Способ измерения квадрата эффективного значения переменного напряжения произвольной формы

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КВАДРАТА ЭФФЕКТИВНОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ,включающий формирование треугольного напряжения с амплитудой, большей амплитуды входного напряжения,сравнение мгновенных значений входного и треугольного напряжений, формирование импульсов по результатам сравнения и их усреднение, о т л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью упрощения у импульсы формируют из входного напряжения с длительностью, равной интервалам времени, в течение которых мгновенные значения входного напряжения превышают мгновенные значения треугольного напряжения .

СОЮЗ COBETGHMX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) 1 А (51) 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ жения.

vA/A (21) 3670217/24-21 (22) 08.12.83 (46) 15.08.85. Бюл. № 30 (72) В.В.Кандыбин (71) Минский радиотехнический институт (53) 621.317.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 593158, кл. G 01 R 19/02, 1974.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1105824, кл. G 01 R 19/02, 1984. (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КВАДРАТА

ЭФФЕКТИВНОГО ЗНАЧЕНИЯ IIEPEMEhHOI 0

НАПРЯЖЕНИЯ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ,включающий формирование треугольного напряжения с амплитудой, большей амплитуды входного напряжения,сравHeHèå мгновенных значений входного и треугольного напряжений, формирование импульсов по результатам сравнения и их усреднение, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью упрощения," импульсы формируют из входного напряжения с длительностью, равной интервалам времени, в течение которых мгновенные значения входного напряжения превышают мгновенные значения треугольного напря1173331

Изобретение относится к технике электроизмерений и может быть использовано в устройствах для измерения эффективных значений переменных напряжений,.произвольной формы. 5

Цель изобр«чтения — упрощение способа путем изменения алгоритма

< преобразования и. замены двух опера< ций одной.

На фиг. 1 приведена функциональ- 10

Ф": ная схема устройства для осуществления способа измерения квадрата эффективного значения переменного напряжения произвольной формы; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие преобразование входного сигнала при воздействии треугольного переменного напряжения при T )) Ta-., (Т вЂ” период входного сигнала, Т период треугольного напряжения);

20 на фиг. 3 — временные. диаграммы, поясняющие преобразование входного сигнала при Т <с Т .

Устройство для осуществления способа измерения квадрата эффективно- 25

ro значения переменного напряжения произвольной формы содержит компаратор 1, первый вход которого соединен с входной шиной, второй — с выходом генератора 2 переменного треугольного напряжения, а выход с управляющим входом ключа 3, сигнальный вход которого соединен с входной шиной, а выход — с входом фильтрующего блока 4.

Сущность способа измерения квадрата эффективного значения переменного напряжения произвольной формы состоит в следующем.

Входное напряжение и формируемое переменное треугольное напряжение с амплитудой, превышающей амплитуду входного сигнала, сравнивают по амплитуде и в моменты, когда мгновенные значения входного сигнала начинают превышать мгновенные значения треугольного напряжения, из входного напряжения формируют импульсы (фиг. 2 и 3).

Для случая Т > Т (фиг. 2) полуволны входного напряжения на каждом периоде треугольного напряжения можно аппроксимировать отрезками прямых.

Аналитическое выражение для напряжения входного сигнала с

С

U(t) = Um sin 2«ò-) (1)

rye Um — амплитуда напряжения входного сигнала.

По результатам сравнения мгновенных значений входного напряжения

U(t) и треугольного напряжения U,() из входного напряжения формируют импульсы с длительностями, равными

< интервалам времени t ° — t в тече1 ние которых

U(t) "т() При положительной полуволне входного напряжения площадь i-ro импульса равна (фиг.2) U +U, Т;

Я = г. ° U ° + — — -- — — — — +ht U

1 2 2 111 111 (2) Среднее значение последовательности сформированных импульсов составляет

<1

K (at U + — U )

TT

С(" Т; 1 1 4

2Т< где и т (3) Т вЂ” длительность положительной

1 полуволны входного напряжения.

ТТ с ю

4П где U — амплитуда треугольного на@а(<с пряжения.

После преобразования получим

1 2 Т 1 Т

Б Т " (4) Поскольку Т >) Т . то используя предельный переход, получим тт где

Тогда

Т<

1 1 (2 и = — — — — -" U (t)at +

СР 2Т Б„

1 о

+ — j U(t)dt, 2Т (5) о т т, (. u;.<.=Ju (<)a<; (, ; х «;«- u(

1173331!

О (7) 25! (1

+ Пс — — X

Т 20„,С,„,, I

"с т х U (t)dt

30 з

Таким образом, среднее значение импульсной последовательности, сформированной из положительной полуволны входного напряжения, представляет собой сумму квадрата эффективного значения с коэффициентом (2 мако и половины средневыпрямленного значения входного напряжения.

Площадь i-го импульса, сформирог ванного при отрицательной полярности входного напряжения, U + П;„ T

S-= =gt U -1 " - +

2 2 " + !

В результате аналогичных преобразований получится среднее значение напряжения за время Т вЂ” длитель2 ность отрицательной полуволны входного напряжения

Т1

1 1 — — U (t)dt — — - т с1 2TUÄ,„, 2Т

2 < С

U(t)dt, Т1

Напряжение, получаемое при усреднении импульсов за весь период Т

Р о

Если из выходного напряжения фор35 мируют импульсы с длительностью, равной интервалам времени, когда

U(t) c U>(t) среднее напряжение П определяется аналогично, но имеет противоположный знак.

Устройство, реализующее способ измерения квадрата эффективного значения переменного напряжения, работает следующим образом.

Компаратор 1 сравнивает мгновенные значения входного напряжения и треугольного напряжения, формируемые генератором 2 переменного треугольного напряжения. Как только мгновенные значения входного напряжения превысят мгновенные значения треугольного напряжения, компаратор подает отпирающий сигнал на ключ

3, который подключает входное напряжение к входу усредняющего блока 4. Когда мгновенные значения входного напряжения становятся меньше мгновенных значений треугольного напряжения, компаратор 1 запирает ключ 3 и напряжение на входе усредняющего блока 4 стано- вится равным нулю.

Усредняющий блок 4 выделяет среднее значение импульсного напряжения, поступающего на его вход.

Математическим путем можно показать, что и при соотношении Т ci ТТ среднее значение напряжения при осуществлении способа пропорционально квадрату эффективного значения входного напряжения.

Таким образом, формирование импульсов из входного напряжения позволяет всесто операции алгебраического суммирования и усреднения выполнять только операцию усреднения, что упрощает способ измерения квадрата эффективного значения переменного напряжения произвольной формы.

1173331

Составитель А.Пучковский

Редактор Л.Веселовская Техред А.Бабинец

Корректор Г.Решетник

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 5046/44 Тираж 748

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5