Способ измерения действующего значения напряжения

ОП ИСАИ ИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВМДА ТЕЛЬСТВУ Со 1 оз СоветсиниСоцналнстнчесиниРеспублик(51)М. Кл. С 01 й 19/02 Гаоударетвиеый комитет:. СССР по делом изобротеиий и открытий(54), СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИ НАПРЯЖЕНИЯ2 1 е остато способа засти измереказаНногкой точнори значитнтролируести в О ба - .ключае20 Недостат узкий динам ролируемого ный снизу ч известного сп еский диапазон апряжения, огр ся в ниобенностоты кПогрешн Я ва контничентермоельнымого ря- дей увствительность ения еделен 1Изобретение относится к электроизмерительнойтехнике и предназначено для использования при реализации вольтметров и амперметров переменного .тока, обеспечивающих контроль высокочастотных сигналов с искаженной формой кривой.Известен способ измерения действующего значения напряжения (способ взаимообратного преобразования), пре 1 а дусматривающий преобразование конт-. ролируемого и выходного напряжений в изменении температуры резистивных элементов, а изменений температуры- в электрические сигналы на выходах15 термопреобразователей, сравнение, электрических сигналов по величине и усиление напряжения рассогласования 1 образователя,а сверху - его .перегрузочной способностью.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ измерения действующего значения напряжения, основан" ный на преобразовании контролируемого и опорного напряжений в измене" ния температуры резистивных элементо а изменений температуры - в электрические сигналы на выходах термоэлект рических преобразователей, сравнении электрических сигналов по величине, регулировке опорного напряжения до устранения разбаланса сравниваемых сигналов и фиксации искомого действу щего значения по итоговой величине опорного напряжения И .. 9188 ствующего значения объясняются неиден"тицност ью характеристик термоэлектрических преобразователей, наличиемпаразитных емкостей между термоэлектрическими преобразователями и резис"тивными элементами, а также неравномерным разогревом резистивных элементовв процессе преобразования электрических сигналов в изменения температуры,Цель изобретения - повышение тоцнос-ти измерения действующего значения в широком частотноМ диапазоне контролируемого напряженил.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу измерения действуюцего значения напряженил, основанному на преобразовании контролируемо"го и опорного напряжений в изменениятемпературы резистивных элементов, реГулировании опорного напряжения и фик- о сации искомого действующего Значения ,Ьо величине опорного напряжения после окончания процесса регулирования, в резистивных элементах возбуждают ультра" звуковые колебания, определяют разность скоростей распространения ультразвуко-вых колебаний и прекращают регулиро" вание опорного напряжения по дости" кении указанной разностью нулевого значения.Выполнению поставленной цели спо- ЗО собствует также то, цто разность скоростей распространения ультразвуковых колебаний в резистивных элементах определяют по сдвигу фаз между ними, либо по разности времен распростра- з 5 нения или, наконец, по отношению их частот.На чертеже приведена функциональная схема одного из возможных устройств, реализующих предложенный спо соб.В данном случае разность скорос. тей распространения ультразвуковых колебаний в резистивных элементах оп- ределяется по сдвигу фаз между ними. 45Устройство содержит резистивные элементы 1 и 2, возбудители 3 и ультразвуковых колебаний, приемники 5 и 6 ультразвуковых колебаний, генератор 7 электрических колебаний, 10 усилители для электрических сигналов, измеритель 10 сдвига фаз электрических сигналов и источник 11 опорного напряжения.Резистивные элементы 1 и 2 могут выполняться, например, в виде металлических проволочек, но обязательно должны быть конструктивно идентицны 66 4ми и из одного материала, В качест.- ве возбудителей 3 и 4 ультразвуковых колебаний могут использоваться пьезоэлектрические резонаторы. Приемникамии 6 ультразвуковых колебаний могут являться пьезоэлектрические ,резонаторы. Усилители 8 и 9 могут быть выполнены в виде высокочастот" ных усилителей переменного тока. Измеритель 10 сдвига фаз представляет собой стандартный измеритель сдвйга фаз электрических сигналов. В качестве источника 11 опорного напряжения может быть применен стабилизатор постоянного напряжения с регулируемым выходным напряжением, а генератор 7 может быть построен как аетоколебательныи генератор.Контролируемое напряжение 1 подводится к выводам резистивного элемента 1. тепловая мощность РТ выделяемая в резистивном элементе 1,определяется какРтВ.Я- сопротивление резистивного элемента 1). Эта тепловая мощность разогревает резистивный элемент 1. Такимобразом, имеет место преобразование контролируемого напряжения Ч в изменение температуры резистивного элемента Ьпорное напряжение l источни"ака 11 подается на выводы резистивного элемента 2. Тепловая мощность Р выделяемая в резистивном элементе 2, определяется как13 оРт2. 11(К - сопротивление рези ст и вно го элемента 2 ) . Зт а тепловая мощност ь разогревает резистивный элемент 2 . Таким образом, осуществляется и реобразованием опорного напряжения Ч в изменение температуры оези сти в но го элемента 2С помощью генератора 7 электрических колебаний и возбудителей 3 и 4 ультразвуковых колебаний возбуждают в резистивных элементах 1 и 2 ультразвуковые колебания. Ультразвуковая волна проходит по резистивному элементу 1 и достигает приемника 5 ультразвуковых колебаний, который преобразует ультразвуковые колебания в электрические. Аналогичным образом приемником 6 преобразуется в электрический сигналультразвуковая волна, проходящая по резистивному элементу 2. Электрические сигналы с выхода приемников 5 и 6 поступают навходы усилителей 8 и 9 и после усйления направляются на входы измерителя сдвига фаз 10,Поскольку в начальный моментвремени напряжения У и У не равнымежду собой, то не равнымиоказываются и температуры резистивных элементов 1 и 2. Скорость: распространенияультразвуковых колебаний в резистивных элементах 1 и 2 зависит от материала, из которого изготовлены этиэлементы и от температуры резистивных элементов. Так как резистивныеэлементы 1 и 2 выполнены конструктивно идентичными и из одного материала,то скорость распространения. ультразвуковых колебаний в них зависит толь ко от их температуры, При неравенстве температур резистивных элементови 2 между собой возникает сдвиг фазраспространяющихся по ним ультразвуковых колебаний, а следовательно, 25и сдвиг по фазе между электрическимиколебаниями на входе измерителя 10,Регулируя величину опорного напряжения источника 11, можно добиться, чтобы показание измерителя 10 стало равным нулю, При этом скорости распространения ультразвуковых колебаний врезистивных элементах 1 и 2 окажутся одинаковыми. Вследствие равенстватемператур резистивных элементов 1 З 5и 2 будут равными тепловые мощности,рассеиваемые в этих элементах контролируемым и опорным напряжениями,т.е.4013 Р Л1 йаИз последнего равенства можно заключить, что при й, = Е Ц = 0Изменение температуры окружающей среды вызывает одинаковые изменения температуры резистивных элементов 1 и 2 и поэтому не влияет на результат измерения.Таким образом, по величине опорно-. го напряжения можно определить действующее значение контролируемого напряжения.При реализации предложенного способа приемники ультразвуковых коле 55 баний выполняют из неэлектропроводного материала, например из кварца, причем достаточно больших размеров,чтобы паразитная емкость между элект;родами возбудителей, приемников ирезистивными элементами была мала,Увеличение размеров возбудителей иприемников ультразвуковых колебанийне отражается на чувствительности,обеспечиваемой предлагаемым способом измерения.Однако при этом исключается погрешность из-за наличия паразитнойемкости между резистивным элементоми чувствительным блоком,При осуществлении предложенногоспособа ультразвуковая волна распространяется по всему объему резистивного элемента, поэтому скорость распространения волны зависитот интегрального значения температуры резистивного элемента. В связи с этимнеравномерный разогрев резистивногоэлемента в его отдельных точкахвследствие эффектов Пельтье и Томсонане приводит к погрешности контроляэлектрических напряжений, содержащих переменную и постоянную составляющую.Таким образом, предложенный способ позволяет повысить точность измерения действующего значения напряжения .с искаженной формы кривой, при"цем в широком частотном диапазоне.формула изобретения1, Способ измерения действующего значения напряжения, основанный на преобразовании контролируемого и опорного напряжений в изменения температуры резистивных элементов, регулирования опорного напряжения и фиксации искомого действующего значения по величине опорного напряжения после окончания процесса регулирования, о т л и ц а ю щ и й с я тем, цто, с целью повышения точности измерения в широком частотном диапазоне контролируемого напряжения, в резистивных элементах возбуждают ультразвуковые колебания, определяют разность скоростей распространения ультразвуковых колебаний и,прекращают регулирование опорного напряжения по достижении указанной разностью нулевого знацения.2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, цто разность скорос" тей распространения ультразвуковых колебаний в резистивных элементах определяют по сдвигу фаз между ними.Составитель Л. Морозовктор А. Козориз Техред М. Гергель Корректор М. ШарошиТираж 719рственного комобретений и отЖ, Раушска э 2131/28ВПИИПИ Г Подписитета СССРкрытийя наб д е делам и Москва 4/ 130 ектная,П "Патент", г. Ужгород, ул Филиа 7 918866 8Способ по п.1, о т л и ч а ю- колебаний в резистивных элементахщ и й с я тем, что разность скорос- определяют по отношению их частот,тей распространения ультразвуковыхколебаний в резистивных элементах Источники инФормации,определяют по разности времен распро принятые во внимание при экспертизестранения. 1,Патент ФРГ Ю 1814520, кл, 21 е 19/02,Способ по и.1, о т л и ч а ю - 1970.щ и й с я тем, что разность скорос. Патент США Ю 32 1663, кл,324-99,тей распространения ультразвуковых 1965.