеряемое комплексное сопротивление, а конец совпадает с ближайше 11 точкой перехода через ноль 25 с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небаланса, или временному интервалу, начало которого совпадает с точкой перехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения небалан. ЗО са, а конец совпадает с ближайшей точкойперехода через ноль с минуса на плюс (с плюса на минус) напряжения дополнительной ветви, относительно вершины ветви моста, содержащей измеряемое комплекс ное сопротивление, формируют третий дополнительный сигнал, пропорциональный разности первого и второго дополнительных сигналов, г регулирующее воздействие, не.обходимое для приведения мостовой изме- Ю рптсльной цепи в состояние квазиравновесия по измеряемой составляющей комплексного сопротивления, формируют по знаку третьего дополнительного сигнала.Источники информации,45 принятые во внимание при экспертизе1, Карандеев К. Б Штамбергер Г. А.Обобщенная теория мостовых цепей переменного тока. Изд. СО АН СССР, Новосибирск, 1961, с. 124 - 126.50 2. Авторское свидетельство СССР384072, кл. б 01 К 17/10, 25.03.71.731386 Составитель И, БахтинаТехред А. Камышникова Корректор О. Данишева Редактор М. Афанасьева Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 538/15 Изд. Мо 270 Тираж 1033 ПодписноеНПО 11 оиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5