Способ измерения синусоидального напряжения и устройство для его осуществления

(71) Читинский политехнический институт(56) 1. Электрические измерения. Под ред. Е.Г. Шрамкова. "Высшая шко - ла", 1972, с. 260, рис. 14.10.2. Авторское свидетельство СССР Ф 789773, кл . С 01 К 9/00. 1980. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СИНУСО ГО НАПРЯЖЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1. Способ измерения синусоидапьного напряжения, заключающийся в формировании образцового напряжения и сравнении образцового и измеряемого напряжений, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, е целью повышения точности измерений, образцовое напряжение формируют прямоугольной формы типа меандр, при этом синхронизируют его с измеряемым напряжением, устанавливают измеряемое и образцовое напряжения в квадратуре и суммируют их, деля образцовое напряжение, если его амплитуда больше амплитуды измеряемого напряжения, или деля измеряемое напряжение, если его амплитуда больше амплитуды образцового, уста-: навливают разность фаз между измеряемым и суммарным напряжениями равной ИДАЛЬНО ЕГОе ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ заданной, по которой с учетом значения коэффициента деления судят об амплитуде измеряемого напряжения.2. Устройство для измерения синусоидапьного напряжения, содержащее формирователь образцового напряжения, фазовращатель, регулируемый делитель напряжения, выход которогоодключен к первому входу сумматора, первый переключатель, индикатор-фазометр и входную клемму, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что в него введен второй, переключатель, первый выход которого подключен к второму входу сумматора, второй выход - к входу делителя напряжения, объеди- Фе ненные первый и четвертый,входы подключены к выходу формирователя образцового напряжения, а объединенные второй и третий входы - к входной клемме устройства, к которой подключены также вход фазовращателя и первый вход индикатора-фазометра, второй вход которого подключен к выходу фазовращателя и входу формирователя образцового напряжения, при этом выход сумматора подключен к одной из клемм первого переключателя3. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в качестве формирователя образцового напряжения используется преобразователь постоянного напряжения в переменное,имер, импульсное напряжение типандрИзобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано для точного измерениявеличины синусоидального напряжениякомпенсационным способом, 5Известен способ измерения синусоидального напряжения, заключающийсяв том, что измеряемое напряжение сравнивают с образцовым капиброванным,поочередно изменяют фазу и амплитуду калиброванного напряжения до выполнения условий установления калиброванного напряжения в противофазеизмеряемому и установления равенстваих амплитуд, после чего по амплитуде 15и фазе кабибраванного напряжениясудят об амплитуде и фазе измеряемого.Известно устройство для измерения, синусоидального напряжения, содержащее последовательно соединенные реостат, калиброванные регулируемый делительнапряжения с выводами, ампер. метр.и фазорегулятор с калиброванной шкалой, на вход которого подключен источник переменного напряженияпитания, выводы делителя напряженияравновесия подключены к входнымламмам устройства Ц ,Недостатками способа и устройстваявляются невысокая точность, обусловленная погрешностями установкиФаз и амплитуд, неравенством частоти неидентичноствю формы сравниваемых напряжений, а также низкое быст 35родействие процесса измерения, обусловленное большим количеством операций поочередного уравновешиванияфаз и амплитуд сравниваеьых напряжений.40Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ измерения синусоидальногонапряжения, заключающийся в том, чтомежду сравниваемыми измеряемым и образцовым калиброванным напряжениемустанавливают фазу ф = - вычитаЙют из измеряемого напряжения калиброванное, изменяют амплитуду калиб-.рованного напряжения и в момент,когда разность фаз между измеряеьмм50и калиброванным напряжениями достигЪнет М в , судят об амплитуде измеряемого напряжения по амплитуде калиброванного.55Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для измерения синусоидального напряжения, содержащеесумматор алгебраического сложения,один вход которого подключен к входной клемме, а второй вход через фаэовращатель и регулируемый делительнапряжения подключен к формирователюобразцового напряжения, индикаторфазометр, переключатель, первый контакт которого подключен к входу сумматора, второй - к одному из входовиндикатора, третий - к выходу сумматора, четвертый и шестой - к второму входу индикатора-фазометра 21 .Недостатками способа и устройства является невысокая точность,обусловленная погрешностяьы установки фаз и амплитуд, неравенством частот и неидентичностью Формысравниваемых напряжений, а такжепогрешностью формг рования образцового напряжения.Цель изобретения - повышение точности, иэ мер ений,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу измерениясинусоидального напряжения, заключающемуся в Формировании образцовогонапряжения и сравнении образцовогоы измеряемого напряжений, образцовоенапряжение формируют прямоугольнойформы типа меандр, при этом синхронизируют его с измеряемым напряжени -ем, устанавливают измеряемое и образцовое напряжения в квадратуре и суммируют их, деля образцовое напряжение, если его амплитуда больше амплитуды измеряемого напряження, илиделя измеряемое напряжение, еслиего амплитуда больше амплитуды об-разцового, устанавливают разностьФаз между измеряемым и суммарнымнапряжениями равной заданной, покоторой с учетом значения коэффициента деления судят об амплитудеизмеряемого напряжения . Поставленная цель достигается также тем, что в устройство дпя измерения синусоидального напряжения, содержащее. формирователь образцового напряжения, Фазовращатель,р егулируемый делигель напряжения,выход которого подключен к первому входу сумматора, первый перекнючатель, индикатор-фазометр и.входнуюклемму, введен второй переключатель,первый выход которого подключен квторому входу сумматора, второйвыход - к входу делителя напряжения,3 1130объединенные первый и четвертый входыподключены к выходу формирователя1 образцового напряжения, а объединенные второй и третий входы в .квходной системе устройства, к которойподключены также вход фазовращателяи первый вход индикатора-фазометра,второй вход которого подключен к выходу фазовращателя и входу формирователя образцового напряжения, при 10этом выход сумматора подключен к одной из клемм первого переключателя.В качестве формирователя образцо-.вого напряжения используется преобразователь постоянного напряжения впеременное, например, импульсное на-.пряжение типа меандрНа фиг. 1 приведены диаграммы-напряжений, поясняющие предлагаемыйспособ измерения; на фиг, 2 - функциональная схема устройства для реализации способа,Способ осуществляется следующимобразом.Пусть измеряемое напряжение естьЧ=Б,впы (1 ,Сдвинем это напряжение с помощьюфазовращателя на=-, и сформируем2импульсы прямоугольного напряжениятипа меандр с той же частотой и,что и измеряемое. На фиг. 1 видно, что измеряемоенапряжение переходит через нулевоезначение снизу вверх при Мх = О, 27,сверху вниз при К =7, Зн 35а прямоугольное сдвинуто на 90 , соаответственно при и /2, 5 н/2 и приЗЯ/2, 7 в/2. .Суммарное же напряжение И-=П+11 зт (2) переходит вверхи вниз через нулевые значения в 40моменты 11 =агсвп "эт, (3), что неитрудно показать, используя уравнение (2) при условии 0.=0.Соотношение (3) можно принципи-. 45ально принять любым в областиОсц, /0 с 1, т.е. Осср с 90, Значит уравнение (3) имеет смысл лишьпри Пзщв Пз при 0Пх 19всегда, т,е. в этом случае получаем 50импульсное напряжение, у котороговместо плоской части будет часть,модулированная синусоидой,нужно выбирать в промежутке1/3-2/3 от диапазона 0-.90, учитывая, что измерения будут не точны.а) при (1) близким к 0 из-за ма.олости угла; 806 4б) при,(1 близким к 90 из-замалой крутизны функцйи при переходечерез нулевое значение и возможностипопадания в область Б,ъ 0. Необходимо также, чтобы значения Ц,и Обыли соизмеримы с единицеймасштаба, т.е. чтобы они были целымичислами, при этомвыражались вградусах без дольных частей (минут,секунд) . Всем этим условиям отвечает, например, з начениеи тп"хоп 2т.е.= Ъ/6. Следовательно, еслимы сравниваем измеряемое и образцовоенапряжения, то можем утверждать,что в момент, когда разность фазмежду ними достигнет значения (= 0/6, имеет место равенство 2 Б1 т . =Б =Б (4).Устройство для измерения синусоидального напряжения фиг. 2) содержит входную клемму 1, через фазовращатель 2 подключенную к входу формирователя 3 образцового напряжения,сумматор 4, первый вход которогоподключен к выходу регулируемого делителя 5 напряжения, первый и второйпереключатели 6 и 7 и индикатор-фазо. метр 8, выход фазовращателя подключен к входу переключателя 6, другойвход. которого подключен к выходу сумматора 4, а выход - к .второму входуиндикатора-фазометра 8, к первомувходу которого подключены входнаяклемма устройства, второч и третийвходы переключателя 7, первый и четвертый входы которого подкпючены квыходу формирователя 3, первый вьх эк второму входу сумматора 4, а второйвыход - к входу делителя 5.В качестве формирователя образцового напряжения используется преобразователь постоянного напряжЕния вимпульсное напряжение типа меандр,Устройство работает следующим образом.Установив переключатель 6 в положение 4 с помощью фазовращателя 2 добиваются, чтобы сдвиг фаэ между сигналами Пх и Б (с фаэовращателями) был Ц = 2/2 (контроль по фазометру 8). С помощью формирователя 3 формируются раз нополярные импульсы, прямоугольного напряжения с высоко- стабильной амплитудой Пг (суммар(тнный размах 0 =20,) и частотой И, равной частоте измеряемого сиг1130806 Рыбин Составител Техред М.Г ректор И, Зрдейи едактор Е. Лушнико сно ал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная каз 9 б 04/32 Тираж 710 П ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений ч открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. /5