Компенсационно-мостовое измерительное устройство

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оь 957117 Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(51)М. Кд. с присоединением заявки (23 ) Приорнтет С 01 Р 17/10 Государственный комитет Опубликовано 07. 09. 82 Бюллетень 33 по делам изаоретеиий и открытий(53) УДК 621. 317. .733(088.8) Дата опубликования описания 07. 09.821Изобретение относится к электро- измерительной технике и предназначено для измерения составляющих комплексного сопротивления.Известна измерительная цепь, содержащая генератор гармонического сигнала, выходные зажимы которого подключены к диагонали питания моста, образованного двумя ветвями, одна из которых составлена из последовательно соединенных измеряемого комплексного сопротивления и образцового элемента, одйородного одйой из составляющих измеряемого комплексногосопротивления, а вторая - из последовательно соединенных образцового комплексного сопротивления и второго образцового элемента, од" нородного образцовому элементу первой ветви 11. Информация, получаемая с описанной измерительной цепи, позволяет формировать раздельно и одновременно регулирующие воздействия, однакоона обладает низкой помехозащищенностью, обусловленной возможностью,заземления одной из четырех вершинмоста, кроме того,.довольно сложновыполнить компенсацию паразитных параметров моста и подводящих прово-довИзвестна компенсационно-мостовая то измерительная цепь, содержащая генератор гармонического сигнала, подключенный к первичной обмотке трансформатора напряжения, начало первой и конец второй вторичных обмоток кот 5 торого пддсоединены к общей шине, асвободные зажимы вторичных обмоток трансформатора напряжения соединены с первыми зажимами соответственно измеряемого и образцового комплекс 2 о ных двухполюсников, свободные зажимы которых подключены соответствен" но через первую и вторую включенные встречно первичные обмотки компара(г) 3тора токов к общей шине, вторичнаяобмотка компаратора токов подсоединена к выходу измерительной цепи 2 .Недостатком известной измерительной цепи является невозможность5формирования регулирующих воздействий для раздельного и одновременного уравновешивания по составляющимпри последовательяой схеме замещения комплексного сопротивления, что 1 Оувеличивает время уравновешивания.Целью изобретения является уменьшение времени уравновешивания измерительной цепи путем раздельного иодновременного формирования регулирующих воздействий по составляющим измеряемого комплексного сопротивления при любой. схеме замещения последнего,Поставленная цель достигается тем, 20что в компенсационно-мостовое измерительное устройство, содержащее генератор переменного сигнала, подключенный к первичной обмотке трансформатора напряжения, начало первой и конец второй вторичных обмоток которого подсоединены к общей шине, а свободные зажимы вторичных обмоток трансформатора напряжения соединены спервыми зажимами соответственно из- З 0меряемого и образцового комплексныхдвухполюсников, свободный зажим измеряемого (образцового)комплексногосопротивления подключен через первичную обмотку трансформатора тока кобщей шине, вторичная обмотка трансформатора тока подсоединена к выходу измерительной цепи, введен второйтрансформатор тока, причем свободныйзажим образцового (измеряемого) комплексного двухполюсника соединен через первичную обмотку второго транс-форматора тока с общей шиной, вторичная обмотка второго трансформаторатока подсоединена к второму выходуизмерительной цепи,Введение трансформатора тока позволяет, используя выходные напряжения трансформаторов тока, формировать регулирующие воздеиствия дляч 50 уравновешивания по составляющим комплексного сопротивления при любой схеме замещения раздельно и одновременно,На фиг. 1 приведена функциональ ная схема измерительной цепи; нафиг. 2 - векторная диаграмма, пояо няющая процесс уравновешивания ком. 4пенсационно-мостовой измерительной цепи.Измерительная цепь содержит генератор 1 переменного сигнала, трансформатор 2 напряжения с обмотками 3,4 и 5, измеряемое комплексное сопротивление 6, образцовое комплексное сопротивление 7 и два трансформатора 8 и 9 тока.На векторной диаграмме совмещены векторная диаграмма напряжений и векторная диаграмма токов и обозначено:аЬ - напряжение питания контура, содержащего, например, измеряемое комплексное сопротивление;аГ - напряжение питания контура, содержащего, например, образцовое комплексное сопротивление;ав,ап - падения напряжения на активной составляющей соответственно измеряемого и образцового комплексных сопротивлений;вд,пд - падения напряжения на реактивной составляющей соответственно измеряемого и образцового комплексных сопротивлений;ас - вектор напряжения, пропорциональный току 1 текущему через измеряемое комплексное сопротивление 6;ад - вектор напряжения, пропор- . циональный току 1, текущему через образцовое комплексное сопротивление 7;сд - вектор напряжения небаланса, пропорциональный разности токов Ы, Р,- траектории пвремещения точек с и д при изменении соответственно, активной и реактивной составляющей комплексного сопротивления. Траектории перемещения точек с и д при изменении реактивных параметров измерительной цепи можно описать как Е/й(1)1+2 еа при изменении активного параметра- как где Е - ЭДС плеча питания контура;К Х " активная и реактивная составляющие комплексного сопротивления;" 2 иф- модуль и фаза комплексного сопротивления, что соответствует окружностям с диаметрами 6Использование предлагаемой компенсационно-мостовой измерительной цепи позволяет повысить быстродействие измерения составляющих комплексного сопротивления двухполюсника (различных емкостных и индуктивных датчиков), что особенно важно при разработке АСУТП.В соответствии с обобщенными обозначениями мостовых измерительных цепей эти окружности принято называтьсоответственнои РОчевидно, что условием кваэиравновесия компенсационно-мостовой измерительной цепи по какой"либо составляющей комплексного сопротивленияявляется равенство диаметров составляющих окружностей,Например,ор,= ор (5 У- условие равновесия по реактивной составляющей комплексного сопротивления, а равенствоО ОУ ( )- условие квазиравновесия по активной составляющей комплексного сопротивления.Используя различные способы конс-.татации выхода точек с и д на ту илииную окружность, можно формироватьрегулирующие воздействия по составляющим комплексного сопротивленияраздельно и одновременно.Конкретно в измерительных цепяхуравновешивание представляет собойпроцесс сравнения соотношений напряжений ас, ад и сд, снимаемых странсформаторов токов 8 и 9 по вышеупомянутым алгоритмам с последующейкоммутацией образцовых элементовкомплексного сопротивления 7.Отсчет измеряемого комплексногосопротивления производится послеуравновешивания из условий (5) и (6)в виде аЬР.- - Рд; т =, - ,Га;14 аЬ, %1К =К - .1-В;ХХх ау о Ц фа 1 Ж 22 где Ии Я 2 - количества витков вторичных обмоток соответственно 1 и 5трансформатора 2 напряжения. 1 о формула изобретения Компенсационно-мостовое измерительное устройство, содержащее гене 15 ратор переменного сигнала, подключенный к первичной обмотке трансформатора напряжения, начало первой иконец второй вторичных обмоток которого подсоединены к обшей шине, а2 о свободные зажимы вторичных обмотоктрансформатора напряжения соединеныс первыми зажимами соответственноизмеряемого и образцового комплексных двухполюсников, свободный зажим25 измеряемого (образцового)комплексного сопротивления подключен церезпервицную обмотку трансформатора то.ка к общей шине,. вторичная обмоткатрансформатора тока подсоединена кзО выходу измерительной цепи, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюуменьшения времени уравновешиванияизмерительной цепи путем раздельногои одновременного формирования регули 35рующих воздействий по составляющимизмеряемого комплексного сопротивления при любой схеме замещения последнего, в него введен второй трансформатор тока, причем свободный зажим образцового (измеряемого) комплексного двухполюсника соединен черезпервичную обмотку второго трансфор"матора тока с общей шиной, вторичнаяобмотка второго трансформатора тока45подсоединена к второму выходу измерительной цепи.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Карандеев К. В. Специальныеыметоды электрических измерении. М.-Л50Госэнергоиздат, 19632. Трансформаторные измерительныемосты. По общей ред. К. Б. Карандеева. М., "Энергия", 1970957117 Составитель В. СеменчукТехред И.Гергель Корре Редактою Волков Шаров Заказ 6591/ филиал ППП "Патент", г. Ужгород Проектн Тираж .717 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5