Устройство для измерения коэффициентаформы кривой переменного напряжения

Союз Советских Социалистических Республик(5)М. Кл. С 01 и 29/04 Государственный комитет СС.С Р но делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФОРМЫ КРИВОЙ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Изобретение относится к измери- тельной технике, а именно к устрой- . ствам для определения интегральных характеристик несинусоидальных снгна- э лов.Известны устройства, содержащие два измерительных преобразователя, один из которых преобразует измеряемое переменное напряжение в постоянное, пропорциональное среднему значению измеряемого, а другой - в постоянное, пропорциональное среднеквадратичному значению измеряемого. Напряжение с выходов преобразователей поступает, например, на катушки логометра, шкала которого проградуирована в единицах коэффициента форц Ь 3Наиболее высокая точность измерения в широком диапазоне частот дос О тнгнута в приборах с преобразователямн, использующими эффекты тепловогодействия измеряемого тока. При этом количество тепла, выделяемого в рабочем теле (нагревателе) чувствительного элемента за счет преобразования электрической энергии в тепловую, измеряется непосредственно, либо, в свою очередь, преобразуется в одну из следукщих величин; термо- З 0 ЭДС, световой поток, ток эмиссии. Широкое применение В качестве электротепловых преобразователей получили термопары.Недостатками этих электротепловых преобразователей являются большая тепловая инерция и. низкая чувствительность.За последние годы в практике электротепловых измерений начинают широко применяться термоиндикаторы, изменяющие цвет, изготовленные на. основе холестерических жидких кристаллов. Для холестерических жидких кристаллов характерно редкое изменение их оптических свойств при понижении или повышении температуры.Контроль температуры устройства, покрытого жидкокристаллическим термоиндикатором, осуществляется обычно по изменению спектрального состава отраженного света. Жидкие кристаллы являются обратйьыми термоиндикаторами и их можно испольэовать многократно. Холестерические жидкие кристаллы являются чрезвычайно чувствительными к изменению температуры. Наиболее чувствительные жидкокристаллические материалы фиксируют изменение температуры до 10 С847228ства для измерения коэффициента формы кривой переменного напряжения. щ Устройство содержит нагреватель1, на котором расположен подогревающкй резистор 2. Нагреватель 1термически соединен с одним концомтеплорассеивакцей пластины 3, накоТорой расположен жидкокристаллический термокндикатор 4 и нанесенашкала 5. Подогревающий резистор 2подключен к выходу управляемогоМасштабного усилителя б, вход которого соединен с подвижным контактом 40 переключателя 7. Переключатель 7коммутирует либо последовательносоединенные эталонный резистор 8 ипеременный резистор 9 со шкалой 10,либо вход регулируемого преобразоващ теля 11 среднего значения напряжения. Вход преобразователя 11 соединен подвижным контактом переключателя 12 и переменным резистором 9,Переключатель 12 коммутирует либо к регулируемый источник 13 сигнала,либо регулируемый источник 14 постоянного напряжения.Измерение осуществляется следующим образом.Производят калибровку устройства.Для этого на подогревающий резистор2 при,помощи переключателей 7 и 12через последовательно соединенныеэталонный резистор 8, переменныйрезистор 9 и управляевый масштабный 0 усилитель б подается напряжение срегулируемого источника 14 постоянного напряжения. Сопротивление переменного резистора 9 устанавливаютравным нулю, что соответствует на чалу шкалы 10 и цифровому отсчету,и дают цветную дифференцированнуюкартину распределения температурына образце, а также ее изменения.Высокая чувствительностьжидкихкристаллов и простота съема информации делает их перепективными в рядеприменений по сравнению с термопа,рамиИз известных устройств для измерения .коэффициента формы кривойпеременного напряжения (тока), в котором применены термопреобраэователк)наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для измерения коэффициеита формы кривой переменного напряжения, содержащее диодный мосткк идроссель, выполняющие роль преобра-.зователя среднего значения напряжения; два термопреобразователя, каждЫйиз которых содержит термопару и нагреватель с подогревающим резисто- .ром, переменный резистор, магнитоэлектрический измеритель, реэкстОр,переключатели.Принцип действия этого устройствадля измерения коэффициента фОрмыкривой переменного напряжения основан на сравнении показаний магнитоэлектрического индикатора, подключенного к двум идентичным термопарам, при несинусоидальном напряже"нии и при постоянном напряжении приодном и том же среднем значении то.ка, предварительно выставляемогорегулированием резистора 2.Однако данное устройство обладаетнизкой точностью измерения по следующим причинам,Из-за нелинейной зависимости характеристики от величины коэффициента форва.В устройстве применен метод сравнения напряжений двух термопреобраэователей, каждый из которых имеетсвой нагреватель и вносит дополнительную погрешность в измерение изза неидентичиости характеристиктермопар и различия нагрева, попричине конструктивных различий кразбросов в величине резисторов.Более точным является метод замещения в устройствах с одним термопреобразователем,В работу схемы вносится дополнительная погрешность от замещениямагнитоэлектрического измерителярезистором, особенно заметная приизмерении в широком диапазоне час-.тот, так как сопротивление магнитоэлектрического измерителя и обычногорезистора не могут быть эквивалентнына различных частотах.Цель изобретения - повышение точности.Цель достигается тем, что в устроЯство для измерения коэффициентафорьа кривой переменного напряжения,содержащее термопреобразователь,регулкруеиюй преобразователь среднего значения напряжения, последовательно соединенные переменныЯ и эталонный резисторы, переключатели, введены управляемый масштабный уси литель, регулируемый источник сигнала и регулируемый источник постоянного напряжения, выходы которых соединены с разными зажимами первого переключателя, подвижный контакт которого соединен с переменным резистором и с входом регулируемого преобразователя среднего значения напряженкя, выход которого и другой вывод эталонного резистора соединенЫ с зажимами второго переключателя, подвижный контакт которого через управляемый масштабный усилитель соединен с термопреобразователем. При этом термопреобраэователь содержит нагреватель с подогревающим 26 резистором, один вывод которого соединен с выходом управляемого масштабного усилителя, и теплорассеивающую пластину со шкалой, соединенную одним концом с нагревателем и покры- Я тую жидкокристаллическим термоиндикатором.Иа чертеже приведена. схема устройвеличины превышения температуры зоны существования мезофазы над температурой окружающей среды, т.е. температуры перегрева теплорассеивающей пластины м величины градиента тепло- рассеивающей пластины.Испбльзование предлагаемого устройства обеспечивает повышение точности измерения коэффициента формы кривой переменного напряжения, расщирЪвт частотный диапазон измерений, повьвает технологичность изготовленмя. формула изобретения1. Устройство для измерения коэффициента формы кривой переменногонапряжения, содержащЕе термопреобраэователь, регулируемый преобразователь среднего значения напряжения;последовательно соединенные переменный и эталонный резисторы, переключатели, о т л и ч а ю щ е е с ятвм, что, с целью повышения точности,в него введены управляемый масштабный усилитель, регулируемый источниксигнала и регулируежй источник постоянного напряжения, выходы которыхсоединены с разными зажимами первого переключателя, подвижный контакт которого соединен с переменнымрезистором и с входом регулируемогопреобразователя среднего значениянапряжения, выход которого и другойвывод эталонного резистора соединены с зажимами второго переключателя, подвижный контакт которого через управляемый масштабный усилитель соединен с термбпреобразователем.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что термопреобразователь содержит нагревательс подогревакщмм резистором, одинвывод которого соединен с выходомуправляемого масштабного усилителям теплорассемваацую пластину со шкалой, соединенную одним концом снагревателем и покрытую жидкокристаллическим термоиндикатором.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Измерители нестабильностинапряжений. Под ред. Б.Л.Рудницкого.И, 1975.2. Авторское свидетельство СССР9425134, кл. С 01 й 29/04, 1977. равному единице коэффициента Формы кривой. Величину напряжения регули" руемого источника 14 постоянного на-, пряжения устанавливают такой, чтобы радужная полоска жидкокристаллического термоиндикатора 4 находилась на 5 определенной отметке шкалы 5. После наступления теплового равновесия, момент которого определяется по прекращению передвижения радужной полоски жидкокристаллического термоиндикатора 4 вдоль линии температур ного градиента, на подогревакзций резистор 2 подается напряжение от регулируемого источника постоянного напряжения через регулируемый преоб разователь 11 среднего значения напряжения и управляемый масштабный усилитель б, Изменяя коэффициент пвредачи, регулируемого преобразоватеЛя 11 среднего значения напряжения,. устанавливают радужную полоску термо-:20 индикатора на одну и ту же отметку. шкалы 5.для. измерения коэффициента форин кривой переменного напряжения при помощи переключателя 12 подключают: . 2 Д регулируемый источник 13 сигнала, а переключателем 7 подключают регулируемый преобразователь среднвго значения напряжения. Величина напряжения регулируемого источника 13 сиГ- нала устанавливается такой, чтобы радужная полоска. термоиндикатора 4 находилась в пределах шкалы 5 на определенной отметке шкалы. После:. наступления теплового равновесия . переключатель 7 устанавливают в положение, когда напряжение источника сигнала подается на подогревающий резистор 2 и переменный резистор 9. Изменяют величину сопротивления переменного резистора 9 так чтобы 40 радужная полоска,жидкокристалличес кого термоиндикатора 4 .осталась иа той же отметке шкалы 5. После наступ-. ления теплового равновесия считывают по шкале 10 величину коэффициента ". 45, формы кривой переменного напряжения,В предлагаемом. устройстве достигается высокая точность измерения при визуальном отсчете, так .как уэкай радужная полоска жидкокристаллическо" р го термоиндикатора перемещается по длине теплорассеивающей пластины. Основными факторами, влияющими на точность устройства, является выбор ширины мезофазы термоиндикатора847228 акаэ 5480/71, Тираж 732 ВНИИПИ Государственного комите по делам изобретений и откры 113035, Москва, Ж, Раушская наб