Способ измерения постоянного и переменного напряжения

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 191278 (2 I ) 2699289/18-21 с присоединением заявки № (23)Приоритет

Опубликовано 2312.80. Бюллетень ¹ 47

Союз Советскиз

Социалистических

Республик

< ц789782

{51)М. Кл.з

G 01 R 19/00

I осударствеиимй комитет

СССР во аелам изобретений. и открытий (53) УАК 821. З17.. 7 (088. 8) Дата опубликования описания 23. 12. 80 с

Е.Н. Рузаев и С. В, Муравьев, / ";. и

j1

Научно-исследовательский институт впектроннсй

4 интросКопии при Томском ордена Окткбрвеи< й" Ревслюдии и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С. М. Кирова

P2) Авторы изобретения!

1 с (11) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСТОЯННОГО

И ПЕРЕМЕННОГО НййПРЯЗЕНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для точных измерений постоянного и переменного напряжения

Известен способ преобразования напряжения в цифровой код путем коррекции результата измерения на величину погрешности, полученную в процессе измерения с обратным преобразованием кода в напряжение и преобразованием напряжения в код с после- дующей коррекцией кода, полученного в результате повторного преобразования на величину погрешности измерения в предыдущем цикле, повторном преобразовании.откорректированного цифрового эквивалента исходного напряжения и многократного повторения цикла измерения с коррекцией до получения кодированного значения исходного напряжения с заданной точностью $1).

Недостатком способа является зна чительная затрата времени на одно измерение.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ измерения.переменного напряжения, основанный на коррекции ре.зультата измерения путем формирования тестового напряжения усилением измеряемого напряжения и масштабного преобразования его с регулируемым коэффициентом передачи,спре5 деления по величине тестового напряжения корректирующего коэффициента, связанного с погрешностью измерительного устройства, определения первого скорректированного резуль10 тата, пропорционального произведению корректирующего коэффициента на выходную величину измерительного устроиства при подаче íà его вход измеряемого напряжения, формирования s

35. следующем цикле тестового напряжения, пропорционального результату предыдущего цикла измерения при измененном чмасштабном коэффициенте преобразования, определения корректирующего

2О коэффициента и скорректированного результата измерения в данном цикле, пропорционального произведению корректирующего коэффициента на выходную величину измерительного устрой25 ства (2).

Недостатком способа является наличие аддитивной составляющей погрешности, так как он характеризуется неравномерным распределением

gg относительной погрешности вдоль шка789782 лы значений внутри каждого поддиапа. зона измерений. Кроме того, для реализации этого способа необходимо иметь преобразователь переменного напряжения в постоянное, сохраняющий высокие метрологические характеристики в большом динамическом и частотном диапазонах, а также и во времени, так как заложенный в способе итеративный принци". требует проведения большого числа измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерений в динамическом и частотном диапазонах и повышение быстродействия.

Указанная цель достигается тем, что в способе измерения постоянного 1$ и переменного напряжения, основанном на коррекции результата последующего измерения с помощью результата предыдущего измерения,.измерения производят в два такта, причем в 20 первом такте напряжение измеряют при конечном значении шкалы, равном выб- ранному пределу измерений измерительного устройства, величину иэмеренного напряжения запоминают, коэффициент передачи измерительного тракта устанавливают равным величине, обратной измеренному напряжению, во втором такте то напряжение измеряют при конечном значении шкалы, приравненном к величине измеряемого напряжения, результат второго измерения умножают на заполненное в первом такте значение и по произведению судят о величине измеряемого напряжения.

Окончательный результат измерения дан-З5 ным способом имеет вид где ()изб — результат измерения;

0 — результат измерения в первом такте;

Uz — результат измерения во вто-4 ром такте;

U g — измеряемое напряжение;

d — относительная погрешность первого измерения;

6g — относительная погрешность второго измерения, Так как погрешность современных цифровых вольтметров имеет вид

Ю а + Ь (1 - -« ) (2)

0g относительная погрешность измерения; относительная мульти- @ пликативная составляющая погрешность; относительная аддитив- ная составляющая погрешности; j5

U< — величина предела измерения в данном поддиапазоне;

U — измеряемое напряжение, то данный способ измерения реализует в первом такте приравнивание предела измерений к величине измеряемого напряжения, то есть 0к = Ux, поэтому во втором такте при повторном измерении погрешность минимальна и равна относительной мультипликативной составляющей погрешности

d = а + Ь (! — — " ) = а (3)

0н

Таким образом, в соответствии с (1) итоговая погрешность равна (4)

Ввиду того, что операция приравнивания предела измерений к величине измеряемого напряжения производится для всех напряжений поддиапаэона, итоговая относительная погрешность постоянна вдоль всего диапазона,что исключает аддитивную составляющую погрешности. При измерении переменного напряжения операция приравнивания предела измерений к величине измеряемого напряжения позволяет получить во втором такте постоянный уровень сигнала, поступающего на преобразователь переменного напряжения в постоянное, не зависящий от величины измеряемого напряжения,что позволяет уменьшить мультипликативную составляющую погрешности и улучшить частотные свойства измерителя напряжения.

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего данный способ.

Устройство для измерения постоянного и переменного напряжения содержит входное устройство 1, декадный делитель 2 напряжения, переключатель 3, преобразователь 4 переменного напряжения в постоянное„ аналого-цифровой преобразователь 5, арифметическое устройство Ь, устройство 7 индикации и устройство 8 управления.

В течение первого такта измерения измеряемое напряжение входным устройством 1 приводится к стандартному уровню и подается на декадный делитель 2 напряжения,уграв— ляемый кодом, коэффициент передачи которого установлен равным единице.

С выхода декадного делителя 2 напряжение подается через переключатель

3, если измеряется постоянное напряжение, или через преобразователь

4 переменного напряжения в постоянное и переключатель 3, если измеряется переменное напряжение. дальше напряжение идет на аналого-цифровой преобразователь 5, с выхода

789782

Формула изобретения

Составитель С. Коротков

Техред. А. Ач Корректор О. Ковинская

Редактор М. Габуда

Заказ 9026/39

Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 которого цифровой код измеренного напряжения U (1 + 4 ) подается в арифметическое устройство б,где он запоминается,и вычисляется величина 1/0 (1 + А ), код которой используется для управления декадным делителем 2, в результате чего предел измерения приравнивается к измеренному значению напряжения.

Во втором такте измерения напряжение U подается в измерительный тракт, поделенное декадным делителем 2 на величину 0 (1 + д„ ). Результат измерения U (1 + д ) в арифметическом устройстве 6 умножается на заполненное значение 0 (1 + д ).

Результат умножения отображается устройством 7 индикации. Устройство

8 управления устанавливает коэффициент передачи декадного делителя 2 равным единице.

Данный способ может быть использован в цифровых измерительных приборах и в автоматизированных измерительных системах, где постоянство относительной погрешности по шкале значений облегчает решение вопросов обработки результатов измерений.

Способ может быть реализован при помощи приставки к существующим измерительным приборам, состоящей из декадного управляемого делителя и арифметического устройства.

Способ измерения постоянного и переменного напряжения, основанный на коррекции результата последующего измерения с помощью результата предыдущего измерения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыаения точности измерений в динамическом и частотном диапазонах и повышения быстродействия, измерения производят в два такта, причем в первом такте напряжение измеряют при конечном значении шкалы, равном выбранному пределу измерений измерительного устройства, величину измерен15 ного напряжения запоминают, коэффициент передачи измерительного тракта

Устанавливают равным величине, обратной измеренному напряжению,во

Втором такте то же напряжение измеQQ ряют при конечном значении шкалы, приравненном к величине измеряемого напряжения, результат второго измерения умножают на заполненное в первом такте значение и по произведению д5 судят о величине измеряемого напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 219220, кл. G 01 R 19/26, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР .

Р 466465, кл. G 01 R 19/26, 1973.