Способ получения квадрата среднеквадратического значения переменного напряжения и устройство для его осуществления

 

1. Способ получения квадрата среднеквадратического значения переменного напряжения, заключающийся в линейном детектировании контролируемого сигнала, квадратичном преобразовании предетектированного напряжения и интегрировании результата преобразования, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности, подынтегральную функцию составляют из суммарного напряжения двух ступенчато изменяющихся напряжений, амплитуда первого из которых устанавливается пропорциональной амплитуде продетектированного напряжения, а амплитуда второго ступенчатого напряжения меньше на одну ступеньку амплитуды первого ступенчатого напряжения. 2. Устройство для получения квадрата среднеквадратического значения переменного напряжения, содержащее вьшрямитель, соединенный с входом устройства, первый цифроаналоговый преобразователь и последовательно соединенные включенные на выходе устройства сумматор и интегратор, о тличающееся тем, что, с целью повьшения точности, в него введены второй цифроаналоговый преобразователь , дополнительньй интегратор , импульсный генератор, генератор циклов, схема сравнения, схема задержки и логическая схема совпадений, при этом выход вьтрямителя через дополнительный интегратор подключен к первому сигнальному входу схемы сравнения, к второму (Л сигнальному входу которой подключен выход первого цифроаналогового преобразователя , соединенный также с первым входом сумматора, к второму входу которого подключен выход второго цифроаналогового преобразователя , сигнальный вход которого соеО ) динен через схему задержки с выхо00 00 дом логической схемы совпадения, к которому подключен также сигнальО5 00 ный вход первого цифроаналогового преобразователя, управляющие входы цифроаналоговых преобразователей соединены с выходом схемы сравнения, к которому подключен также первый вход логической схемы совпадения, к второму входу которой подключен импульсный генератор, а третий вход логической схемы совпадений соединен с выходом генератора циклов и с управляющим входом схемы сравнения.

СОЮЗ СОЕЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ао 4 С 01 R 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изоБРетений и ОтнРытий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3647934/24-21 (22) 03.08.83 (46) 23.07.85. Бюл. У 27 (72) В.К. Попов (53) 621.3 17.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 213971, кл. С 01 R 19/02, 1967.

Авторское свидетельство СССР

У 935801, кл. G 01 R 19/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ф 789832, кл. С 01 K 19/22, 1974. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КВАДРАТА

СРЕДЧЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Й УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, (57) 1. Способ получения квадрата среднеквадратического значения переменного напряжения, заключающийся в линейном детектировании контролируемого сигнала, квадратичном преобразовании предетектированного напряжения и интегрировании результата преобразования, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, подынтегральную функцию составляют из суммарного напряжения двух ступенчато изменяющихся напряжений, амплитуда первого из которых устанавливается пропорциональной амплитуде продетектированного напряжения, а амплитуда второго ступенчатого напряжения меньше на одну ступеньку амплитуды первого ступенчатого напряжения.

2. Устройство для получения квадрата среднеквадратического значения

„„SU„„1168868 А переменного напряжения, содержащее выпрямитель, соединенный с входом устройства, первый цифроаналоговый преобразователь и последовательно соединенные включенные на выходе устройства сумматор и интегратор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности, в него введены второй цифроаналоговый преобразователь, дополнительный интегратор, импульсный генератор, генератор циклов, схема сравнения, схема задержки и логическая схема совпадений, при этом выход выпрямителя через дополнительный интегратор подключен к первому сигнальному входу схемы сравнения, к второму сигнальному входу которой подключен выход первого цифроаналогового преобразователя, соединенный также с первым входом сумматора, к второму входу которого подключен выход второго цифроаналогового преобразователя, сигнальный вход которого соединен через схему задержки с выходом логической схемы совпадения, к которому подключен также сигнальный вход первого цифроаналогового преобразователя, управляющие входы цифроаналоговых преобразователей сое динены с выходом схемы сравнения, к которому подключен также первый вход логической схемы совпадения, к второму входу которой подключен им-. пульсный генератор, а третий вход логической схемы совпадений соединен с выходом генератора циклов и с управляющим входом схемы сравнения.

1 11688

Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано в вольтметрах среднеквадратического значения переменного напряжения. 5

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг. 1 и 2 представлены временные диаграммы, поясняющие сущность предлагаемого способа; на фиг.3 — 10 функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ;. на фиг. 4 — временные диаграммы поясняющие работу устройства.

Устройство содержит выпрямитель 1, 15 дополнительный интегратор 2, схему

3 сравнения, генератор 4 циклов, импульсный генератор 5, логическую схему 6 совпадений, схему 7 задержки, первый 8 и второй 9 цифроаналоговые gp преобразователи, сумматор 10, основной интегратор 11. Вход 12 устройства подключен к входу выпрямителя 1„ выход которого соединен с входом дополнительного интегратрра 2, выход 25 последнего подключен к первому сигнальному входу схемы 3 сравнения, выход импульсного генератора 5 соединен с вторым входом логической схемы

6 совпадений, к третьему входу которой подключен выход генератора 4 циклов, соединенный также с управляющим входом схемы 3 сравнения. Выход схемы 3 сравнения соединен с управляющими входами цифроаналоговых пре35 образователей 8 и 9 и с первым входом схемы 6 совпадений, выход которой подключен к сигнальному входу первого цифроаналогового преобразователя 8 и через схему 7 задержки к сигнальному входу второго цифроаналогового преобразователя 9. Выход последнего соединен с вторым вхо-> дом сумматора 10,к второму входу ко- торого подключен выход первого цифро-45 аналогового преобразователя 8, соединенный также с вторым сигнальным входом схемы 3 сравнения, выход сумматора 10 подключен к входу основ" ного интегратора 11, выход которого является выходом 13 устройства.

Способ осуществляется следующим образом.

Контролируемый сигнал V(t) (фиг. 1 а) подвергается линейному детектированию, которое может быть однополупериодным или двухполупериод ным (фиг. 1 б). Для упрощения формирования ступенчатого напряжения (фиг. 1 г) с амплитудой, пропорциональной продетектированному контролируемому напряжению, это продетектированное напряжение может быть подвергнуто интегрированию (фиг. 1 в). Амплитуда первого из ступенчато изменяющихся напряжений (фиг. 1 r) устанавливается пропорциональной предетектированному контролируемому напряжению или, если оно проинтегрировано, полученному постоянному напряжению (фиг. 1 в)

Амплитуда второго ступенчато из-— меняющегося напряжения (фиг. 1 д) на одну ступеньку меньше амплитуды первого ступенчатого напряжения.

Эти два ступенчато изменяющихся напряжения суммируются (фиг. 1 е), а затем суммарное напряжение подвергается интегрированию (фиг. 1 ж).

При изменении контролируемого сигнала в К раз вольтсекундная площадь суммарного ступенчатого напряжения, а следовательно, и полученного после интегрирования этого ступенчато изменяющегося напряжения постоянного напряжения изменится в К раз.

Пусть, например, контролируется напряжение UÄ (t), амплитуда которо. го показана йа фиг, 2 а сплошной линией. Это напряжение преобразуется в пульсирующее напряжение U (й) (фиг. 2 б), а затем в постоянное напряжение Бз() (фиг. 2 в). По величине постоянного напряжения

U (t) формируются ступенчатое на6 пряжение U4.(t) (фиг. 2 г), амплитуда которого равна или в общем случае пропорциональна этому постоян ному напряжению, а также второе ступенчато изменяющееся напряжение

U () -(фиг. 2 д), количество ступенек в котором или амплитуда которого на одну ступеньку меньше амплитуды первого из сформированных ступенчато изменяющихся напряжений.

Если, например, первое ступенчато изменяющееся напряжение U<(t) имеет четыре ступеньки, то второе

U5 (t) — три (фиг. 2 г и 2 д) . Затем эти два ступенчато изменяющихся напряжения суммируются, таким обоязом получается суммарное напряжение

U (t) (фиг. 2 е), которое затем подвергается интегрированию, преобразовывая это ступенчатое сум1168868

3 марное напряжение в постоянное напряжение И,(г.) (фиг. 2 ж).

Если амплитуда контролируемого напряжения U„(t) изменяется, например, уменьшается в два раза, т.е, составляет величину «2U„(t) (покал

5 вано штриховой линией на фиг. 2 а), величина пульсирующего напряжения состаВляет - U2(t), а Величина пос4 тоянного напряжения — -V (г) f

2 9 (фиг. 2 б и 2 в). Величина ступенчатого напряжения U4(t) также уменьшается в два раза, т.е. вместо четырех ступенек сформировано только две ступеньки (заштрихованы на фиг. 2 r),15 а ступенчатое напряжение U (t) состоит только из одной ступеньки (фиг. 2 д). В результате суммирования этих двух ступенчатых напряжений уменьшенных амплитуд сформируется суммарное ступенчатое напряжение (заштриховано на фиг. 2 е), вольтсекундная площадь которого равна

Ф первоначально сформированного ступенчатого напряжения U () . Следовательно, величина постоянного напряжения U (t) уменьшится в четыре

1 раза при уменьшении амплитуды входного контролируемого напряжения

V„(t) в два раза.

Это квадратичное соотношение между входным переменным и hbIxopHbIM постоян. ным напряжениями сохраняется при любых изменениях контролируемого переменного напряжения. Например, если переменное напряжение составляет

35 от исходного напряжения (фиг. 1 а), то в таких же пропорциях изменяются напряжения Б (t) и V,(t) (фиг. 1б и 1 в) первое из .ступенчатых напряЭ

40 жений имеет три ступеньки (фиг. 1 г), а второе — две ступеньки (фиг. i д).

Вольтсекундная площадь суммарного ступенчатого напряжения (фиг. 1 е) составляет — U (t), а проинтегриро9

16 45 ванное постоянное напряжение (фиг 1 ж) уменьшается до величины — U (t). Таким образом и в этом

16 случае проинтегрированное после квадратичного преобразования на50 пряжение U (t) также изменяется пропорционально квадрату изменения контролируемого переменного напряжения.

Устройство (фиг. 3) работает следующим образом.

Входное контролируемое напряжение

Ug (фиг. 4) преобразуется в пульси4

Рующее Н„ линейным выпрямителем (фиг. 4), а затем в пропорциональное ему постоянное напряжение U2 (фиг.4) дополнительным интегратором 2. Это постоянное напряжение U пропорциональное входному контролируемому пере менному напряжению U> подается на первый сигнальный вход схемы 3 сравнения. Генератор 4 циклов генерирует импульсное напряжение U+ (фиг. 4), частота которого значитель. но меньше частоты импульсного напряжения U, генерируемого генератором

5 (фиг. 4). B исходном состоянии напряжение U на выходе схемы

3 сравнения .равно логической единице (фиг. 4), поэтому импульсное напряжение с выхода импульсного генератора 5 проходит на выход схемы 6 совпадений и поступает на сигнаЛьный вход первого цифроаналогового преобразователя 8, запуская его. На каждый импульс, поступающий на сигнальный вход цифроаналогового преобразователя 8, преобразователем формируется ступенька напряжения.

Это ступенчатое напряжение U8 (фиг.4. поступает на второй сигнальный вход схемы 3 сравнения, с помощью которой производится сравнение амплитуды ступенчатого напряжения UII с величиной постоянного напряжения U2.

В момент достижения равенства этих напряжений схема 3 сравнения срабатывает и на ее выходе появляется сигнал логического нуля, который поступает на управляющий вход цифроаналогового преобразователя 8, сбрасывая напряжение íà его выходе до нуля. Одновременно сбрасывается и напряжение на выходе цифроаналогового преобразователя 9, импульсы на вход которого поступают с выхода схемы 6 совпадений через схему 7 задержки, вследствие чего напряже.ние на его выходе нарастает с задержкой на один импульс относительно входа цифроаналогового преобразователя 8 поэтому ступенчатое напря1 жение U имеет на одну ступеньку меньше, чем ступенчатое напряжение

U . Напряжением логического нуля с выхода схемы 3 сравнения, поступающим также после ее срабатывания на первый вход схемы 6 совпадений, запрещается дальнейшее прохождение импульсов с импульсного генератора 5 на выход схемы совпа1168863 дений в данном цикле работы устройства. Поэтому в дальнейшем в течение этого цикла работы устройства напряжения U u U на выходах цифроаналоговых преобразователей 8 и 9 остаются равными нулю.

Ступенчатые напряжения U и U суммируются в сумматоре 10 устройства, а суммарное ступенчатое напряжение U« c выхода сумматора 10 подвергается затем усреднению с помощью основного интегратора 11. Выходное постоянное напряжение U устройства с выхода интегратора 11 (фиг. 4) пропорционально квадрату среднеквадратического значения входного переменного напряжения устройства. На фиг. 1, 2 и 4 для наглядности ступенчатые напряжения показаны с малым количеством ступенек.

С увеличением числа ступенек ступенчато изменяющихся напряжений точность квадратичного приближения увеличива10 ется. Однако при десяти ступеньках в первом из ступенчато изменяющихся напряжений погрешность квадратичного приближения из-за дискретности ступенчато изменяющихся напряжений составляет менее 17.,а при пятнад- цати — менее 0,5%.

1168868. 1160868

Ul

Vy

Ь

Составитель С. Рыбин

Редактор С, Саенко Техред С.йовжий

Корректор N. Самборская

Заказ 4610/39 Тираж 748 Подписное

В!!ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, !!осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фипная ЛПП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4