Способ измерения относительной разности амплитуд двух гармонических напряжений

 

Изобретение относится к измерительной технике и автоматике. Цель изобретения - повышение быстродействия за счет исключения операции многократной настройки коэффициента передачи измерительного канала Способ измерения реализует следующую совокупность операций. Измерение выполняется в течение двух равных интервалов времени, В течение первого интервала осуществляется интегрирование первого напряжения, которое предварительно было преобразовано в постоянное напряжение. В конце первого интервала времени результат интегрирования запоминают. В течение второго интервала времени интегрируют второе напряжение которое также предварительно преобразовано в постоянное. Текущее значение интегрируемого напряжения сравнивают со значением интегрированного напряжения , запомненного после первого интервала времени. При совпадении их амплитуд определяют интервал времени между этим моментом и мо ментом времени, соответствующим окончанию второго интервала времени. По полученному значению судят о значении измеряемого параметра. 2 ил. « (Л с

32287 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 5 С 01 R 19/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И A ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕтейьстВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И .ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4374215/21 (22) .04.01.88 (46) 07. 05,92. Бюл. Г 17 (75) И.М.Бучма и П.И. Бучма (53) 621,317 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Г 1465791, кл, G 01 В. 19/10, 1986, Авторское свидетельство СССР 1348741, кл. С 01 R 19/10, 1986, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ

РАЗНОСТИ АМПЛИТУД ДВУХ ГАРМОНИЧЕСКИХ

НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и автоматике, Цель изобретения — повышение быстродействия за счет исключения операции многократной настройки коэффициента передачи измерительного канала. Способ измерения реализует следующую совокупность операций, Измерение выполняется в течение двух равных инИзобретение относится к измери тельной технике и автоматике, может быть использовано, в частности, при измерении малых разностей амплитуд двух напряжений и токов в мостах переменного тока, а также в геофизических системах, предназначенных для поиска и разведки рудных месторождений полезных ископаемых по методике эллиптически поляризованного поля, Цель изобретения - уменьшение времени измерения.

На фиг.1 представлена схема уст-. ройства, реализующего данный способ на фиг,2 - временная диаграмма его работы, 2 тервалов времени, В течение первого интервала осуществляется интегрирование первого напряжения, которое предварительно было преобразовано в постоянное напряжение, В конце перcoro интервала времени результат интегрирования запоминают. В течение второго интервала времени интегрируют второе напряжение которое также предварительно преобразовано в постоянное. Текущее значение интегрируемого напряжения сравнивают со значением интегрированного напряжения, запомненного после первого интервала времени, При совпадении их амплитуд определяют интервал времени между этим моментом и мо" ментом времени, соответствующим окончанию второго интервала времени.

По полученному значению судят о значении измеряемого параметра. 2 ил, Устройство содержит управляемый коммутатор 1, первый и второй информационные входы которого являются входами устройства, а его выход через последовательно соединенные блок

2 усиления и блок 3 детектирования соединен с входом инвертора 4 и первым информационным входом второго управляемого коммутатора 5, второй вход которого подключен к выходу инвертора 4, а выход к входу интегратора 6-, выход которого подключен к входу компаратора 7, второй вход ко" торого соелинен с общей шиной, выход генератора 8 соединен с входом делителя 9 частоты и информационным вхо32287

К, Кд 11„ и«, t б. л

К у К К 1: л (1) 3 .17 дом управляемого ключа 10, выход ко-торого подключен к счетному входу счетчика 11, выходы которого соединены с соответствующими входами запоминающего регистра 12, выход дели- ° теля 9 частоты через счетный триггер 13 соединен с управляющими входами,первого и второго управляемых коммутаторов 1 и 5, а также с S-входом

RS-триггера 14, прямой выход которого подключен к входу блокировки интегратора 6, а инверсный выход через первый одновибратор 15 поступает на вход сброса в "0" счетчика 11, выход компаратора 7 соединен с входом установки в "0" регистра 12, входом управления ключа 10 и через второй одновибратор 16 подключен к R-входу

RS-триггера 14, Устройство работает следующим образом, Входные. напряжения (фиг.2а) поступают на соответствующие входы коммутатора l. Тактовые импульсы (фиг,2б) с выхода генератора 8 одновременно поступают на вход делителя частоты 9 и на вход управляемого ключа 10, С выхода делителя 9 частоты импульсы

l/ поступают на вход счетного триггера

13, на выходе которого Формируется последовател ьност ь импульсов (фиг, 2в), которая управляет работой первого 1 и второго 5 коммутаторов, а также пе-. редним фронтом выходного импульса

КВ-триггер 14 устанавливается в состояние логической единицы.

Определение относительной разности амплитуд двух входных напряжений осуществляется в два такта, определяемыми двумя полупериодами коммутации.

В первом такте (первом полупериоде коммутации), определяемом длительностью импульса последовательности на выходе счетного триггера 13 (фиг.2в), выходы коммутаторов l и 5 подключены к своим первым входам (положение показано на фиг, 1), Тогда на первый вход первого коммутатора 1 поступает гармонические напряжение

U (U2.(фиг,2г), которое после усиления в блоке 2 детектируется детектором 3, На выходе детектора 3 выделяется постоянная составляющая (фиг,2д), которая равна

Up< = К Ед U(, где К, V — соответственно коэффициент преобразования

4 усилителя 2 детектора. 3;

U — амплитуда входного сигнала Г .

Постоянное напряжение 11, через второй коммутатор 5 поступает на интегратор 6, Одновременно с приходом напряжения UA, на вход интегратора б с выхода RS-триггера. 14, который

rtepep,íèì Фронтом выходного импульса счетного триггера 13 устанавливается в состояние логической единицы, поступает импульс (фиг. 2е), разрешающий интегрирование сигнала

U, . Выходное напряжение интегратора 6 описывается выражением

2О где — постоянная времени интеграл тора б; время интегрирования, Время интегрирования напряжения

U>< определяется половиной периода

25 Т следования импульсов на выходе счетного триггера 13, т.е ° в момент

Т времени t = - напряжение на выходе

2 интегратора 6 (фиг,2ж) будет равно

ЗО i К, К Т б V

2 ф 1

В этот момент первый такт заканчивается, Выходы коммутаторов 1 и 5 отключаются от своих первых входов, З5 подключаются к вторым (нижним на фиг,l) входам и начинается второй такт преобразования, I

Во втором такте к второму входу

gg интегратора б подключается продетектированное детектором 3 и проинвертированное инвертором 4 напряжение

А2 А и Я щ где Кц - коэффициент передачи инвертора, Поэтому выходное напряжение интегратора 6 (фиг. 2ж) начинает уменьшаться, закон уменьшения напряжения щ на интеграторе 6 можно прер,ставить выражением: .

Через какое-то время t от начала второго такта напряжение 1 <(t) станет равным нулю. В этот момент сработает компаратор 7 и по передне1732287

t — — — t а 2 1Ф

Т

2 1 Й

Отсюда

Т U< Т

=-(1- — ) =2 Ug 2

0г-U< (5)

Ug учетом (5) на1у

2 .f (2) 5 му фронту его выходного импульса (фиг.2и) второй одновибратор 16 сформирует короткий импульс, поступающий на R-вход RS-триггера 149 устанавливая его в положение логического нуля, который прекращает работу интегратора 6, Одновременно с этим импульс уровня логической единицы с инверсного выхода RS-триггера

14 подается на первый одновибратор

15, который формирует по переднему фронту входного импульса короткий импульс, сбрасывающий счетчик 11 в начальное нулевое состояние. Выходной импульс компаратора 7 также по" ступает на управляющий вход управляемого ключа 10 разрешая прохождение импульсов от тактового генератора 8 на вход счетчика 11, который в течение времени t от момента времени

tI и до окончания второго такта (второго полупериода коммутации) подсчитывает количество тактовых импульсов Ny. В момент окончания второго такта коммутаторы 1 и 5 подключаются к своим первым входам, на выходе

RS.-триггера 14 возникает импульс уровня логической единицы, который разрешает работу интегратора 6. Тогда компаратор 7 устанавливается в нулевое состояние. При этом запрещается прохождение тактовых импульсов на вход счетчика 11, а цифровой код количества импульсов N< прошедших на счетчик 11, переписывается в регистр 12. В дальнейшем цикл преобразования продолжается.

Интервал времени t в течение которого подсчитывались импульсы счетчиком 11, определяется через количество импульсов Ny где 1: - частота тактовых импульсов.

В свою очередь интервал времени

t < равен где t< - время интегрирования во

5 втором полупериоде коммутации.

Интервал времени t можно on( ределить, приравняв нулю уравнение (1), Положив К „= 1, получаем

t0 т

1 (4)

2 U

Подставив (4) в (3), определим

Из выражения (2) с ходим

Т Ua-U<

N т

2Д х 2 . Бд.

Ф о р м у л а, и з о б р е т е н и я

Способ измерения от нос ител ь ной разности амплитуд двух гармонических напряжений, заключающийся в том, что последовательно в течение двух равных интервалов времени преобразуют измеряемые напряжения в постоянные напряжения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени измерения, полученные постоянные на35 пряжения последовательно интегрируют, причем в течение первого интервала времени интегрируют меньшее по значению постоянное напряжение, полученный результат запоминают, второе

40 постоянное напряжение интегрируют до момента, когда текущее значение будет равно запомненному, измеряют интервал времени между этим моментом и моментом окончания второго интер45 вала, значение которого пропорционально относительной разности амплитуд двух гармонических напряжений, 1732287 д, ед

Риз,2

Редактор В.Бугренкова

Заказ 1581 Тираж Подписное

SHHHIM Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, удт. Гагарина, 101 . 0

У

Составитель A,Koìèññàðîâ

Техред А.Кравчук Корректор С.Шекмар