Методы и средства измерения мощности: Учебное пособие, страница 9

                                                      U

 

    Рис. 10.1. Структура волноводного преобразователя

с датчиком Холла

Датчик Холла закреплён в середине волновода в области наибольшей напряжённости поля Е. Один из токовых выводов датчика соединён непосредственно с широкой стороной волновода, а другой включён в линию с помощью настраиваемого коаксиального отрезка (поршень П₁).

Потенциальные выводы датчика выведены через середины узких сторон волновода, через согласующие шлейфы (поршни П₂ и П₃). ЭДС Холла далее поступает в измерительную схему.

Чувствительность ваттметра с преобразователем Холла порядка 0,1 микровольта на милливатт, что позволяет применять этот метод для измерения сравнительно больших значений мощности. Основные погрешности являются составляющими погрешности преобразователей Холла, погрешности измерения напряжения, погрешности установки преобразователя внутри волновода.

11. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ИЗМЕРЕНИЯ

МОЩНОСТИ

В связи с развитием систем контроля и управления, цифровой измерительной и микропроцессорной техники появилась возможность автоматизации процессов измерения мощности. Особенно это коснулось термисторных мостовых схем, являющихся основным элементом термисторных ваттметров.

На рис 11.1 представлена одна из разновидностей схемы частотно-импульсного самобалансирующегося моста. В его состав входят: термисторный мост на сопротивлениях: R1, R2, R3, Rθ; усилитель импульсов У, пиковый детектор Д, управляемый генератор Г, формирователь импульсов Ф.

Выходной сигнал мостовой схемы усиливается, детектируется, и подаётся на преобразователь “напряжение – частота”, состоящий из управляемого генератора и формирователя импульсов.

Выходной сигнал преобразователя по цепи обратной связи поступает в диагональ питания моста, изменяя тем самым ток питания терморезистора и балансируя мост, при этом

,

 

                   R₁                   R₂

                                                                                                               F

Ф

Г

Д

У

Р_свч

 

        Rθ                     R₃

 

Рис. 11.1. Структурная схема частотно-имульсного

самобалансирующегося  моста

Ф

Уравнение баланса частотно-импульсного моста при отсутствии мощности

                                                       

где: Рт - мощность, за счёт которой термистор нагревается до температуры окружающей среды; Ро - мощность, соответствующая рабочей точке термистора; Uм, τ0, F0 - соответственно, амплитуда, длительность и частота следования импульсов питающего напряжения. После подачи мощности Рсвч баланс возможен при условии

Ро - Рт - Рсвч = . Рсвч = .

Дальнейшим развитием автоматизации измерений является применение микропроцессорной техники с использованием в качестве преобразователя частотно-импульсного моста. На рис. 11.2 показан один из вариантов схемы. Управление режимом измерения производится микропроцессором.

 Схема содержит: частотно-импульсный мост (МОСТ); преобразователь частота-код (ПР); оперативное запоминающее устройство (ОЗУ); источник замещающей мощности (Ро); программно-управляющее устройство (УУ); коммутатор (КОМ); отсчётное устройство (ОУ); арифметико-логическое устройство (АУ).

Процесс измерения производится по следующему алгоритму: после подачи напряжения питания на измерительный мост через коммутатор подаётся измеряемая мощность Px на преобразователь частота-код, который подключается к выходу моста.

 

ОУ

Рх

КОМ

                                                          Микропроцессор

 

Рис. 11.2. Структурная схема микропроцессорного ваттметра

Напряжение на выходе преобразователя измеряется, и результат

записывается в ОЗУ; затем отключается измеряемая мощность и подключается замещающая мощность Р_0.

Напряжение на выходе преобразователя сравнивается со значением напряжения, записанного в ОЗУ. Изменяя замещающую мощность до выполнения условия: равенстова напряжений, измеряется значение Ро и результат выдаётся на индикацию в отсчётное устройство (ОУ).

Цифровые ваттметры могут быть построены по схеме цифровых вольтметров с элементами автоматического управления режимом работы.

Типичной схемой цифрового ваттметра является схема прибора типа М3-56, представленная на рис.11.3.

 

УУ

КАЛИБР

      Р

КОМ

                                                             Ро

 

Рис. 11.3. Структурная схема цифрового ваттметра

Измеряемая мощность через коммутатор поступает на термисторный преобразователь ПП, включённый в схему моста. Напряжение с выхода моста после усиления и преобразования в код поступает на индикацию. Устройство управления УУ обеспечивает заданный режим измерения и калибровки.

12. МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СРЕДСТВ

 ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ

12.1. Поверка низкочастотных ваттметров

С целью поддержания характеристик средств измерения, соответствующих параметрам технической документации, в процессе эксплуатации производят поверку средств измерений мощности.

 Поверка электроизмерительных приборов производится в соответствии с требованиями Инструкции 184-62 Государственного комитета стандартов.

Выбор метода поверки и образцового прибора при поверке и аттестации ваттметров постоянного тока и ваттметров низкочастотной мощности определяется соотношением погрешностей образцового и поверяемого прибора (1:5).