Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения
1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ , содержащее первый модулятор, сигнальный вход которого соединен с входной шиной, второй модулятор,. опорный генератор, выход которого соединен с входом возбуждения первого модулятора и через фазосдвигающий блок - с входом возбуждения второго модулятора, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого модулятора, амплитудный детектор , первый вход которого соединен с выходом сумматора, а выход - с входом масштабного преобразователя, блок выборки и запоминания, к первому входу которого подключен выход масштабного преобразователя, к второму входу - первьш выход формирователя временных интервалов, второй выход которого соединен с вторым входом амплитудного детектора, а выход блока выборки и запоминания соединрн с выходной шиной, отличающееся тем, , с целью повышения точности, в него дополнительно Q введены счетный триггер и регулиру- ® емьй усилитель, при этом вход счетно (Л го триггера соединен с выходом опорного генератора, а выход - с управляющим входом регулирующего усилителя, сигнальный вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, а выход - к сигнальному входу второго модулятора. ел
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
„„SU„„ I 150562
1(5В С 01 R 19/02
«««««««МЮ««щу««
««ф«
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ « . « ° „ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3577515/24-21 (22) 11.04.83 (46) 15.04.85. Бюл. Ф 14 (72) Б.Л. Рудницкий и.А.А. Дрючин (71) Винницкий политехнический институт (53) 621.317 ° 72(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Ф 137967, кл. G 01 R 19/02, 6.06.60.
Авторское свидетельство СССР
Р 1010569, кл. 0 01 R 19/02, 15.04.81 (54) (57) T. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ
СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ, содержащее первый модулятор, сигнальный вход которого соединен с входной шиной, второй модулятор, опорный генератор, выход которого соединен с входом возбуждения первого модулятора и через фазосдвигающий блок — с входом возбуждения второго модулятора, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого модулятора, амплитудный детектор, первый вход которого соединен с выходом сумматора, а выход — с входом масштабного преобразователя, блок выборки и запоминания, к первому входу которого подключен выход масштабного преобразователя, к второму входу — первый выход формирователя временных интервалов, второй выход которого соединен с вторым входом амплитудного детектора, а выход блока выборки и запоминания соединен с выходной шиной, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены счетный триггер и регулируемый усилитель, при этом вход счетно- фф го триггера соединен с выходом опорного генератора, а выход — с управля- С ющим входом регулирующего усилителя, сигнальный вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, а рвы выход — к сигнальному входу второго > ы модулятора. Ql
1150562
U (t) Кх,sin м)й, 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введен блок пересчета, первый вход которого соединен с выходом опорного генераФ
Изобретение относится к электроизмеренням, в частности к измерительным преобразователям, и может быть использовано в приборах для измерения эффективных значений напряжения произвольной формы.
Целью изобретения является повышение точности и расширение Функциональных возможностей.
На чертеже приведена блок-схема 1б устройства.
Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения содержит первый модулятор 1, сигнальный вход которого соединен с входной шиной, второй модулятор 2, опорный генератор 3, выход которого соединен с входом возбуждения первого модулятора 1 и через фазосдвигающий блок .4 с входом возбуждения второго модулятора 2, выход которого подключен к первому входу сумматора 5, второй. вход которого соединен. с выходом первого модулятора 1, амплитудный детектор 6, первый вход которого соединен с. выходом сумматора 5, а выход — с входом масштабного преоб.разователя 7, блок выборки и запоминания 8, к первому входу которого подключен выход масштабного преобразователя 7, к второму входу — первый выход Формирователя временных интервалов 9, второй выход которого соединен с вторым входом амплитудного детектора 6, а выход блока выборки и запоминания 8 соединен с выходной шиной, В устройство дополнительно введены счетный триггер 10 и регулируемый усилитель 11. Вход счетного триггера 10 соединен с выходом опорного генератора 3, а выход — с уп40 равляющим входом регулируемого усилителя 11, сигнальный Вход которого подключен к выходу амплитудного детора, второй — с дополнительным выходом формирователя временных интервалов, а выход - с управляющим входом масштабного преобразователя, который выполнен на основе резисторной матрицы.
3 тектора 6 а выход — к сигнальному входу второго модулятора 2.
Кроме того, в устройство дополнительно введены блок пересчета 12, первый вход которого соединен с выходом опорного генератора 3, второй— с дополнительным выходом формирователя времеинык интервалов 9, а выход - с управляющим входом масштаб- ного преобразователя 7, который выполнен на основе реэисторной матрицые
Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения работает следующим образом.
Входным сигналом х(й) в нервом модуляторе 1 модулируется напряжение опорного генератора 3 (с обязательным подавлением несущей), которое затем поступает на первый вход сумматора 5. В первый момент времени око определяется как где К - коэффициент передачи модулятора.
На второй вход сумматора 5 поступает напряжение U> амплитудного детектора 6, прошедшее через регулируемый усилитель 11, который в исходном состоянии счетного триггера 10 имеет коэффициент усиления у„. С учетом того, что напряжение опорного генератора,3, поступающее на второй модулятор 2, сдвинуто фазосдвигающим блоком 4 на 90, а также начального сброса амплитудного детектора 6, напряжение на выходе сумматора 5 определится как (4) «Кх з м 0 у„соз ю - K x„sin ц
К моменту окончания первого периода опорного колебания на выходе
О аК и послв N периодов
35 при четном числе периодов N, 3 11505 амплитудного детектора б установится определенное напряжение.
К началу второго периода счетный триггер 10 изменяет свое состояние и устанавливает коэффициент передачи регулируемого усилителя равным тогда по окончанию второго периода на выходе амплитудного детектора 6 установится напряжение U =K K у х х а состояние счетного триггера 10 из- 10 меяится и коэффициент передачи по цепи обратной связи за счет изменения усиления регулируемого усилителя станет равным
Е моменту окончайия третьего
15 пвриода иа выходе амплитудного детектора 6 установится 0 =К x +Px +P >
Далее происходит периодическое измеявяив состояний триггера 10 и чередование коэффициентов передачи у„и по цепи обратной связи. Напряжения на выходе амплитудного детактора 6 будут определяться следующими выражеяияииt
25 ратора 3, в параллельный код, пропорциональный код ню квадратному из их числа N12= YNý
После N периодов опорной частоты, соответствующих интервалу усреднения
Т, величина которого устанавливается априорно ппи автономных измерениях или же задается импульсами синхронизации при включении устройства в автоматическую информационно-измерительную систему, путем изменения временных интервалов между управляющими импульсами формирователя временных интервалов 9, напряжение амплитудного детектора б, уменьшенное в УЖ раз масштабным преорразователем х7, управляющим сигналом формирователя временных интервалов 9, передается в блок выборки и запоминания 8 для последующей обработки (аналого-цифровое преобразование, индикация, сигнал регулирования и т.п.). Напряжение, поступившее в устройство выборки и хранения информации 8, пропорционально среднеквадратическому значению измеряемого напряжения, определенному на интервале усреднения Т, при выполнении равенства у З = 1 строго: Ax „
,=K(„ а при отклонении от единицы с некоторым приближением: хУ N
Ч ° (2) где 2 —, индексы, соответствующие напряжению x(t) на четном периоде опорной частоты;
m — - индексы, соответствующие напряжению x(t) на нечетном периоде опорной частоты.
Сформированное таким образом напряжение амплитудного детектора 6 по-5О ступает на масштабный преобразователь 7, выполненный в виде резисторной матрицы, коэффициент передачи которой зависит от значения кода, присутствующего в данный момент на выходе блока .пересчета 12, преобразующего число N импульсов, поступивших на его вход от опорного генедля четного N, Величина погрешности случае определится как (3) В этом
У=1
Можно показать, что эта погрешность ниже, чем в прототипе, так как отклонение каждого из слагаемых сумм выражений (1) — (3) от величины х2 меньше, чем для выражения (1), при той же точности установки коэффициента передачи по цепи обратной связи. Допустим, в прототипе коэффициент передачи цепи, обратной связи К установлен с погрешностью 4: К > 1 +Л, 1150562
2 =Кк
=Kx
=0,00 - (7) Составитель А. Пучковский
Редактор M. Дыпын Техред С.Мигунова е
Корректор E. Сирохман
Заказ 2136/34 Тираж 748
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5
Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 с такой же точностью установлены
3 1+а и уг= 1-й, тогда мо дуль отклонения 377, К-го слагаемого в первом случае определится как
ll „=(ха-хеK N х)(=хх (1-))тр) х )(, )х) во втором случае /) ) 1. й,к= х „-х, г,тх .х,х-()на) ) -ах)1 так как величина а является погрешностью и реально значительно меньше И единицыj то ((7-a ) а ) (7 a)j и egg (57к, Сказанное можно оценить следующйм образом.
Пусть число усредняемых выборок
N = 10, точность установки 17., что 20 соответствует и = 0 01 и выборки напряжения х на усредняемом интервале постоянны х„ = х = const, тогда выражение (3) можно представить в г где 8,) (g<, y>) — сумма И/2 лленов
7 геометрической про 3$ грессии со знаменаT eMq = а.
Подставляя в выражение (6) числовые значения, определим значение .погрешности 40
Для прототипа « =. 0,04. Таким образом, относительная погрешность уменьшается в c)"/ d"„ = 0,04/0,005 =
= 8 раз, что свидетельствует о повышении точности.
Введение блока пересчета 12 и управляемого им масштабного преобразователя 7 приводит к тому, что напряжение на входе блока выборки и запоминания 8 в каждый момент времени пропорционально среднеквадратическому значению напряжения x(t), определенного с момента начала отсчета t
Если частота опорного генератора 3 выше верхней частоты спектра сигнала, то можно записать
В этом случае формируется "текущее" среднеквадратическое значение напряжения x(t) что позволяет осуществить следящий по среднеквадратическому режим работы при включении устройства в автоматическую информационно-измерительную систему, определять интервал стационарности по среднеквадратическому значению при исследовании случайных процессов, изменять время измерения с целью его уменьшения при исследовании сигналов с малым периодом повторения, что позволяет осуществлять измерения на одной и той же шкале при изменении времени усреднения без мультиплинатинной погреннпети ) =fT)тт где Т вЂ” действительное время усреднения;
Т - установленное время усредfact нения.
