Спосіб калібрування значення змінного сигналу

Спосіб калібрування значення змінного сигналу, згідно з яким точність джерела постійного 2 3 27031 постійного сигналу від входу вимірювального термоперетворювача напруги, підключення його до джерела змінного регульованого сигналу і регулювання рівня вихідного сигналу джерела змінного сигналу до тих пір, поки вихідний сигнал вимірювального термоперетворювача не стане рівним Х. На Фіг. 1 наведено структурн у схему, яка відображає суть цього способу, де: ДКПС - джерело каліброваного постійного сигналу; ДЗРС - джерело змінного регульованого сигналу; К1, К 2 - ключі; ВТН - вимірювальний термоперетворювач напруги; ВПН - вимірювач постійної напруги. За цим способом діють наступним чином. На вхід вимірювального термоперетворювача напруги ВТН через замкнутий ключ К1 подають спочатку каліброване значення постійного сигналу, наприклад напруги U=. Значення постійної напруги X, яке з'являється на виході ВТН, фіксують у ВПН, після чого розмикають ключ К1 і замикають ключ К2, через який на вхід ВТН подають змінну напругу з діючим значенням UD і регулюють її до ти х пір, поки вихідна напруга ВПН не досягне значення X. Оскільки рівні між собою діюче значення змінної напруги і амплітудне значення постійної напруги викликають на виході термоперетворювача одне і те ж саме значення постійної напруги X, можна вважати, що UD=U=. Гранична похибка g1 калібрування за таким способом може бути визначена за наступним співвідношенням: g1 = g ВТН + g K + g НС= + g НС» , (1) де: g ВТН - похибка ВТН; gK похибка калібрування джерела постійного сигналу; g HC= - похибка, викликана нестабільністю джерела постійного сигналу; g НС» - похибка, викликана нестабільністю джерела змінного сигналу. g Похибка ВТН кращих ВТН складає 0,001%, gK g HC= похибка =0,0001%, похибка =0,0001%, g НС» похибка =0,0001%. Таким чином, граничне значення похибки g1 калібрування змінної напруги за цим способом становить 0,0022%, що не відповідає сучасним вимогам до точності відтворення змінного сигналу. Недоліками такого відтворення є похибка, обумовлена кінцевим значенням похибки термоперетворювача і неодночасним порівнянням відтворюваної та каліброваної фізичних величин, а також інерційність процесу відтворення. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення способу калібрування змінного сигналу шля хом зміни операцій запам'ятовування та відтворення точності джерела постійного 4 сигналу, які виконують шляхом формування нових сигналів за допомогою реактивних елементів без застосування термоперетворювача, що дозволить уникнути операції порівняння значень відтворюваної та каліброваної фізичних величин змінного сигналу, уникнути впливу похибки термоперетворювача на величину відтворюваного змінного сигналу, і тим самим забезпечити підвищення точності калібрування змінного сигналу і швидкодію процесу калібрування. Поставлена задача вирішується тим, що у способі калібрування значення змінного сигналу, згідно з яким точність джерела постійного сигналу U= (I= ) , передають джерелу змінного сигналу шляхом періодичного підключення, запам'ятовування та відтворення встановлених рівнів сигналів, згідно з корисною моделлю запам'ятовування відбувається шляхом почергового періодичного підключення двох реактивних елементів С 1, С2 (L1, L2), параметри яких рівні між собою С 1= С2 (L1=L2), до джерела U (= ) = I , a постійного каліброваного сигналу відтворення відбувається шляхом почергового їх підключення до третього реактивного елемента L3(С3) і утворення, тим самим, LC-контуру, в якому виникають вільні коливання, при цьому моменти комутації вибирають такими, що співпадають з максимумами сигналу на LC-контурі, а підключення реактивного елемента C1(L1) до LCконтуру супроводжують одночасним відключенням від LC-контуру і приєднанням до джерела постійного каліброваного сигналу частково розрядженого реактивного елемента C2(L2), підключення реактивного елемента С 2 (L2) до LCконтуру супроводжують одночасним відключенням від LC-контуру і приєднанням до джерела постійного каліброваного сигналу частково розрядженого реактивного елемента С 1 (L1), а рівні максимального і діючого значень відтворюваних змінних сигналів визначають за співвідношенням: U= I U max = U= , U D = Imax = I = ,I D = = 2 або 2 U ,I де: D D - діюче значення змінного сигналу; U =, I = - значення постійного каліброваного сигналу; Umax , Imax - максимальне значення змінного сигналу. Спосіб, який запропоновано, дає можливість уникнути використання вимірювального термоперетворювача напруги ВТН та операції порівняння, що дозволяє вилучити із виразу (1) g g похибки ВТН та НС» , після чого вираз (1) набуде вигляду: g1 = g K + g НС= , а граничне значення похибки g1 зменшиться при цьому більш ніж на порядок і становитиме 0,0002%. Порівняльний аналіз технічних рішень свідчить про те, що запропонований спосіб калібрування 5 27031 значення змінного сигналу є найбільш точним, оскільки забезпечує пряму і просту операцію передачі точності від джерела каліброваного постійного сигналу до джерела змінного сигналу, На Фіг.2 наведено структурну схему пристрою, яка ілюструє реалізацію способу калібрування значення змінного сигналу - напруги, де: ДКПС - джерело каліброваного постійного сигналу; ви хідна напруга якого дорівнює U=; Км1-Км4 - комутатори; С1, С2 - конденсатори (реактивні елементи), ємності яких рівні між собою; L3 - котушка індуктивності; p ФПП - фазоповоротний пристрій на 2 , ПЧ - подільник частоти; ФІ - формувач імпульсів; І - інвертор. Формування сигналів можна розділити на два цикли, які відбуваються одночасно: заряд одного з конденсаторів С1 (C2) до напруги рівня UK і розряд другого з конденсаторів С 2 (С1) на коливальний контур, створений одним з конденсаторів і котушкою індуктивності L3. Ці цикли відбуваються за допомогою комутаторів Км1-Км4. На першому відрізку часу спрацьовують комутатор Км1, за допомогою якого підключають конденсатор Сі до джерела ДКПС, і Км3, за допомогою якого підключають конденсатор С 2 до котушки індуктивності L3. Разом конденсатор С 2 та котушка індуктивності L3 на цьому інтервалі часу утворюють коливальний контур, у якому відбуваються вільні коливання, спричинені зарядом конденсатора C2 від ДКПС на попередньому інтервалі часу. Оскільки коливання тривають певний період, заряд конденсатора C2 лише частково використовується на підтримку коливального процесу, після чого конденсатор С 2 за допомогою комутатора Км4 знову підключають до ДКПС для відновлення початкового заряду. В цей самий момент заряджений від ДКПС конденсатор С1 підключають до котушки індуктивності L3, що тим самим викликає коливання на протязі наступного періоду. Надалі цей процес повторюється багаторазово. Синхронізація цього процесу відбувається завдяки послідовному з'єднанню фазоповоротного p пристрою на 2 , завдяки якому вихідні коливання U1 LC1 (C2) - контуру зсувають на 90°, подільника частоти, в якому вихідну частоту з ФПП ділять на 2, формувача імпульсів ФІ, в якому формують імпульси управління комутаторами Км2 і Км4 та інвертора І, на виході якого формують імпульси управління комутаторами Км1 і Км3. На Фіг.3 наведено часові діаграми, які відображають процеси формування сигналів згідно з запропонованим способом. На часовій діаграмі 1 зображено вихідний сигнал пристрою. На часовій діаграмі 2 - вихідний p сигнал фазоповоротного пристрою на 2 , на часових діаграмах 3, 4 і 5 - ви хідні сигнали 6 подільника частоти ПЧ, формувача імпульсів ФІ та інвертора І відповідно. Для реалізації способу, що пропонується, під час калібрування значення змінного струму використовують пристрій, схема якого аналогічна зображеній на Фіг. 2, в якому замість конденсатора С1 встановлено котушк у індуктивності L1, замість конденсатора C2 - котушк у індуктивності L2, а замість котушки індуктивності L3 встановлено конденсатор С 3. Формування сигналів відбувається таким же чином, як описано вище. Наведені відомості підтверджують можливість реалізації цього способу і його промислову придатність. Експериментальна перевірка способу показала, що його застосування забезпечує досягнення технічного результату - підвищення точності і спрощення процесу калібрування змінного сигналу з використанням каліброваного постійного сигналу. Джерела інформації: 1. Попов B.C., Рубан Н.Г, Бешкарев А.В. Способы точного измерения эффективного значения переменного значения напряжения в широком диапазоне частот// Измерения, контроль , автоматизация. 1976 №1.С. 31-37. 2. Попов B.C., Желбаков И.Н. Измерение среднеквадратического значения напаряжения. М. Энергоатомиздат,1987. - 120с. 3. Векслер М.С., Попов М.В. Проблемы метрологического обеспечения средств измерений мощности и энергии переменного тока в широком диапазоне частот. М. Машиностроение, 1983. 48с. 4. Безикович А.Я., Шапиро Е.З. Измерение электрической мощности в звуковом диапазоне частот.-Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1980.- С. 148-150. 7 27031 8