SU894580A1 - Способ автоматического уравновешивани цифровых экстремальных мостов переменного тока - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УРАВНОВЕиШВАНИЯ ЦИФРОВЫХ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ МОСТОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

I

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении систем автоматического уравновешивани  быстродействующих цифровых экстремальных мостов переменного тока.

Известен способ уравновешивани  цифровых экстремальных мостов переменного тока, заключающийс  в том, что величина регулирующего воздействи  равна сразу нескольким шагам уравновепшвани , причем большему нарушению равновеси  соответствует большее регулирующее воздействие.

Известный способ уравновешивани  основан на моделировании амплитуды сигнала неравновеси  моста переменного тока некоторой упрощенной аппроксимирующей зависимостью к последующем предсказании (экстрапол ции) величины неравновеси  по уравновешиваемому параметру. Дл  выработки регулирующих воздействий при этом используют не только знак, но и величину модул ционного приращени  сигнала неравновеси , а также амплитуду самого сигнала неравновеси . Благодар  увеличению регулирующих воздействий при их формировании экстрапол ционным способом сокращаетс  число тактов уравновешивани , следовательно , повышаетс  быстродействие мостов .

Точность формировани  регулиto рующих воздействий при экстрапол ционном способе уравновешивани  зависит от степени приближени  аппроксимирующей зависимости к реальной функции. В известном способе уравновешивани 

15 это приближение таково, что методическа  погрешность оценки степени неравновеси  может достигать 2-3 шагов уравновешивани  при исходном неравновесии в 10 шагов (одна декада).

20 Поэтому дл  доуравновешивани  моста на данной декаде вьщел ют дополнительный такт уравновешивани . Таким образом, ограниченна  точность

формировани  регулирующих воздействий согласчс изгггстному экстрапол ционному спосс;;.-/ уравновешивани  принципиально ограничивает быстродействие мостов переменного тока.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  экстрапол ционный способ автоматического уравновешивани  цифровых квазиэкстрема ,пьных мостов переменного тока, при котором модулируют регулируемый параметр, детектируют сигнал неравновеси  моста до и после модул ции , по знаку модул ционного приращени  определ ют направление регулировани  р.

Цель изобретени  - повьшение быстродействи  автоматического уравновешивани  цифрового экстремального моста переменного тока с ортогональными лини ми уравновешивани  за счет диквидации методической погрешности формировани  регулирующих воздействий.

Поставленна  цель достигаетс  тем что в способе автоматического уравновешивани  цифровых экстремальных мостов переменного тока с ортогональными лини ми уравновешивани , при котором модулируют регулируемый параметр, детектируют сигнал неравновеси  моста до и после модул ции, по знаку модул ционного приращени  определ ют направление регулировани , полученный после детектировани  сигнал возвод т в квадрат, измер ют модул ционное приращение квадрата продетектированного сигнала и измен ют регулируемый параметр на величину, пропорциональную этому приращению,

На фиг. 1 изображена векторна  диаграмма напр жений измерительной цепи цифрового модул ционного экстремального моста с ортогональными лини ми уравновешивани ; на фиг. 2 блок-схема цифрового экстремального моста переменного тока.

Способ ос тцествл етс  следующим образом.

Поскольку линии уравновешивани  моста ортогональны, то из пр моугольного треугольника dcd (фиг. 1) следует

(1)

т.е.

I 01 I Up i 1 0, 1% (9рДР)() Ш

После модул ции, например, параметра q модуль напр жени  неравновеси  удовлетвор ет равенству

5 |Ur--(5puP)((o)l (3)

Up и и

- напр жени  неравновегде си , возникающие при нарушении равновеси  только по параметру р либо только по параметру q соответственно ;

SP и 5„ - чувствительности мостовой цепи; др ид  - величины нарушени 

равновеси  по параметрам р и q;

Л|и|р - приращение модул  сигнала неравновеси  моста , обусловленное модул цией Л Up по периметру РИз уравнений (2) и (3) непосредственно следует, что искома  величина нарушени  равновеси  по параметру q определ етс  равенством

. CUa) 1

(4)

гдеД( V() /U/-/U/ модул ционное приращение квадрата амплитуды сигнала равновеси .

Разделив обе части равенства (4) на величину единичного шага уравновешивани  М,.., выразим неравновесие количеством дискретных шагов Nn

N -

л{и)ч)(5) 2КА%Д,

ш

Аналогичное выражение может быть получено дл  определени  степени неравновеси  по второму ортогональному 45 параметру Np:

jl 2

И

д(и) (6) ЛР.

UI

где Л(и) {Jp)( модул ционное приращение квадрата амплитуды сигнала неравновеси  при модул ции моста по параметру р.

Из формул (5) и (б) следует, что неравновесие моста с ортогональными ли ;и ми уравновешивани  по каждому из регулируемых параметров протторционально приращению квадрата амплитуды сигнала неравновеси  , которое обусловлено модул цией этого параметра. Следует особо подчеркнуть, что формулы (5) и (б), по которым производитс  расчет неравновеси  моста  вл ютс  абсолютно точными. Таким образом, в предлагаемом способе ура новешивани  в отличие от известного методическа  погрешность в определении величины неравновеси  принцип ально отсутствует. Это дает возможность использовать способ уравновешивани  при построении быстродейс вующих мостов переменного тока с ор тогональными лини ми уравновешивани При использовании предлагаемого способа точность определени  величи ны нарушени  равновеси  ограничена лишь инструментальными погрешност ми элементов моста, а эти погрешнос ти могут быть сведены к минимуму. Расчеты показывают, что при заданной: погрешности Т измерени  и инструментальной погрешности о определени  величины нарушени  равновеси  число п тактов уравновешива ни  по .предлагаемому способу определ етс  равенством , te ((f} Например, если погрешность О опр делени  состо ни  равновеси , харак теризующа  качество экстрапол циониого устройства моста, составл ет 1 % (1 (Гт , а погрешность измерени  -у не должна превышать 0,01% (1(Г) то така  точность измерени  достига етс  за 2 такта уравновешивани , по кольку 121.1.0 2 Дл  сравнени  отметим, что при уравновешивании моста по известному способу минимальное число тактов уравновешивани  равно восьми, так как точность измерений Т 0,01% обеспечиваетс  при уравновешивании 4 декадах, а на каждой декаде необходимо два такта уравновешивани  Таким образом, предлагаемый способ уравновешивани  обеспечивает в 4 раза большее быстродействие, чем известный. ЦИ.ФРОВОЙ экстремальный мост пер менного тока, уравнЬвешиваемьпЧ по предлагаемому способу, содержит 04 генератор 1 синусоидального напр жени , мостовую измерительную схему 2, внутренн   структура которой удовлетвор ет требованию ортогональности линий уравновешивани , амплитудный детектор 3, квадратор 4, анализатор 5 приращений, преобразователь 6 напр жени  в число импульсов, реверсивный счетчик 7, триггер 8 реверса, модул тор 9 и блок 10 управлени . Мост работает следующим образом. Сигнал неравновеси  лостовой измерительной схемы 2 подвергаетс  амплитудному детектированию, а затем возведению в квадрат. Эти функции вьтолн ютс  детектором 3 и квадратором 4 моста. Его уравновешивание синхронизируетс  блоком 10 управлени . При по влении разрешакнцего сигнала на одном выходе этого блока в анализаторе 5 приращений осуществл етс  запоминание текущего значени  квадрата сигнала неравновеси  моста, например напр жени  посто нного тока. При подаче разрешающего сигнала с другого выхода блока 10 управлени  на вход модул тора 9 последний осуществл ет пробное изменение регулируемого параметра мостовой цепи, ее выходной сигнал получает определенное модул ционное приращение, содержащее информацию о состо нии мостовой цепи. Новое значение сигнала неравновеси  также подвергаетс  амплитудному Детектированию, возведению в квадрат, а затем запоминаетс  в анализаторе 5 приращений. Одновременно в этом блоке производитс  определение величины и знака модул ционного приращени  квадрата амплитуды сигнала неравновеси . Если знак этого -приращени  положительный, то из анализатора 5 подаетс  импульс на триггер 8 реверса, измен к ций направление счета реверсивного счетчика 7. Затем приращение квадрата амплитуды преобразуетс  в преобразователе 6 напр жени  в число импульсов./Последовательность импульсов, поступаю щих с выхода преобразовател  6 на вход реверсивного счетчика 7, измен ет состо ние как этого счетчика, так и коммутируемых элементов мостовой измерительной схемы 2, приближа  ее к состо нию равновеси . Степень приближени  зависит от инстру. ментальной погрешности определен1Л состо ни  равновеси  моста. При ,

недостаточной точности описанной процедуры она может быть повторена. По окончании уравновешивани  моста цифровое значение выходного кода реверсивного счетчика 7 равно измер емому параметру комплексного сопротивлени .

Использование способа автоматического уравновешивани  цифровых экстремальных мостов переменного тока позвол ет повысить быстродействие этих приборов примерно в 4 раза по сравнению с известными наиболее быстродействукивдши приборами при сохранении их точности.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ автоматического уравновешивани  цифровых экстремальных мостов переменного тока с ортогональными лини ми уравновешивани , при котором модулируют регулируемый параметр , детектируют сигнал неравновеси  моста до и после модул ции, по

   знаку модул ционного приращени  определ ют направление регулировани , отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи , полученный после детектировани  сигнал возвод т в квадрат, измер ют модул ционное приращение квадрата про-, детектированного сигнала и измен ют регулируемый параметр на величину, пропорциональную этому приращению.

   Источники информацииJ прин тые во внимание при экспертизе

   .1. Авторское свидетельство СССР № 756301, кл. G 01 R 17/10, 1978.

   2, Авторское свидетельство СССР № 313163, кл. G 01 R J7/10, 1970 (псототип)