Способ измерения амплитуды и формы импульсов высокого напряжения и устройство для его осуществления

=:ав., ТЕЛЬС АВТОРСКОМУ С ери- ольете- изме меряе их сиг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ И ФОРМЫ ИМПУЛЬСОВ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к иэм тельной технике и может быть исп зовано для измерения импульсных и пе ременных напряжений, Целью иэобр ния является повышение точности рения высоких напряжений. Предложенный способ заключается в следующем, Осуществляется модулирование из мого и образцового электрическ налов ячейкой Керра и затем сравнива 50 4 С О 1 К 13/40// С 01 К 15/ ют ихДля повышения точности вводится операция самокалибровки системы измерения, которая заключается в следующем, После преобразования образцового низковольтного импульса в цифровой код и восстановления его Формы осуществляется сравнение с Йормой исходного образцового импульса и определяется ошибка преобразования. В соответствии с выявленной ошибкой кор ректируют восстановленную после кодирования Аорму измеряемого импульса и сравнивают ее с йормой,образцового низкого напряжения, По результату сравнения определяют амплитуду имФ пульса высокого напряжения. Для дос" тижения цели в устройство, содержащее источник 1 монохроматического излучения, светоделитель 2, поляризатор С 3, ячейки 4 Керра, источники 5 и 6 измеряемого высокого и образцового низкого напряжения, собирающую линзу 8, фотоприемник 9, конденсаторы 23 и24, введены анализатор 7, дифференциатор 10, элемент 11 задержки, аналого-цифровой преобразователь 12, регистр 13, оперативные запоминающие 1267262элементы 14 и 19, ЭВМ 15, блок 16 формирования и синхронизации импульсов, логические элементы 17, 18 ИЛИ, счетчики 20 и 21. 2 с.п. ф-лы, 3 ил, Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения импульсных и переменных напряжений, а также для ввода вЭВМ и обработки информации,представленной световыми сигналами,полученными с модуляторов оптическогоизлученияЦель изобретения - повышение точности измерения высоких напряжений(ВН) эа счет возможности измеренияформы импульса ВН и осуществления самокалибровки измерительной системы,На Фиг,1 изображено устройство дляреализации предлагаемого способа; нафиг,2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг,3 - алгоритм работы ЭВМ,Устройство содержит источник 1 монохроматического излучения, светоделитель 2, поляризатор 3, ячейку 4Керра, источник 5 измеряемого ВН, источник 6 образцового низкого напряжения (НН), анализатор 7, собирающуюлинзу 8, фотоприемник 9, дифференциатор 10, элемент 11 задержки, аналогоцифровой преобразователь АЦП) 12,регистр 13, первый 14 оперативный запоминающий элемент (ОЗЭ), ЭВМ 15,блок 16 Формирования и синхронизацииимпульсов, логические элементы ИЛИ17 и 18, второй ОЗЭ 19, первый 20 ивторой 21 счетчики и генератор 22счетных импульсов.В оптическом тракте последовательно друг за другом установлены: источник 1 монохроматического излучения,светоделитель 2 поляризатор 3, ячейка 4 Керра с основным и дополнительным оптическими каналами, проходящимимежду обкладками плоскопараллельныхконденсаторов 23 и 24, подключенныек источникам 5 и 6 измеряемого ВН иобразцового НН, анализатор 7, собирающая линза 8 и фотоприемник 9, распо, ложенный в фокальной плоскости линзы.5105 20 2530 3540 Выход фотоприемника 9 подключен квходу дифференциатора 10 и элемента 11 задержки, выход которого подсоединен к входу АЦП 12, Выходы АЦЛ 12 подключены к информационным входам регистра 13, к выходам которого подсоединены информационные входы первого ОЗЭ 14, выходы которого подключены к информационным входам ЭВМ 15. Выход дифференциатора 10 соединен с первымвходом блока 16 формирования и синхронизации, второй н третий выходыкоторого через первые входы логических элементов ИЛИ 17 и 18 подключены к входам "Зались-чтение" ОЗЭ 14 и 19. Первый выход блока 16 формирования и синхронизации подключен к стробирующнм входам АЦП 12 и регистра 13, а также к счетному входу двоичного счетчика 20 экстремумов пропускания, Выходы счетчика 20 подключены к адресным входам ОЗЭ 14 и 19. Выход генератора 21 счетных импульсов подключен к второму входу блока 16 Формирования и синхронизации и счетному входу второго счетчика 21. Выходы счетчика 21 подсоединены к информационным входам,последовательно второго ОЗЭ 19и ЭВМ 15. При этом управляющие импульсы из ЭВМ 15 подаются к входам установки нуля счетчиков 20 и 21, запуска источников 6 и 5 образцового НН, измеряемого ВН, и генератора 22 счетных импульсов и на вторые входы логических элементов ИЛИ 17 и 18,Устройство работает следующим образом.В ЭВМ вводятся значение полуволнового напряжения низковольтной частиячейки Керра, коэффициент трансформации и исходные данные об образцовом низковольтном импульсе. По командам, поступающим из ЭВМ 15, первый 20 и второй 21 счетчики устанавливаются 45 в нулевое состояние, Запускается генератор 22 счетных импульсов и вклю7262 измеряемого импульса осуществляется аналогично. Параллельно процессу преобразования измеряемого импульса осуществляется обработка данных об обра зцовом импульсе, сравнение с исходнымимпульсом и корректировкаПосле .завершения данного процесса данные, записанные в ОЗЭ 14 и 19, об измеряемом импульсе переписываются в ЭВМ 15, 10 осуществляется обработка данных сучетом корректировки и восстанавливается форма и амплитуда измеряемого импульса, осуществляется его сравнение с образцовым, определяется разница по амплитуде между импульсами в известные моменты времени, Измеряемый импульс нормируется и результат измерения выводится на устройства отображения, Значение измеряемого ВН опре деляется по выражению: жение жение.Г 1,одное онденс ктродо сстояние воре,конденсато межэле плоском к1 - длина элера; электрика,нкцией В - постояннзаполняющостоянная В я Керра его яче вляетровф 0 ующих параме Г(Е, и, Т),5 диэлектрическдиэлектрикаломпения,относительна проницаемоси - показательТ - температура 3 126чается источник 6 образцового НН, Лучсвета от источника 1 монохроматического излучения формируется светоделителем 2 в два параллельных пучка,Эти пучки проходят через поляризатор3, который позволяет установить исходную поляризацию света относительнонаправления приложенных электрическихполей, а затем через диэлектрическуюжидкость, заполняющую ячейку 4 Керра. Луч, прошедший через конденсатор24, модулируется образцовым напряжением, проходит анализатор 7 и линзу 8и попадает на фотоприемник 9, которыйпреобразует в электрический сигналмодулированный образцовым напряжением .оптический сигнал, Сигнал с выходафотоприемника 9 одновременно подаетсяна входы дифференциатора 10 и элемента 11 задержки, в котором задерживается на время, необходимое для формирования импульсов стробирования изаписей. Выход элемента 11 задержкиподключен к входу АЦП 12, которыйпреобразует аналоговый сигнал с выхо.да фотоприемника 9 в цифровой код.Выход дифференциатора 10 подключен квходу блока 16 формирования и синхронизации, в котором вырабатываются импульсы управления записей Б Бз,ОЗЭ 14 и 19 и импульсы стробированияУ АЦП 12 и регистра 13, Количествостроб-импульсов соответствует числуэкстремумов и подсчитывается счетчиком 20.По фронтам сформированных в блоке16 строб-импульсов Б осуществляетсясъем информации с АЦП 12 и запись параллельным кодом информации в регистре 13, а по срезам этих импульсовсдвиг информации в регистр. Сформированным по срезу строб-импульса импульсом У, через элемент ИЛИ 17 осуществляется запись данной информацииоб экстремумах амплитуды в ОЗЭ 14,адресные входы которого управляютсявыходами счетчика 20,ИнФормация о времени наступленияэкстремумов снимается по фронтам импульсов П 2, сформированных в блоке16 из фронтов строб-импульсов О изаписывается в ОЗЭ 19 в паузе междусчетными импульсами. График, поясняющий принцип работы, показан на фиг.2Этот процесс продолжается до окончания образцового импульса, после чего данные, записанные в ОЗЭ 14 и 19переписываются в ЭВМ 15 и запускаетсяисточник 5. Процесс преобразования Я = зп 2 - Ж/и ) или где Б - мгновенное значение измеряемого ВН;1/1 - относительная интенсивностьпотока, зафиксированная фо топриемником,и = 0,1,2,3К - число экстремумовпропускания;У - полуволновое напряячейки, т.е. напря З 5 которое необходимо приложить к ячейкедля получения первого экстремума пропускания светового луча.Напряжение Ц является постояннойвеличиной для конкретной ячейки и опФ 0 ределяется параметрами заполнителя игеометрией конденсатора ячейки Керра,.т.е.О =й/В (3)1267262 Ьскими каналами, проходящими между обкладками плоскопараллельных конденсаторов, подключенных к источнику изме- а ряемого высокого напряжения и источ нику образцового низкого напряжения, ,собирающую линзу, Аотоприемник, расположенный в Аокальной плоскости 5Параметры Я, п, Т не являются независимыми.Предлагаемое устройство измеряет амплитуду и Аорму импульсного сигнал ВН, осуществляет самоповерку и калиб ровку измерительной системы. С уче-. том того, что оптико-электронные измерительные устройства устанавливают связь между измеряемой величиной и Физическими константами активных ве О ществ, причем в основе указанной связи лежат Аундаментальные физические процессы, появляется возможность использования таких измерителей в качестве рабочего эталона высокого напря жения, Кроме того, уменьшается время измерения и обработки результатов измерения. Формула изобретения 1. Способ измерения амплитуды иформы импульсов высокого напряженияпри помощи поля образцового низкогонапряжения, содержащий модулированиеизмеряемого и образцового электрических сигналов ячейкой Керра и сравнение сигналов, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностиизмерения, в процесс измерения вводится операция самокалибровки системы измерения, заключающаяся в том,что образцовый низковольтный импульсв реальном масштабе времени преобразуют в цифровой код, восстанавливают35его форму и сравнивают с Формой исходного образцового импульса, па результатам сравнения сигналов выявляют ошибку преобразования, измеряемыйимпульс высокого напряжения преобра 40зуют в цифровой код, восстанавливаютего Аорму, корректируют в соответствии с выявленной ошибкой, сравниваютоткорректированную Аорму импульса высокого напряжения с формой образцового низкого напряжения и по результатусравнения определяют амттлитуду импульса высокого напряжения,2, Устройство для измерения амплитуды и Формы импульсов высокого напряжения, содержащее последовательносоединенные источник монохроматичес"кого излучения, светоделитель, поляризатор, ячейку Керра с двумя оптичелинзы, отличающееся тем,что, с целью повышения точности измерения, между ячейкой Керра и линзойустановлен анализатор, а также введены аналого-циФровой преобразователь,регистр, два оперативных запоминающихэлемента, дифференциатор, ЭВМ, двасчетчика, генератор счетных импульсов, блок Формирования и синхронизации, два логических элемента ИЛИ иэлемент задержки, вход которого подключен к выходу Аотоприемника и входудифференциатора, выход элемента задержки подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, выходы которогосоединены с информационными входамипоследовательно соединенных регистра,первого оперативного запоминающегоэлемента и ЭВМ, выход дифференциаторасоединен с первым входом блока Формирования и синхронизации, первый выходкоторого подключен к стробирующимвходам аналого-цифрового преобразователя и регистра, а также к счетномувходу первого двоичного счетчика, выходы которого соединены с адреснымивходами первого и второго оперативныхзапоминающих элементов, второй и третий выходы блоков формирования и синхронизации через первые входы логических элементов ИЛИ соединены с входами "Запись-чтение" первого и второгооперативных запоминающих элементовсоответственно, выход генераторасчетных импульсов соединен с вторымвходом блока Формирования и синхронизации и счетным входом второго счетчика, выходы которого подключены кинформационным входам последовательносоединенных второго оперативного запоминающего элемента и ЭВМ. пои этомвходы установки нуля счетчиков и запуска генераторов образцового низкого, измеряемого высокого напряженияи счетных импульсов, вторые входы логических элементов,ИЛИ соединены суправляющими выходами ЭВМ.1267262 Составитель Техред Д.Ол Редактор Л.Пчелинская Тирах 728арственного комитетизобретений и открыта, Ж, Раушская н писно СССР город, ул. Проектная роизводственно-полиграфическое предприятие Заказ 5766/40 ВНИИПИ Госуд по делам 113035, Москв