Измеритель отношений переменных напряжений

(72) Авторы изобретения Ленинградский электротехнический институт связи им, проф. М. А, Бонч-Бруевича(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ ПЕРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ Изобретение относится к электроизме-рительной технике и может быть применендля измерения коэффициента передачи различных устройств на переменном токе.Известен измеритель отношения переменных напряжений, содержащий два синхронных коммутатора на выходе и на входе усилителя с автоматическим регулятором усиления (АРУ) и устройством запоминания регулирующего напряжения, детектор сигнала отношения и синхронизатор 1,Однако указанный измеритель характеризуется низкой точностью измерения, обусловленной неидентичностью и нелинейностью вольтамперных характеристик де 1текторов, неточностью установки коэффициента передачи усилителя и поддержаниянапряжения регулирования на его регулирующем входе,20Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измеригель отношения переменных напряжений,содержащий коммутатор входных сигналов,выход которого соединен через сумматор и усилитель с регулятором усиления с из мерителем отношения постоянных напряже ний, состоящим из последовательно соединенных фильтра постоянных напряжений, аналоге-цифрового преобразователя и вычислителя отношения кодов, и с автоматическим регулятором усиления,состоящим из последовательно соединенных фильтра переменных напряжений, детектора и элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения и через делитель постоянного напряжения с сумматором, и выход элемента сравнения через усилитель обратной связи соединен с регулирующим входом усилителя с регулятором усиления, синхронизатор, соединенный с управляющими входами коммутатора, аналого-цифрово 1 о преобразователя и вычислителя отношения кодов 21.Недостатком известного устройства яв ляется недостаточная точность измерения, обусловленная неточностью установки ко6490 4 50 55 3 86эффицнента передачи К . усилителя обратно пропорционального выходному переменному напряжению,Бель изобретения - уменьшение погрешности измерения, обусловленной неточностью установки коэффициентов передачиусилителя.Поставленная цель достигается тем,что в измеритель отношения переменныхнапряжений, содержащий последовательносоединенные сумматор, один из входов которого подключен к выходу делителя постоянного напряжения и усилитель, к выходу которого подключены фильтр постоянных напряжений, и автоматический регулятор усиления, содержащий последовательно соединенные фильтр переменныхнапряжений, детектор и элемент сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход элемента сравнения через усилительобратной связи подключен к регулирующему входу усилителя, коммутатор и последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и вычислитель отношения кодов, синхронизатор, подключенный к управляющим входам коммутатора, аналого-цифрового преобразователя ивычислителя отношения кодов, введен второй канал, идентичный первому, содержащий последовательно соединенные сумматор, один из входов которого подключен квыходу делителя постоянных напряжений,и усилитель, к выходу которого подключены фильтр постоянного напряжения и автоматический регулятор усиления, содержащий последовательно соединенные фильтрпеременных напряжений, детектор и элемент сравнения, второй вход которогоподключен к источнику опорного напряжения общему для обоих каналов, выход элемента сравнения через усилитель обратной связи подключен к регулирующемувходу усилителя, причем друже входы обоих сумматоров подключены к входным шинам, входы делителей постоянных напряжений подключены к выходам детекторовпротивоположных каналов, входы коммутатора подключены к выходам фильтров постоянных напряжений, а выход коммутатора подключен ко входу аналого-цифровогопреобразователя.На чертеже представлена структурнаясхема измерителя отношения переменныхнапряжений,Устройство содержит сумматоры 1 и2, делители 3 и 4 постоянных напряжений, усилители 5 и 6 с регуляторамиусиления, фильтры 7 и 8 переменных нао 5 го г 5 зо 35 4 О 45 пряжений, детекторы 9 и ЫО, элементы 11 и 12 сравнения, усилители 13 и 14 обратной связи, фильтры 15 и 16 постоянных напряжений, источник 17 опорного напряжения, коммутатор 18, аналого-цифровой преобразователь (АБП) 19, вычислитель 20 отношения кодов, синхронизатор 21. Входы обоих сумматоров Ы и 2 являются входами устройства, выходы обоих сумматоров Ы и 2 через соответствующие последовательно соединенные усилитель 5 и 6, фильтр 15 (16) соединены со входами коммутатора 18, выход которого соединен с последовательно соеди ненными аналого-цифровым преобразова телем Ы 9 и вычислителем 20 отношения кодов, управляющие входы которых соединены с синхронизатором 21. ВыХод усилителя 5 (6) соединен с одним из входов элемента ЫЫ (Ы 2) сравнения через фильтр 7 (8) и детектор 9 (ЫО), Другие входы элементов ЫЫ и 12 сравнения соединены с источником 17 опорного напряжения, а выход элемента ЫЫ (12) сравнения соединен с регулирующим входом усилителя 5 (6) через усилитель 13 (14). Выходы детекторов 9 и ЫО соединены соответст венно со входами делителей 4 и 3. Выходы делителей 3 и 4 соединены с входами соответствующих сумматоров Ы и 2.Принцип работы верхнего (узлы Ы, 3, 5, 7, 9, 1 Ы, ЫЗ, Ы 5) и нижнего (узлы 2, 4, 6, 8, ЫО, Ы 2, Ы 4, Ы 6) каналов измерителя одйнаков.Канал (верхний по схеме) измерителя работает следующим образом.Исследуемое входное напряженые О подается на один из входов сумматора 1 и поступает через усилитель 5, фильтр 7, пропускающий переменное напряжение и детектор 9 иа элемент ЫЫ сравнения,где происходит сравнение выпрямленного напряжения О,с опорным постоянным напряжением Ео источника 17. Разностное напряжение с выхода элемента Ыы сравнения усиливается усилителем 13 и воздействует на регулирующий вход усилителя 5 таким образом, чтобы на выходе детектора 9 напряжение всегда поддерживалось равным Е о. При этом коэффициент передачи усилителя 5 обратно пропорционаленвходному переменному напряжениюк,- Д"д(3) Одновременно на второй вход сумматора 1 от делителя 3 поступает постоянное напряжение Оо, которое усиливается усилителем 5 с установленным коэффициен(6) 5 866490 6 том передачи К и выделяется фильтром где К 111 и КО 1 - коэффициенты передачи1д 15, пропускающим постоянное напряжение. усилителей 5 и 6 для случая идеальной Следовательно, на выходе фильтра 15 . работы состемы АРУ; имеется постоянное напряжение Оорав- в К и ЬК - отклонение коэффициеитов передачи усилителей от идеальных.О =О К Тогда (7) с учетом (9) примет вид01 01 л (4)ОО= О(КО л йК)КдТо же самое происходит в нижнем (поО -О(К К)К,1(10) схеме) канале при подаче нв его вход пе- О л 01 л А ременного напряжения 01 и на второй 10 Так как Оои Оо усиливаются в усиливход сумматора 2 напряжения О от телях противопопожных каналов, то в сиделителя 4. Следовательно лу неразрывности этих процессов во времени можно показать, что постоянные напря%жения на входах фильтров 15 и 16 равныа О151Ц= Ц(К+К)Н, .й К)КД (1о:о кОй- ОЙО,;-О (К,.аК)(Как,)КОао л оОтношение постоянных напряжений навыходах фильтров 15 и 16 с учетом (3)- О, О 1 ОдВ случае идеальной работы схем автоматического регулятора усиления (АРУ) 5 О (узлы 7, 9, 11, 13 и узлы 8, 1 О, 12, 14) напряжения О, и Одна выходах детекторов 9 и 10 равны, тогда1О, ОО, (,)в35ОоСледовательно постоянные напряжения О и О поочередно поданные через комО оамутатор 18 на аналого-цифровой преобразователь 19 преобразуются вцифровые коды, которые, вычисленные в вычислителе 20, являются величиной, обратной отношению входных переменных напряжений 01 и 1.45Однако вследствие неточности работы схемы АРУ, коэффициенты передачи усилителей 5 и 6 не могут быть точно установлены и напряжения на выходах детекторов поддерживаются не точно равными напряжению Е источника опорного постоянОного напряжения. При этом отклонению напряжения на выходе детектора соответствует отклонение коэффициента передачи усилителя с регулятором усиления, т.е. Тогда отношение Оок Оо,1 РавноОцл 01(КО+В Щ КО 1+Ь К 1) О(12)О О (Ко +Кл)(КО+ЯК) Ол Иэ сравнения (12) и (8) видно, что в предлагаемом измерителе в результате измерения отношения переменных напряжений исключена погрешность, обусловленная неточностью установки коэффициентов передачи усилителей с ргуляторами усиле ния.Формула изобретенияИзмеритель отношения переменных нанряжений, содержвшнй последовательно соединенные сумматор, один нэ входов которого подключен к выходу делителя постоянного напряжения, и усилитель к выходу которого подключены фильтр постоянных напряжений и автоматический регулятор усиления, содержаший последовательно сое. диненные фильтр переменных напряжений, детектор и элемент сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход элемента сравнения через усилитель обратной связи подключен к регулирующему входу усилителя, коммутатор и последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и вычислитель отношения кодов, синхронизатор, подключенный к управляющим входам коммутатора, аналого-цифрового преобразователя и вычислителя отношения кодов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, обусловленной неточностью установки оэффициентв передачи усилителя, в него.введен второй канал, идентичный первому, содержащий последовательно соединенные10 сумматор, олин из входов которого подключен к выходу делителя постоянных напряжений, и усилитель, к выходу которого подключены фильтр постоянного напряжения и автоматический регулятор усиления, содержащий последовательно соединенные фильтр переменных напряжений, детектори элемент сравнения, второй вход которого подключен к источнику опорного на пряжения, общему для обоих каналов, выход элемента сравнения через усилитель обратной связи подключен к регулирующему входу усилителя, причем другие входы обоих сумматоров подключены к входным шинам, входы делителей постоянных напря 90женнй подключены к виходам детекторовпротивоположных каналов, входы коммутатора подключены к выходам фильтровпостоянных напряжений, а выход коммутатора подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя.Источники инцюрмации,принятые во внимание при экспертизе1, Жилинскас Р. П. Измерители отношения и их применение в радиоизмерительнойтехнике. М., Советское радио, 1975.с. 115.2, Авторское свидетельство СССР позаявке Ь. 2549083/18-21,кл.01 й 19/10, 22.06,78 (прототип).Составитель Т. ЯстребоваРедактор Г. Волкова Техред А.Савка Корректор С. ШомакЗаказ 8072/68 Тираж 735 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб д. 4/5филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4