Компенсационное устройство для измерения параметров четырехполюсников

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (») 478257

Ф ") (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено22.12 72 (21) 1861065/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано25.07.75, Бюллетень № 27 (45) Дата опубликования описания 2>О1 76 (51) М. Кл.

С 01 т 17/06

Государственный иомнтет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК621.317 (088.8) (72) Автор изобретения

Э. С. Клибанов (71) Заявитель

Ленинградский гидрометеорологический институт (54) КОМПЕНСАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ЧЕТЫ РЕХПОЛЮСН ИКОВ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для определения амплитудно- и фазо-частотных характеристик четырехполюсников и их погрешностейй.

;Известные устройства для измерения параметров четырехполюсников, с одержащие устройство выработки модулированного сигнала, устройство компенсации, устройство сравнения двух напряжений и устройство автоматического управления работают на принципе сравнения исходного испытательного сигнала с сигналом, претерпевшим нелинейные и другие искажения в исследуемом четырехполюснике. С этой целью в них применяется испытательный сигнал, модулированный по любому закону и перекрывающий по амплитуде весь динамический диапазон входных напряжений от

0 до U) U вх. доп. исследуемого четырехполюсника. Устройство сравнения выделяет сигнал, огибающая которого характеризует нелинейные искажения исследуемого четырехполюсника. Устройство компенсации имеет коэффициент передачи, обратный по

2 размерности коэффициенту передачи исследуемого четырехполюсника.

Известные устройства характеризуются недостаточной точностью измерений и узким

5 эксплуатапиойным применением (с их помощью можно определить только амплитудные характеристики и их погрешности).

Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей устройства, Эта цель достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено включенным между магнитным компаратором и управляющим:устройством аналого-цифровым преобразователем, двумя формирователями квадратурной и синфазной составляющих напряжения и сумматором, своими входами подключенным к выходу формирователей, а выходом - к другому входу магнитного компаратора, причем первые входы формирователей связаны с соответствующими переключателями квадрантов, а вто рые — с выходами управляющего устройства.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Компенсационное устройство для определения амплитудно- и фазо-частотных характеристик четырехполюсников содержит источник испытательных сигналов 1, распределительный трансформатор 2, переключатели квадрантов 3, 4, фазоврашатель

5, переключатель измерений 6, формирователь квадратурной составляющей напряжения 7, формирователь синфазной составляющей напряжения 8, масштабный преобра зователь 9, сумматор 10, магнитный компаратор 111, устройство управления 12, аналого-цифровой преобразователь 13,,ре, гистрирующее устройство 14, исследуемый четырехполюсник 1 5.

Источник испытательных сигналов 1 позволяет получать напряжения любого вида и формы. С помощью распределительного трансформатора 2 напряжение источника сигнала подается по двум каналам,, канал урановешивания, измерительный канал.

B канал уравновешивания входят пере25 кллючатели квадрантов 3, 4, формирователь квадратурной составляющей напряжения 7, формирователь синфазной составляющей напряжения 8, сумматор 10, В измерительный канал входят фазовращатель 5, ЗО переключатель измерений 6, масштабный преобразователь 9, Переключатели 3, 4 позволяют переключением концов выходных обмоток распределительного трансформатора 2 получать компенсирующее напряжение в любом из четырех квадрантов. Формирователь квадратурной составляющей напряжения 7 о обеспечивает сдвиг напряжения на 90; одновременно позволяя менять амплитуду напряжения квадратурной составляющей, например, с помощью декадного делителя напряжений. Формирователь синфазчой составляющей напряжения 8 обеспечивает изменение по амплитуде напряжения син4 фазной. составляющей. На сумматоре 10 происходит сложение составляющих компенсирующего напряжения. Изменение амплитуды составляющих компенсирующего напряжения обеспечивает вращение его

50 вектора в выбранном квадранте. Фазовращатель 5 позволяет поворачивать вектор испытательного напряжения в измерительном канале на угол отличный от О, 90„ о ."80 и 270 . Это необходимо для того, чтобы при фазовых сдвигах в четырехполюснике, близких к О, 90, 180 или 270, о не осуществлять измерения при значениях м, ллитуды какой-либо из составляющих ! к мненсирующего "à"ï"ðëæåíèÿ, близких к 60 нулю, а выполнять измерения в середине заданного квадранта. Масштабный преобразователь 9 имеет коэффициент передачи„ обратный по размерности коэффициенту передачи четы ехполюсника, и позволяет получать ко ициент передачи звена: масштабный преобразователь — четырехполюсник равным 1 . При этом .достигается большая точность определеник .погрешности частотных характеристик. четырехполюсников

Переключатель измерений 6 позволяет перед каждым измерением на заданной часто- те осуществлять уравновешивание устройства с отключенным масштайным преобразователем и исследуемым четырехполюсником. В магнитном компараторе 11 проис- ходит компенсация магнитных .потоков, создаваемых, с одной стороны, напряжение измерительного канала. и, с другой сторо-, нь4:напряжением канала уравновешивания.

Аналого-цифровой преобразователь 13 преобразует нескомпенсированное напряжение в цифровой код, посредством которого устройство управления 1 2 по задан-, ной программе переключает амплитуды синфазной и квадратурной составляющих формирователях 7 и 8, доводя устройство до полного уравновешивания, Регистрирующее устройство 14 регистрирует результаты измерений.

Устройство работает следующим образом, Измерение характеристик осуществляется на фиксированных частотах с заданной амплитудой сигнала. На каждой фиксированной частоте измерение производится в три этапа:

1. Уравновешивание измерительной схемы без масштабного преобразователя и исследуемого четырехполюсника.

2. Измерение отклонения характеристик четырехполюсника от их номинального значения на указанной частоте, для .чего в измерительное устройство включаются масштабный преобразователь и исследуемый

I четырехполюсник, Предварительно на масштабном преобразователе устанавливается коэффициент передачи, обратный по величине и размерности номинальному коэффициенту передачи четырехполюсника.

3. Регистрация характеристик четырехполюсника, вычисление и регистрация погрешностей этих характеристик.

Уравновешивание измерительной схемы производится в следующей последовательности: переключатель измерений 6 устанав-. ливается в положение "1", фазовращатель

5 устанавливается в такое положение, чтобы вектор напряжения измерите а по o Kcll нала (с учетом сдвига фазы в ктырехцп478257 люснике) был приблизительно (точность не требуется) в середине квадранта, переклкьчатели Э, 4 устанавливаются в положение, соответствующее квадранту, в котором должен находиться вектор напряжения иеме5 рительного канала. Затем от источника испытательных сигналов 1 подается напряжение заданной амплитуды и частоты, которое с .помощью распределительного трансформатора 2 подается по трем цепям изме»

10 рительного канала и канала уравновешивания, С четвертой обмотки распределительного трансформатора это напряжение поступает на фазоврашатель 5. В фазовращате15

1ле 5 происходит сдвиг напряжения по фазе на некоторый угол и напряжение испытатель- ного сигнала подается на один из входов магнитного компаратора 11. На второй вход магнитного компаратора 11 поступа20 ет компенсирующее напряжение из канала уравновешивания, которое формируется в прямоугольных координатах с помощью формирователей синфазной 7 и квадратурной

8 составляющих и сумматора 10. Если

25 напряжения; поданные на входы магнитного компаратора 11, равны, то на выходе последнего отс тствует сигнал пекомпенсации и устройство переходит в режим из* мерения. Если напряжения не равны, то с

30 выхода магнитного компаратора снимается пекомпенсированный остаток напряжения, которое преобразуется аналого-цифровым преобразователем 13 в цифровой код. Информация о неуравновешенности измеритель35 ного устройства, заложенная в цифровом коде; запускает программу устройства управления 12, которое устанавливает формирожтели 7 и 8 в такое положение, при котором происходит максимальная ком40 пенсация в компараторе 1I.. При достиже нии компенсации устройство управления12 выключает программу уравновешивания.

Если из-за конечной величины дискретности компенсирующего напряжения невозможно достигнуть полной компенсации, то нескомпенсированная величина напряжения запоминается и учитывается ири дальнейшйх измерениях и вычислениях погрешности.

Затем устройство переходит ко второму этапу измерений. Переводом переключателя 6 в положение "2" в измерительный канал устройства включается масштабный! йреобразователь 9 и исследуемый четырехполюсник. При этом вектор напряжения измерительного канала изменит свое положение как IIo амплитуде, так и IIo фазе, в силу несоответствия коэффициента передачи четырехпрлюсника номинальному значению и вносимого им фазового сдвига. Величина нескомпенсированного напряжения, снимаемая с магнитного компаратора, преобразуется в соответствующее ей значение цифровюго кода и вновь запускает программу уравновешивания устройства управления.

При достижении уравновешивания устройство управления прекращает переключение и после несложных вычислений выдает на регистрирующее устройство значение амплитудной и фаэовой характеристик и их погрешностей.

На следующих фиксированных частотах все измерения повторяются в указанной последовательности. г

Предм ет изобретения

Компенсационное устройство для измерения параметров четырехполюсников, содержащее источник испытательных сигналов, через разделительный трансформатор соединенный с каналом уравновешивания, состоящим из двух переключателей квадран« тов, и измерительным каналом, состоящим иэ масштабного преобразователя и фазовращателя, через переключатель измерений связанного с одним из входов магнитного компаратора, исследуемый четырехполюсник, управляющее и регистрирующее устройство,отли чаюшееся тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения функциональных воэмож-- ностей, оно снабжено включенным между магнитным компаратором и управляющим устройством аналого-цифровым нреобразо вателем, двумя формирователями квадратурной и синфазной составляющих напря жения и сумматором, своими входами подключенным к выходу формирователей, а выходом — к другому входу магнитного компараторе, причем первые входы .формирователей связаны <: сооттоетствуюшими переключателями квадраптов, а вторые — с выходами управляющего устройства е

478257

Составитель Л.Устинова

Редактор Т.ИВЯНОва

Техред А,.Кнмышникова 1(орректор Ц.Д,ук

Заказ Я О

111111И11И Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

11реднриятне «11атент», Москва, -59, Бережковская наб., 24 изд, х 10/ (нраж 902 Подписное