Сверхвысокочастотный измеритель электрических величин

Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано в измерительной технике для измерения токов и напряжений. Сущность заявленного технического решения заключается в том, что в сверхвысокочастотный измеритель электрических величин, содержащий источник переменного тока, первый и второй преобразователи и регистратор, введены первый и второй усилители, источник постоянного тока и сумматор, первый и второй преобразователи выполнены в виде первого и второго микроволновых генераторов с варакторной перестройкой частоты, причем источник переменного тока через первый и второй усилители соединен соответственно с вводами питания варакторов первого и второго микроволновых генераторов, вводы питания первого и второго микроволновых генераторов подключены к источнику постоянного тока, вывод энергии первого генератора соединен с первым плечом сумматора, вывод энергии второго генератора соединен со вторым плечом сумматора, третье плечо которого подключено к входу регистратора. Техническим результатом при реализации заявленного решения выступает расширение функциональной возможности и уменьшение инерционности измерения. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано в измерительной технике для измерения токов и напряжений, а также в области релейной защиты и автоматики.

Известен способ измерения ПЕРЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (см. RU 2281516 С1, 10.08.2006), при котором поляризованный световой сигнал пропускают через магнитооптический чувствительный элемент в виде закрученного вдоль направления распространения излучения одномодового оптического волокна. Прошедший через чувствительный элемент световой сигнал делят на две пары взаимно ортогональных линейно поляризованных составляющих, отличающиеся друг от друга угловой ориентацией. Определяют на выходе чувствительного элемента азимутальный угол и угол эллиптичности поляризации светового сигнала. Дополнительно определяют двулучепреломление в выходном фиксирующем соединителе оптического волокна, с его использованием находят состояние поляризации светового сигнала в конце волокна перед выходным фиксирующим соединителем. Формируют измерительный сигнал с учетом угла ориентации между парами и двулучепреломления в выходном фиксирующем соединителе и по нему находят измеряемую величину.

Недостатком этого известного способа является сложность процедуры формирования измерительного сигнала и его измерение.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятое автором за прототип устройство для измерения переменного тока на основе двух полупроводниковых диодов и магнитоэлектрической системы (см. Информационно-измерительная техника в электронике: учебник для студ. высш. учебн. заведений / [Г.Г. Раннев, В.А. Сурогина, В.И. Калашников и др.]; под ред. Г.Г. Раннева. - 2-е изд. стер. - М.: Издательский центр "Академия", 2007. - стр. 305-306). В данном устройстве измеряемый переменный сигнал с выхода источника переменной сети поступает на два полупроводниковых диода. Здесь положительный полупериод (полярность) измеряемого сигнала подают на анод первого диода (анод диода подключен к источнику переменной сети) и в результате этот диод пропускает ток через себя, и как следствие ток измеряется манитоэлектрической системой, соединенной с катодом этого диода. При отрицательном полупериоде (полярности) измеряемого тока ток пропускается через второй диод, подключенный катодом к источнику переменной сети. Так как анод этого второго диода не соединен с магнитоэлектрической состемо, то контролирумый переменный ток не измеряется. Следовательно, данное устройство дает возможность измерить только один (положительный) полупериод исследуемого сигнала.

Недостатком этого известного устройства можно считать узкую функциональную возможность и инерционность подвижной части измерительного механизма магнитоэлектрической системы.

Техническим результатом предлагаемого устройства является расширение функциональной возможности и уменьшение инерционности измерения.

Технический результат достигается тем, что в сверхвысокочастотный измеритель электрических величин, содержащий источник переменного тока, первый и второй преобразователи и регистратор, введены первый и второй усилители, источник постоянного тока и сумматор, первый и второй преобразователи выполнены в виде первого и второго микроволновых генераторов с варакторной перестройкой частоты, причем источник переменного тока через первый и второй усилители соединен соответственно с вводами питания варакторов первого и второго микроволновых генераторов, вводы питания первого и второго микроволновых генераторов подключены к источнику постоянного тока, вывод энергии первого генератора соединен с первым плечом сумматора, вывод энергии второго генератора соединен со вторым плечом сумматора, третье плечо которого подключено к входу регистратора.

Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, что измерение суммарной частоты двух микроволновых генераторов с вракторной перестройкой частоты дает возможность вычислить электрическую величину частотой.

Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существующих признаков, позволяет решить задачу измерения электрической величины на основе измерения суммарной частоты двух микроволновых генераторов с варакторной перестройкой частоты с желаемым техническим результатом, т.е. расширением функциональной возможности и уменьшением инерционности измерения.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник переменного тока 1, первый и второй усилители 2 и 3, первый и второй микроволновые генераторы с варакторной перестройкой частоты 4 и 5, источник постоянного тока 6, сумматор 7 и регистратор 8.

Устройство работает следующим образом. Переменный, например, синусоидальный сигнал с выхода источника переменного тока 1 одновременно поступает на входы первого и второго усилителей 2 и 3. Пусть выход первого усилителя соединен с анодом варактора первого микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты 4, а катод варактора второго микроволнового генератора с варакторной перестройкой частоты 5 - с выходом второго усилителя. Предварительно для генерирования электромагнитных колебаний вводы питания первого и второго микроволновых генераторов подключают к источнику постоянного тока 6. При отсутствии переменных сигналов на входах первого и второго усилителей, обозначим частоты на выводах энергии первого и второго микроволновых генераторов соответственно f1 и f2.

Согласно предлагаемому техническому решению при положительном полупериоде синусоидального переменного сигнала на выходе первого усилителя, посредством варактора первого микроволнового генератора, частота последнего будет увеличиваться пропорционально входному сигналу варактора первого генератора, т.е. на выводе энергии первого генератора для частоты можно принимать f1+f*, где f* - частота, возникающая благодаря подаче на анод варактора первого генератора положительного полупериода переменного сигнала. При этом частота на выводе энергии второго микроволнового генератора остается равной f2. Другими словами в этом случае при положительном полупериоде контролируемого переменного сигнала, перестраивается по частоте только первый микроволновый генератор. После этого при отрицательном полупериоде синусоидального переменного сигнала на выходе второго усилителя, посредством варактора второго микроволнового генератора, частота последнего будет увеличится пропорционально (пересторока по частоте второго микроволнового генератора) входному сигналу варактора второго генератора, т.е. на выводе энергии второго генератора для частоты можно записать f1+f*, где f* - частота, возникающая благодаря подаче на катод варактора второго генератора отрицательного полупериода переменного сигнала. При этом частота на выводе энергии первого микроволнового генератора остается равной f1. Аналогично при отрицательном полупериоде контролируемого переменного сигнала, перестраивается по частоте только второй микроволновой генератор. Обозначим сумму частот f1+f*=F1, а - f2+f*=F2. Отсюда получаем, что на первое плечо и второе плечо сумматора 7 поочередно в зависимости от полярности переменного сигнала поступает либо сигнал частотой F1, либо сигнал частотой F2. В рассматриваемом случае так как частота F1 соответствует положительному полупериоду контролируемого сигнала, а частота F2 -отрицательному полупериоду того же сигнала, то их сумма в сумматоре 7, даст возможность получить информацию о действующем значении (за весь период) измеряемого переменного сигнала. В сумматоре можно предусмотреть запоминание частот F1 и F2 при их суммировании. В предлагаемом устройстве для регистрации суммарной частоты, соответствующей действующему значение переменного сигнала, с третьего плеча сумматора сигнал переносится на вход регистратора 8, в качестве которого, например, может быть использован частотомер. Следовательно, измерив суммарную частоту посредством частотомера, можно вычислить действующее значение переменного сигнала, например, тока.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении на основе измерения суммарной частоты двух микроволновых генераторов варакторной перестройкой частоты, можно обеспечить расширение функциональной возможности и уменьшение инерционности измерения переменного электрического сигнала.

При построении данного устройства в качестве микроволновых генераторов могут быть использованы генераторы типа ГЛПД - 2.

Одним из преимуществ данного сверхвысокочастотного измерителя электрических величин, по сравнению с прототипом, можно считать возможность передачи результата измерений на расстояние дистанционно.

Предлагаемое устройство успешно может быть использовано и решения других задач, например, для косвенного измерения активной мощности в сочетании с вольтметром.

Сверхвысокочастотный измеритель электрических величин, содержащий источник переменного тока, первый и второй преобразователи и регистратор, отличающийся тем, что в него введены первый и второй усилители, источник постоянного тока и сумматор, первый и второй преобразователи выполнены в виде первого и второго микроволновых генераторов с варакторной перестройкой частоты, причем источник переменного тока через первый и второй усилители соединен соответственно с вводами питания варакторов первого и второго микроволновых генераторов, вводы питания первого и второго микроволновых генераторов подключены к источнику постоянного тока, вывод энергии первого генератора соединен с первым плечом сумматора, вывод энергии второго генератора соединен со вторым плечом сумматора, третье плечо которого подключено к входу регистратора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения токов утечки в электропроводке и электрооборудовании. Техническим результатом заявляемого технического решения является упрощение процедуры преобразования сигнала вторичной обмотки дифференциального трансформатора.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения отношения уровней и разности фаз двух гармонических сигналов. Заявлен способ измерения разности фаз и отношения уровней двух гармонических сигналов, согласно которому измеряют синхронно мгновенные значения двух сигналов через равные промежутки времени.

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике, в частности к мостовым схемам измерения. Устройство измерения отношения напряжения мостовых датчиков содержит рабочий (измерительный) мост 1, измерительная диагональ которого через последовательно соединенные усилитель 2, селектируемый пиковый детектор 3, запоминающую емкость 4, двуквадрантный генератор управляемой частоты 5 связана с диагональю питания моста 1.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при обработке информации, получаемой при проведении многофакторных экспериментальных исследований.

Изобретение относится к геофизике. .

Изобретение относится к электротехническим измерениям, предназначено для измерения угла диэлектрических потерь диэлектрических материалов. .

Изобретение относится к области электрорадиоизмерений и может быть использовано для измерения параметров усилителей низких и инфранизких частот, а также для автоматизированного контроля трактов прохождения аудиосигналов.

Изобретение относится к области информационно-измерительной и аналоговой вычислительной техники, может использоваться в анализаторах качества электроэнергии. .

Изобретение относится к области информационно-измерительной и аналоговой вычислительной техники и может использоваться в анализаторе колебаний напряжения. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтным масляным выключателям электрических сетей. .

Изобретение относится к области оптических способов измерения физических величин с использованием фазовых волоконно-оптических датчиков, в том числе волоконно-оптических интерферометров, применяемых для измерения электромагнитных полей.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается устройства для измерения электрического тока. Устройство включает в себя источник света для создания первичного поляризованного светового сигнала, фарадеевское сенсорное приспособление, выполненное с возможностью предоставления вторичного светового сигнала, измененного в поляризации относительно первичного светового сигнала, детектор для измерения вторичного светового сигнала и компенсационный элемент, обеспечивающий возможность компенсации изменения поляризации вторичного светового сигнала.

Изобретение относится к области измерительной техники и касается устройства для измерения электрического тока. Устройство включает в себя источник света для создания первичного поляризованного светового сигнала, фарадеевское сенсорное приспособление, выполненное с возможностью предоставления вторичного светового сигнала, измененного в поляризации относительно первичного светового сигнала, детектор для измерения вторичного светового сигнала и компенсационный элемент, обеспечивающий возможность компенсации изменения поляризации вторичного светового сигнала.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к измерительным приборам, в которых используется эффект Фарадея. Устройство содержит источник света, первый поляризатор в виде призмы Волластона, магнитооптический элемент в виде стеклянной четырехугольной призмы высотой h, у которой на первом основании нанесено зеркальное покрытие в виде полоски, равной ширине пучка света D, а второе основание имеет две полированные наклонные поверхности с зеркальными покрытиями, составляющие с первым основанием равные углы γ=arctg(0,5D/h).

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к измерительным приборам, в которых используется эффект Фарадея. Устройство содержит источник света, первый поляризатор в виде призмы Волластона, магнитооптический элемент в виде стеклянной четырехугольной призмы высотой h, у которой на первом основании нанесено зеркальное покрытие в виде полоски, равной ширине пучка света D, а второе основание имеет две полированные наклонные поверхности с зеркальными покрытиями, составляющие с первым основанием равные углы γ=arctg(0,5D/h).

Изобретение относится к волоконно-оптическим датчикам тока. Описан волоконно-оптический датчик тока, имеющий оптоэлектронную модульную часть (10-2) для обнаружения оптического фазового сдвига, вызванного измеряемым полем в измерительном волокне (12), сенсорную головку (10-1), включающую в себя измерительное волокно (12), при этом измерительное волокно (12) является spun-волокном с высоким двулучепреломлением, имеющим длину, определенную посредством линейного интеграла вдоль пространственной кривой, заданной посредством измерительной волоконной катушки, так что длина L измерительного волокна (12) является достаточно длинной, чтобы подавлять термические нестабильности сигнала вследствие spun-характера измерительного волокна (12), в то время как эффективное количество витков волокна является достаточно низким, чтобы поддерживать максимальную чувствительность над полным диапазоном измерения волоконно-оптического датчика (10).

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при проведении сейсморазведочных работ. Предложен способ контроля линии электропитания, содержащейся в сейсмическом кабеле и проходящей вдоль сейсмического кабеля, причем сейсмический кабель дополнительно содержит: множество сейсмических датчиков, размещенных вдоль сейсмического кабеля, множество контроллеров, размещенных вдоль сейсмического кабеля, оптическую линию передачи, проходящую вдоль сейсмического кабеля, для передачи информационных сигналов из или в контроллеры.

Группа изобретений относится к области для измерения тока или магнитного поля. Датчик тока содержит двулучепреломляющее волокно, имеющее локальное линейное двулучепреломление B≠0, в котором относительная температурная зависимость (1/B).dB/dT упомянутого двулучепреломления больше нуля для по меньшей мере одной длины волны λ и для по меньшей мере одной температуры T между -60°C и 120°C.

Группа изобретений относится к области для измерения тока или магнитного поля. Датчик тока содержит двулучепреломляющее волокно, имеющее локальное линейное двулучепреломление B≠0, в котором относительная температурная зависимость (1/B).dB/dT упомянутого двулучепреломления больше нуля для по меньшей мере одной длины волны λ и для по меньшей мере одной температуры T между -60°C и 120°C.

Изобретение относится к электроэнергетике, в частности к системам релейной защиты и автоматики (РЗА) с функцией автоматического повторного включения (АПВ) линий электропередачи, и может быть применено в системах релейной защиты комбинированных кабельно-воздушных линий электропередачи (КВЛ), выполняемых с функцией запрета АПВ при повреждениях на кабельном участке КВЛ.

Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано в измерительной технике для измерения токов и напряжений. Сущность заявленного технического решения заключается в том, что в сверхвысокочастотный измеритель электрических величин, содержащий источник переменного тока, первый и второй преобразователи и регистратор, введены первый и второй усилители, источник постоянного тока и сумматор, первый и второй преобразователи выполнены в виде первого и второго микроволновых генераторов с варакторной перестройкой частоты, причем источник переменного тока через первый и второй усилители соединен соответственно с вводами питания варакторов первого и второго микроволновых генераторов, вводы питания первого и второго микроволновых генераторов подключены к источнику постоянного тока, вывод энергии первого генератора соединен с первым плечом сумматора, вывод энергии второго генератора соединен со вторым плечом сумматора, третье плечо которого подключено к входу регистратора. Техническим результатом при реализации заявленного решения выступает расширение функциональной возможности и уменьшение инерционности измерения. 1 ил.

Наверх