RU64342U1 - DEVICE FORMING THE OUTPUT SIGNAL OF A DIFFERENTIAL MEASURING TRANSMITTER - Google Patents
DEVICE FORMING THE OUTPUT SIGNAL OF A DIFFERENTIAL MEASURING TRANSMITTER Download PDFInfo
- Publication number
- RU64342U1 RU64342U1 RU2006145464/22U RU2006145464U RU64342U1 RU 64342 U1 RU64342 U1 RU 64342U1 RU 2006145464/22 U RU2006145464/22 U RU 2006145464/22U RU 2006145464 U RU2006145464 U RU 2006145464U RU 64342 U1 RU64342 U1 RU 64342U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- differential
- input
- output
- measuring transducer
- differential amplifier
- Prior art date
Links
Landscapes
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области электрических измерений и может быть использована для измерения электрических и неэлектрических величин с помощью дифференциальных, например мостовых, измерительных преобразователей, питаемых переменным током. Устройство формирования выходного сигнала дифференциального измерительного преобразователя содержит дифференциальный измерительный преобразователь, дифференциальный усилитель, переменный резистор, подключенный к входу дифференциального усилителя, два фазовых детектора, входы первого фазового детектора соединены с выходами ветвей измерительного преобразователя, а выход подключен к второму входу дифференциального усилителя, вход второго фазового детектора подключены к источнику переменного тока, а выход подключен к переменному резистору, дополнительно введен фазовращатель, вход которого подключен к источнику переменного тока, а выход к измерительному преобразователю и входу второго фазового детектора. Предлагаемая модель позволяет повысить точность измерений с помощью дифференциальных измерительных преобразователей, питаемых переменным током и устранить влияние мультипликативной помехи вследствие действия внешних возмущающих факторов (температуры, влажности и т.п.). 1 ил.The utility model relates to the field of electrical measurements and can be used to measure electrical and non-electrical quantities using differential, such as bridge, measuring transducers powered by alternating current. The device for generating the output signal of the differential measuring transducer contains a differential measuring transducer, a differential amplifier, a variable resistor connected to the input of the differential amplifier, two phase detectors, the inputs of the first phase detector are connected to the outputs of the branches of the measuring transducer, and the output is connected to the second input of the differential amplifier, the input of the second the phase detector is connected to an AC source, and the output is connected to an AC ezistoru additionally introduced phase shifter, the input of which is connected to an AC power source, and the output to the transmitter and the input of the second phase detector. The proposed model allows to increase the accuracy of measurements using differential measuring transducers powered by alternating current and to eliminate the influence of multiplicative noise due to external disturbing factors (temperature, humidity, etc.). 1 ill.
Description
Предлагаемое устройство относится к области электрических измерений и может быть использовано для измерения электрических и неэлектрических величин с помощью дифференциальных, например мостовых, измерительных преобразователей, питаемых переменным током.The proposed device relates to the field of electrical measurements and can be used to measure electrical and non-electrical quantities using differential, such as bridge, measuring transducers powered by alternating current.
Известно устройство формирования выходного сигнала дифференциального измерительного преобразователя [1], содержащее мостовой измерительный преобразователь, балансировочное устройство выполненное в виде делителя напряжения с первым дифференциальным усилителем и блок вычитания напряжений, снимаемых с ветвей измерительного преобразователя, выполненный в виде второго дифференциального усилителя. Выходное напряжение формирует блок суммирования напряжений. Также устройство содержит источник питания измерительного преобразователя и балансировочного устройства.A device for generating the output signal of a differential measuring transducer [1], comprising a bridge measuring transducer, a balancing device made in the form of a voltage divider with a first differential amplifier and a unit for subtracting voltages removed from the branches of the measuring transducer, made in the form of a second differential amplifier. The output voltage forms a voltage summing unit. The device also contains a power source of the measuring transducer and balancing device.
Недостатком данного устройства являются различные значения температурных и временных зависимостей параметров элементов измерительного преобразователя и элементов цепи формирования компенсирующего напряжения, что приводит, помимо погрешности, обусловленной неполной идентичностью элементов измерительного преобразователя, к возникновению дополнительной погрешности измерений, вызванной нестабильностью параметров цепи компенсации преобразователя.The disadvantage of this device is the different temperature and time dependences of the parameters of the elements of the measuring transducer and the elements of the compensating voltage generating circuit, which, in addition to the error due to the incomplete identity of the elements of the measuring transducer, leads to an additional measurement error caused by the instability of the parameters of the converter compensation circuit.
Также известно устройство для бесконтактного измерения расстояния [2], содержащее источник переменного напряжения, измерительный преобразователь с двумя катушками индуктивности, два резистора, включенные последовательно с катушками индуктивности и подключенные входами к катушкам индуктивности, блок вычитания напряжений, подключенный к выходам двух детекторов, которые выпрямляют напряжения двух катушек индуктивности. Третий детектор подключен к одной из катушек индуктивности. В состав устройства может входить также блок линеаризации, выполненный, например, в виде блока деления напряжений.Also known is a device for non-contact distance measurement [2], containing an AC voltage source, a measuring transducer with two inductors, two resistors connected in series with the inductors and connected to the inputs to the inductors, a voltage subtraction unit connected to the outputs of two detectors that rectify voltage of two inductors. The third detector is connected to one of the inductors. The device may also include a linearization unit, made, for example, in the form of a voltage division unit.
Недостатком данного устройства является отсутствие элементов балансировки измерительного преобразователя и связанная с этим погрешность, обусловленная изменением параметров измерительного преобразователя под влиянием возмущающих воздействий (времени, температуры, влажности и т.п.). Начальная балансировка измерительного преобразователя может быть выполнена путем регулировки параметров одного из элементов измерительного преобразователя. Поэтому температурный и временной уход параметров измерительного The disadvantage of this device is the lack of balancing elements of the measuring transducer and the associated error due to changes in the parameters of the measuring transducer under the influence of disturbing influences (time, temperature, humidity, etc.). Initial balancing of the transmitter can be done by adjusting the parameters of one of the elements of the transmitter. Therefore, the temperature and time deviation of the measurement parameters
преобразователя не может быть скомпенсирован в процессе эксплуатации устройства и приводит к увеличению погрешности измерений. Наиболее существенно этот недостаток проявляется в измерительных устройствах с первичными преобразователями, расположенными в местах, недоступных и труднодоступных для обслуживающего персонала.the transducer cannot be compensated during operation of the device and leads to an increase in measurement error. Most significantly, this drawback is manifested in measuring devices with primary transducers located in places inaccessible and hard to reach for maintenance personnel.
За прототип выбрано устройство формирования выходного сигнала измерительного преобразователя [3], которое может быть использовано для измерения электрических и неэлектрических величин с помощью дифференциальных, например мостовых, преобразователей, в том числе индуктивных дифференциальных измерительных преобразователей и дифференциально-трансформаторных (взаимоиндуктивных). Устройство, питаемое переменным током, содержит дифференциальный измерительный преобразователь, включающий в себя, по крайней мере, две ветви и два выпрямителя, соединенных с выходами ветвей измерительного преобразователя, а также дифференциальный усилитель, входы которого подключены к выходам выпрямителей. Для получения более высокой точности измерения в устройство дополнительно введен переменный резистор, подключенный к входу одного из выпрямителей. Движок переменного резистора подключен к дополнительному входу дифференциального усилителя.For the prototype, a device for generating the output signal of the measuring transducer [3] was selected, which can be used to measure electric and non-electric quantities using differential, such as bridge, transducers, including inductive differential transducers and differential transformer (mutually inductive). The device powered by alternating current contains a differential measuring transducer, which includes at least two branches and two rectifiers connected to the outputs of the branches of the measuring transducer, as well as a differential amplifier, the inputs of which are connected to the outputs of the rectifiers. To obtain higher measurement accuracy, a variable resistor is connected to the input of one of the rectifiers. The variable resistor motor is connected to an additional input of the differential amplifier.
Применение переменного резистора позволяет в нормальных условиях, при отсутствии полезного сигнала, скомпенсировать несимметричность дифференциального измерительного преобразователя. В этом случае выходной сигнал усилителя будет равен нулю. В данном устройстве частично компенсируется аддитивная составляющая помехи, которая вызывается внешними возмущающими факторами. При этом аддитивное влияние внешних возмущающих факторов будет определяться лишь различием коэффициентов нестабильности ветвей измерительного преобразователя.The use of a variable resistor allows under normal conditions, in the absence of a useful signal, to compensate for the asymmetry of the differential transducer. In this case, the output of the amplifier will be zero. In this device, the additive component of the interference, which is caused by external disturbing factors, is partially compensated. In this case, the additive effect of external disturbing factors will be determined only by the difference in the instability coefficients of the branches of the measuring transducer.
Недостатком данного устройства является то, что в нем отсутствует защита от мультипликативной помехи, которая является определяющей при использовании дифференциальных измерительных преобразователей. Мультипликативная помеха вызывается нестабильностью напряжения источника питания преобразователя Uпит, а также влиянием на коэффициенты передачи ветвей измерительного преобразователя внешних возмущающих факторов (температуры, влажности и т.п.). С учетом нестабильности коэффициентов передачи ветвей преобразователя можно записать выражение для выходного сигнала в рассматриваемом устройствеThe disadvantage of this device is that it lacks protection against multiplicative interference, which is crucial when using differential measuring transducers. The multiplicative noise is caused by the instability of the voltage of the converter power supply U pit , as well as by the influence of external disturbing factors (temperature, humidity, etc.) on the transmission coefficients of the transmitter branches. Given the instability of the transmission coefficients of the branches of the Converter, you can write the expression for the output signal in the device in question
где α1, α2 - коэффициенты передачи ветвей измерительного преобразователя;where α 1 , α 2 - transmission coefficients of the branches of the measuring transducer;
Y1, и Y2 - коэффициенты нестабильности ветвей измерительного преобразователя под действием внешних возмущающих факторов, равные относительному изменению параметра ветви (индуктивности, сопротивления, емкости);Y 1 and Y 2 are the instability coefficients of the branches of the measuring transducer under the action of external disturbing factors equal to the relative change in the parameter of the branch (inductance, resistance, capacitance);
K1 и K2 - коэффициенты чувствительности к измеряемой величине x ветвей преобразователя;K 1 and K 2 - coefficients of sensitivity to the measured value x of the branches of the Converter;
x - измеряемая физическая величина;x is the measured physical quantity;
Kg - коэффициент усиления дифференциального усилителя;K g is the gain of the differential amplifier;
Uпит - напряжение питание преобразователя;U pit - voltage supply to the converter;
Uk - компенсационное напряжение.U k - compensation voltage.
Соотношение (1) носит общий характер, учитывающей особенности применения дифференциальных измерительных преобразователей. Если пренебречь в этом соотношении взаимным влиянием нестабильности ветвей преобразователя и измеряемой физической величины, то останется только аддитивная составляющая помехи, на устранение которой направлено рассматриваемое изобретение. Однако как отмечено, в данном устройстве она полностью не устранима.Relation (1) is of a general nature, taking into account the features of the application of differential measuring transducers. If we neglect in this ratio the mutual influence of the instability of the branches of the transducer and the measured physical quantity, then only the additive component of the interference remains, the elimination of which the invention is directed to. However, as noted, in this device it is not completely removable.
Задачей полезной модели является повышение точности измерений с помощью дифференциальных измерительных преобразователей, питаемых переменным током и устранение мультипликативной помехи. Указанная задача решается тем, что в устройство формирования выходного сигнала дифференциального измерительного преобразователя, питаемого переменным током, содержащего дифференциальный измерительный преобразователь, дифференциальный усилитель, переменный резистор, подключенный к входу дифференциального усилителя дополнительно введены фазовращатель, вход которого подключен к источнику переменного тока, а выход к измерительному преобразователю и к второму фазовому детектору, два фазовых детектора, входы первого фазового детектора соединены с выходами ветвей измерительного преобразователя, а выход подключен ко второму входу дифференциального усилителя, входы второго фазового детектора подключены к источнику переменного тока и к выходу фазовращателя, а выход подключен к переменному резистору.The objective of the utility model is to increase the accuracy of measurements using differential measuring transducers powered by alternating current and eliminating the multiplicative noise. This problem is solved by the fact that in the device for generating the output signal of a differential measuring transducer powered by alternating current, containing a differential measuring transducer, a differential amplifier, a variable resistor connected to the input of the differential amplifier, a phase shifter is additionally introduced, the input of which is connected to an alternating current source, and the output to to the measuring transducer and to the second phase detector, two phase detectors, inputs of the first phase detector and connected to outputs of the transmitter branch, and an output connected to the second input of the differential amplifier, the inputs of the second phase detector connected to the AC source and to the output of the phase shifter, and an output connected to the variable resistor.
Структурная схема устройства приведена на фиг.1. Устройство содержит дифференциальный измерительный преобразователь 1, включающий, по крайней мере, две ветви 2 и 3. Питание измерительного преобразователя 1 осуществляется от источника переменного тока 4 через два входа, причем на второй вход измерительного преобразователя питающее напряжение подается через фазовращатель 5. Фазовый сдвиг, формируемый фазовращателем должен находится в пределах от π/6 до The block diagram of the device shown in figure 1. The device contains a differential measuring transducer 1, including at least two branches 2 and 3. The power of the measuring transducer 1 is supplied from an AC source 4 through two inputs, and a voltage is supplied to the second input of the measuring transducer through a phase shifter 5. The phase shift generated phase shifter should be in the range from π / 6 to
5π/6, но оптимальным является значение π/2, которое обеспечивает питание измерительного преобразователя квадратурными составляющими. Измеряемые напряжения с выходов ветвей 2 и 3 поступают на входы фазового детектора 6, выход которого подключен к входу дифференциального усилителя 9, формирующего выходное постоянное напряжение. Переменный резистор 8 присоединен к выходу второго фазового детектора 7, к входам которого подключены источник питающего тока 4 и выход фазовращателя 5. Движок переменного резистора 8 соединен со вторым входом дифференциального усилителя 9.5π / 6, but the value is π / 2, which provides power to the transmitter with quadrature components. The measured voltages from the outputs of branches 2 and 3 are fed to the inputs of a phase detector 6, the output of which is connected to the input of a differential amplifier 9, forming an output constant voltage. A variable resistor 8 is connected to the output of the second phase detector 7, the inputs of which are connected to the power supply 4 and the output of the phase shifter 5. The motor of the variable resistor 8 is connected to the second input of the differential amplifier 9.
Рассмотрим работу предлагаемого устройства для случая фазового сдвига, формируемого фазовращателем π/2. Под действием переменного напряжения источника 5 и фазовращателя 6 на выходах ветвей 2 и 3 создаются переменные напряжения U1 и U2. В общем случае для линейных характеристик преобразования ветвей 2 и 3 измерительного преобразователя 1 (или линеаризованных для нелинейных характеристик ветвей 2 и 3) эти напряжения могут быть записаны в виде:Consider the operation of the proposed device for the case of a phase shift formed by the phase shifter π / 2. Under the action of the alternating voltage of the source 5 and the phase shifter 6 at the outputs of the branches 2 and 3, alternating voltages U 1 and U 2 are created . In the General case, for the linear conversion characteristics of the branches 2 and 3 of the measuring transducer 1 (or linearized for the nonlinear characteristics of the branches 2 and 3), these voltages can be written in the form:
где ω - частота источника питания преобразователя.where ω is the frequency of the converter power source.
Фазы измеряемых сигналов определяются следующими соотношениямиThe phases of the measured signals are determined by the following relations
Напряжение с выхода первого фазового детектора 6 определится на основании уравнений (2-3)The voltage from the output of the first phase detector 6 is determined based on equations (2-3)
где Kф - коэффициент усиления фазового детектора.where K f is the gain of the phase detector.
Для практического применения можно воспользоваться приближением для линейного режима работы преобразователя (Kix≪1)For practical use, you can use the approximation for the linear mode of operation of the converter (K i x≪1)
Uф≈2Kф(K1+K2)x.U f ≈ 2K f (K 1 + K 2 ) x.
Окончательно на выходе предлагаемого устройства можно записать сигналFinally, at the output of the proposed device, you can record a signal
где Uk - напряжение компенсации, снимаемое с переменного резистора 8.where U k is the compensation voltage removed from the variable resistor 8.
Таким образом, с помощью переменного резистора 8 в нормальных условиях при несимметричном дифференциальном измерительном преобразователе 1 выходной сигнал усилителя 9 можно сделать нулевым. Также это дает возможность выполнять периодическую балансировку измерительного преобразователя 1 при расположении последнего в местах, труднодоступных для обслуживающего персонала.Thus, using a variable resistor 8 under normal conditions with an asymmetric differential measuring transducer 1, the output signal of amplifier 9 can be made zero. It also makes it possible to periodically balance the measuring transducer 1 when the latter is located in places that are difficult to access for maintenance personnel.
Кроме этого использование в цепи компенсации второго фазового детектора 7 позволяет скомпенсировать возможную нестабильность работы фазовращателя 5 и неточность установки фазового сдвига.In addition, the use in the compensation circuit of the second phase detector 7 allows you to compensate for the possible instability of the phase shifter 5 and the inaccuracy of the installation of the phase shift.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерений с помощью дифференциальных измерительных преобразователей, питаемых переменным током и устранить влияние мультипликативной помехи вследствие действия внешних возмущающих факторов (температуры, влажности и т.п.).Thus, the proposed device can improve the accuracy of measurements using differential measuring transducers powered by alternating current and eliminate the influence of multiplicative noise due to external disturbing factors (temperature, humidity, etc.).
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Левшин Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин: (Измерительные преобразователи). Учеб. пособие для вузов. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983.1. Levshin E.S., Novitsky P.V. Electrical measurements of physical quantities: (Measuring transducers). Textbook manual for universities. - L .: Energoatomizdat. Leningra. Department, 1983.
2. Патент РФ №1760310 МКИ G01В 7/14 от 11.08.89.2. RF patent No. 1760310 MKI G01B 7/14 from 08/11/89.
3. Патент РФ №2142113 от 02.10.98, БИ 33, 19993. RF patent No. 2142113 dated 02.10.98, BI 33, 1999
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006145464/22U RU64342U1 (en) | 2006-12-20 | 2006-12-20 | DEVICE FORMING THE OUTPUT SIGNAL OF A DIFFERENTIAL MEASURING TRANSMITTER |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006145464/22U RU64342U1 (en) | 2006-12-20 | 2006-12-20 | DEVICE FORMING THE OUTPUT SIGNAL OF A DIFFERENTIAL MEASURING TRANSMITTER |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU64342U1 true RU64342U1 (en) | 2007-06-27 |
Family
ID=38316024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006145464/22U RU64342U1 (en) | 2006-12-20 | 2006-12-20 | DEVICE FORMING THE OUTPUT SIGNAL OF A DIFFERENTIAL MEASURING TRANSMITTER |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU64342U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453988C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Frequency subtractor |
-
2006
- 2006-12-20 RU RU2006145464/22U patent/RU64342U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453988C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-06-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" | Frequency subtractor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Brandolini et al. | A simple method for the calibration of traditional and electronic measurement current and voltage transformers | |
| JPS6236161B2 (en) | ||
| CN107449949B (en) | Device for applying DC bias voltage to AC sine wave signal source | |
| RU64342U1 (en) | DEVICE FORMING THE OUTPUT SIGNAL OF A DIFFERENTIAL MEASURING TRANSMITTER | |
| US9939473B2 (en) | Power meter with two detector elements for a power measurement even of extremely low frequencies | |
| RU151194U1 (en) | DEVICE FORMING THE OUTPUT SIGNAL OF A DIFFERENTIAL MEASURING TRANSMITTER | |
| Budovsky | Standard of electrical power at frequencies up to 200 kHz | |
| JPS6234067A (en) | Method and device for measuring active current and reactive current in alternating current system | |
| Ehtesham et al. | Development of an automated precision direct current source for generation of pa currents based on capacitance charging method at csir-npl | |
| Feige et al. | Comparison of a 100-pF capacitor with a 12 906-Ω resistor using a digital impedance bridge | |
| Muñoz et al. | Active power analog front-end based on a Wheatstone-type magnetoresistive sensor | |
| Isaiev | Creation of high-precision standard for metrological service of measuring and reproducing alternating current | |
| Filipski et al. | Calibration of a low voltage AC-DC transfer standard | |
| Beug et al. | A new calibration transformer and measurement setup for bridge standard calibrations up to 5 kHz | |
| RU2654905C1 (en) | Device for converting the resistance changes into voltage | |
| RU2142113C1 (en) | Former of output signal of differential measurement converter | |
| RU203601U1 (en) | Output signal conditioning device for differential measuring transducer | |
| Lehtonen | Harmonic power standard of VTT MIKES | |
| Velychko et al. | Investigating the temperature dependence of AC/DC transfer standard | |
| Khan | Linear and Sensitive Detection Electronics for Capacitive Sensors | |
| Calleja | Error analysis of a dual-VFC multiplier aimed at industrial-frequency power metering | |
| BRAGA et al. | Brief communication. RMS voltmeter based power and power-factor measuring system | |
| JPH06308176A (en) | Capacitance measuring circuit and lcr metter with the same | |
| SU879493A2 (en) | Device for measuring power amplifier harminic coefficient | |
| SU6111A1 (en) | Method and instrument for measuring by compensation method in AC circuits |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20071221 |