Цифровой автоматический мост переменного тока для измерения двух абсолютных параметров

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и)855511 (6t) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 121179 (21} 2837752/18-21 с присоединением заявки No (23) Приоритет

Опубликовано 1508.81. Бюллетень Йо 30

Дата опубликования описания 180881 51 „.,(„з

G 01 R 17/10

Государствеииый комитет

С.С С Р ио делам изобретеиий и открыти 6 (З) У4< б21.317. .733 (088.8) М.Н. Сурду, О.А. Ортанский, Ж.П. Журавлев, Н.A.:: Фещенко, Р.Д. Тучин и A.Ã. Павлюк

f (72) Авторы изобретения

Институт электродинамики АН Украинской CCP (713 Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ АВТОМАТИЧЕСКИЙ МОСТ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДВУХ АБСОЛЮТНЫХ ПАРАМЕТРОВ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения параметров комплексных сопротивлений.

Известны устройства для определения превалирующей составляющей комплексного сопротивления, основанные на определении фазы тока, протекающего через объект измерения, по отношению к направлению, действующему на нем f1).

Недостаток этих устройств заключается в низкой точности определения превалирующей составляющей комплекс- ного сопротивления и сложности реалн- t> зующих их устройств.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является мост, содержащий генератор синусоидального напряжения, мостовую измерительную цепь, экстремальный детектор равновесия, реверсивные счетчики соответственно, например, по араметр м С . 6 емкостных измеряеиых объектов, триггеры реверса по этим параметрам, счетчик пределов, блок устранения нуля, триггер параметра, переключатели и модулятор P2) .

Недостатком данного моста является невозможность его использования в следящем режиме измерения, так как определение превалирующей составляющей коМплексного сопротивления при этом является отдельной операцией, предшествующей уравновешиванию моста.

Поскольку в процессе уравновешиваний моста параметры объекта измерения могут меняться произвольным образом, то естественно, что превалирующая составляющая может изменяться, причем достаточно часто и в .произвольные моменты времени. Поэтому в следящем режиме измерения выбор основного параметра, т.е. определение превалирующей составляющей, должен производиться в процессе уравновешивания систематически и достаточно часто, что существенно снижает быстродействие моста и, следовательно, увеличивает его динамическую погрешность измерения. Цель изобретения — повышение быстродействия моста в следящем режиме измерения.

Поставленная цель достигается тем, что цифровой автоматический мост переменного тока для измерения двух абсолютных параметров, содержащий генератор синусондального напряжения, соединенный с мостовой измерительной цепью, детектор равновесия, соеди855511 ненный с выходом мостовой измерительной цепи, два реверсивных счетчика, соединенные выходами с измерительной цепью, а входами с соответствующими выходами детектора равновесия, два триггера реверса, соединенные с входами соответствующих реверсивных счетчиков, счетчик пределов, соединенный с мостовой цепью, блок устранения нуля, входы которого через переключатель соединены с выходами реверсивных счетчиков, и триггер параметра, соединенный с входами трех переключателей, выходы переполнения реверсивных счетчиков через второй переключатель соединены с входом счетчика пределов, выход блока устране- 15 ния нуля через третий переключатель соединен с входами старших тетрад реверсивных счетчиков, входы триггеров реверса соединены с соответствующими выходами детектора равновесия, 2О снабжен четырьмя логическими элементами совпадения и логическим элементом разделения, входы которого соеди-. нены с выходами элементов совпадения, а выход — с входами триггера параметра, выход переполнения первого реверсивного счетчика соединен с входами первого и ретьего элементов совпадения, а второго счетчика — с входами остальных элементов совпадения, выходы триггера параметра соединены соответственно с входами первых двух и двух последних элементов совпадения, выходы первого триггера реверса соединены соответственно с входами первого и третьего элементов совпадения, а выходы второго триггера реверса— с.входами второго и четвертого элементов совпадения, один выход детек- тора равновесия соединен с входами первого и третьего элементов совпа- 40 дения, а второй — с входами второго и четвертого элементов совпадения, выходы реверсивных счетчиков соединены соответственно с входами второго и третьего элементов совпадения.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого моста.

Мост содержит генератор 1 синусоидального напряжения, мостовую измерительную цепь 2, детектор 3 равновесия, реверсивные счетчики 4 и 5 соответственно, например, по параметрам С и G емкостных измеряемых объектов, триггеры б, 7 реверса по этим параметрам, счетчик 8 пределов, блок 9 устранения нуля, триггер 10 параметра, переключатели 11-13, логические элементы 14-17 совпадения и логический элемент 18 разделения.

Выбор основного параметра в мосте осуществляется в следящем режиме из- д) мерения. При этом используются импульсы переполнения реверсивных счетчиков. Рассмотрим все возможные случаи, возникающие в процессе следящего уравновешивания моста. уравновешив нии мостовой цепи реверсивные счетчики по обоим параметрам работают в режиме прямого счета. В этом случае при уравновешивании возможны следующие ситуации.

Мостовая цепь по вспомогательному параметру уравновешена на i é декаде (каждый разряд реверсивного счетчика, начиная от самого старшего до

i-го включительно, находится в одном из состояний от "О" до "9"), и при уравновешивании измерительной цепи по основному параметру возникает переполнение счетчика по этому параметру, т.е. появляется импульс переноса на выходе самой старшей тетрады счетчика. В этом случае независимо от состояния счетчика по вспомогательному параметру, составляющая по основному параметру является преобладающей и основной параметр выбран правильно. Импульс переполнения счетчика поступает на вход счетчика пределов и изменяет его состояние.

Мостовая цепь уравновешена по основному параметру на 1-й декаде, и при уравновешивании цепи по вспомогательному параметру возникает переполнение счетчика. Значит составляющая комплексного сопротивления, принятая за вспомогательный параметр, является превалирующей и необходимо изменить основной параметр.

Если при уравновешивании мостовой цепи реверсивные счетчики по регулируемым параметрам работают в режиме обратного счета, то возможны также следующие крайние ситуации.

Мостовая цепь уравновешивается

1-й декадой по основному параметру, по вспомогательному параметру мост уравновешен на i-й декаде. В процессе уравновешивания появляется импульс заема на выходе старшей.тетрады реверсивного счетчика по основному параметру. В этом случае, при любом состоянии реверсивного счетчика (кроме состояний, при которых самая старшая тетрада находится в нулевом состоянии) по вспомогательному параметру, преобладающей является составляющая, принятая за вспомогательный параметр, и, следовательно, необходимо сменить основной параметр. В остальных случаях при появлении импульса заема необходимо изменить диапазон измерения.

Мост уравновешен на i-й декаде по основному параметру. При уравновешивании измерительной цепи по вспомогательному параметру появляется на выходе реверсивного счетчика импульс заема. Это свидетельствует о том, что вспомогательный параметр измеряемого комплексного сопротивления меньше нуля, т.е. отрицательный, .следовательно, параметры этого со противления не могут быть измерены.

855511

Таким образом, изменять основной параметр необходимо только в тех случаях, когда в процессе уравновешивания появляется импульс переполнения счетчика по вспомогательному параметру при прямом его счете и равновесии по основному параметру или, когда в процессе уравновешивания появляется импульс переполнения счетчика по основному параметру при обратном его счете и ненулевом равновесном наборе ключатели 11-13 при этом соответственно соединяют блок 9 устранения нуля с старшей тетрадой счетчика 4 и вход счетчика 8 пределов с выходом переполнения этого счетчика 4. Это значит, что реактивная составляющая С комплексного сопротивления выбрана основным параметром, а проводимость

G — вспомогательным. Для выработки регулирующих воздействий производится параметрическая модуляция по регулируемым параметрам (модуляторы на чертеже не показаны). Управляю30 щие импульсы, выработанные детектором

3, поступают на входы реверсивных счетчиков 4 и 5. При равновесии моста унравлякщие импульсы на выходе детектора 3 отсутствуют. Допустим, что 40 в процессе уравновешивания оказалось, что проводимость G превалирует над емкостью С, т.е., что при равновесии по параметру С и прямом счете по параметру G появился импульс переполнения на выходе счетчика 5. Этот импульс проходит через элемент 17 совпадения и элемент 18 разделения и устанавливает триггер 10 параметра в единичное состояние. При этом переключатели 11, 13 соединяют блок 9 устранения нуля с старшей тетрадой

5 счетчика, переключатель 12 соединяют выход переполнения счетчика 5 с входом счетчика 8 пределов. После этого мост доуравновешивается.

В предлагаемом мосте уравновешивание начинает после выбора предела при произвольно выбранном основном параметре. При этом, если основной параметр выбран неверно, zc в процессе уравновешизан":я производится смена основного параметра и доуравновешивание мостовой пепи. Как и в известном мосте, первый отсчет полу65 чен через 1 с, а последующие — через счетчика по вспомогательному параметру.

Мост работает следующим образом.

Синусоидальное напряжение рабочей частоты с выхода генератора 1 поступает на мостовую цепь 2. Выходное на15 пряжение мостовой цепи поступает на вход детектора 3 равновесия. В предлагаемом мосте уравновешивание начинается после выбора предела при произвольно выбранном основном парамет- 20 ре. Допустим, что после выбора предела измерения триггер 10 параметра находится в нулевом состоянии .и перекаждые несколько миллигекундно„ в отличие от него при необходимОсти смены основного параметра система уравновешивания не сбрасывается в исходное состояние, а производит смену основного параметра в процессе уравновешивания, а затем доуравновешивает мостовую цепь. Поэтому в следящем режиме в предлагаемом мосте отсчет измеряемых параметров даже при необходимости смены основного параметра производится через каждые несколько миллисекунд. Следовательно, из-за того, что смена основного параметра в предлагаемом мосте производится в процессе уравновешивания (не как отдельная операция}, она практически не снижает быстродействия моста.

Таким образом, быстродействие предлагаемого моста при работе в следящем режиме в лучшем случае, так как смену основного параметра приходится делать редко, примерно в два раза выае быстродействия известного моста; если же составляющие комплексного сопротивления меняются так, что смену основного параметра необходимо производить довольно часто, то быстродействие предлагаемого моста в несколько раз выше, чем у известного.

Формула изобретения

Цифровой автоматический мост переменного тока для измерения двух абсолютных параметров, содержащий генератор синусоидального напряжения, соединенный с мостовой измерительной цепью, детектор равновесия, соединенный с выходом мостовой измерительной цепи, два реверсивных счетчика, соединенные выходами с измерительной цепью, а входами с соответствующими выходами детектора равновесия, два триггера реверса, соединенные с входами соответствующих реверсивных счетчиков, счетчик пределов, соединенный с мостовой цепью, блок устранения нуля, входы которого через переключатель соединены с выходами реверсивных счетчиков, и триггер параметра, соединенный с входами трех переключателей, выходы переполнения реверсивных счетчиков через второй переключатель соединены с входами счетчика пределов, выход блока устранения нуля через третий переключатель соединен с входами старших тетрад реверсивных счетчиков, входы триггеров реверса соединены с соответствующими выходами детектора равновесия, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия моста в следящем режиме измерения, он снабжен четырьмя логическими элементами совпадения и логическим элементом раздеЛения, входы которого соединены с выходами элемен855511

Составитель И.. Бахтина

Редактор Волощук Техред N.Ãoëèíêà Корректор Г. Решетник

Заказ 6898/62

Тираж 732 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 тов совпадения, а выход — с входами триггера параметра, выход переполнения первого реверсивного счетчика соединен с входами первого и третьего элементов совпадения, а второго счетчика — с входами остальных элементов совпадения, выходы триггера параметра соединены соответственно с входами первых двух и двух последних элементов совпадения, выходы первого триггера реверса соединены соответственно с входами первого и третьего элемента совпадения, а выходы второго триггера реверса — с входами второго и четвертдго элемен.та совпадения, один выход детектора равновесия соединен с входами первого и третьего элементов совпадения, а второй — с входами второго и четвертого элементов совпадения, выходы реверсивных счетчиков соединены соответственно с входами второго и третьего элементов совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР.

9 277086, кл. G 01 R. 17/02, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 1942154,кл. G 01 и 17/10, (прототип).