Способ измерительного преобразования мощности электрических сигналов

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах, измеряющих мощность и энергию электрических сигналов. Цель изобретения - повышение точности и упрощение способа измерительного преобразования мощности электрических сигналов. Одновременно сравнивают переменное треугольное напряжение с одним из входных сигналов и его инверсным значением. Частота переменного треугольного напряжения намного превосходит частоту входных сигналов. Дважды за период переменного треугольного напряжения формируют импульсную последовательность. Длительность импульсов прямо пропорциональна среднему значению данного входного сигнала на этих интервалах времени. Амплитуда равна амплитуде второго входного сигнала. Полярность определяется в зависимости от результатов сравнения полярностей обоих сигналов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 R 21/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4293579/24-21 (22) 28.07.87 (46) 07, 04. 89, Бк.i. 1Ф 13 (71) Азербайджанский научно-исследовательский институт энергетики им. И, Г.Е сьмана (72) Е .И, Хайкин (53) 621, 317. 38(088. 8) (56) Безинович A.ß., Шапиро Е.З, Измерение электрической мощности в звуковом диапазоне частот,— Л.:

Энергия, 1980, с.24.

Там же, с.39, 58-60, (54) СПОСОБ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МОШНО СТИ ЭЛЕ КТРИЧЕ СКИХ СИ ГНА

ЛОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах, измеряющих мощность и энергию электрических сигнаИзобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- . зовано в приборах, измеряющих мощность и энергию электрических сигналов.

Цель изобретения — повышение точности и упрощение способа измерительного преобразования мощности электрических сигналов.

Сушность изобретения заключается в том, что путем одновременного сравнения переменного треугольного напряжения с частотой, намного превосходяшей частоту входных сигналов, с одним из входных сигналов и его ин-. версного сигнала, дважды за период переменного треугольного напряжения

„„SU„„1471144 лов. Цель изобретения — повышение точности и урощение способа измерительного преобразования мощности электрических сигналов. Одновременно сравнивают переменное треугольное напряжение с одним из входных сигналов и его инверсным значением. Частота переменного треугольного напряжения намного превосходит частоту входных сигналов. Дважды за период переменного треугольного напряжения. формируют импульсную последовательность. Длительность импульсов прямо пропорпиональна среднему значению входнс.о .сигнала на этих интервалах врем=ни. Амплитуда. равна амплитуде втор ro входного сигнала. Полярность определяется в зависимости от результатов сравнения полярностей обоих сигналов. 2 ил.

2 . фЬ формируют импульсную последователь ность с длительностью, прямо пропор- ° В ай циональной среднему значению данного ° isesL входного сигнала на этих интервалах „ф;» времени, амплитудой, равной амплиту- ф де второго входного сигнала, и поI лярностью, определяемой в зависимости от результатов сравнения полярнос - . тей обоих входных сигналов, На фиг,l представлена блок-схема устройства реализующего способ из1

Ъ мерительного преобразования мощности электрических сигналов; на фиг.2временные диаграммы, поя снякицие рабо" ту у стр.ой ств а.

Устройство содержит первый и вто» рой усилители-инверторы 1 и 2, гене1471144 ратор 3 переменного треугольного напряжения, формирователь 4 знака, первый и второй логические элементы

5 и 6, первый и второй компараторы 7 и 8 и первый и второй ключи 9 и 10, логический блок 11, усредняющий блок

12, причем первый вход устройства соединен с входом первого усилителяинвертора 1, первый выход которого соединен с первыми входами первого ключа 9 и формирователя. 4 знака, а второй выход соединен с первым входом второго ключа 10, второй вход устройства соединен с входом второго усилителя-инвертора 2, первый выход которого соединен с первым входом первого компаратора 7 и вторым входом формирователя 4 знака, а второй выход соединен с первым входом второго 20 компаратора 8, вторые входы первого и второго компараторов 7 и 8 соединены с выходом генератора 3 переменного треугольного напряжений, а выходы с входами логического блока 25

11, выход которого соединен с первыми входами первого и второго логических элементов 5 и 6, вторые входы которых соединены с выходом формирователя

4 знака, а выходы с вторыми входами 3р первого и второго ключей 9 и 10 соответственно, выходы ключей соединены с входами усредняющего блока 12, выход которого является выходом устрой.ства.

Устройство, реализующее способ измерительного -преобразования мощности электрических сигналов, работает следующим образом.

Нормализованные сигналы поступают на входы устройства, например U пропорциональное напряжение, попадает на первый вход, а U < пропорциональное току, попадает на второй.

Первый и второй усилители-инверторы

1 и 2 преобразуют сигналы таким образом, что на первом выходе присутству ет сам сигнал, а на втором — его инверсия.

Далее напряжение U< и его инверсное значение сравниваются на соответ-, ствующих входах первого и второго компараторов 7 и 8 с переменным треугольным напряжением u. (t) от генератора 3 переменного треугольного напряжения, Причем П- „„„, (фиг.2а). Первый и второй компараторы 7 и 8 выдают информационный сигнал на своих выходах в моменты времени, когда соответствующее, прямое или инверсное, напряжение превышает треугольное (фиг. 26, в) . Логический блок

11 анализирует сигналы на своих входах и выдаат управляющий сигнал на вторые входы первого второго логических элементов 5 и 6 согласно алгоритму ху + ху = 1 где х и у — соответственно сигналы на выходе первого и вто-, рого компараторов 7 и 8, т.е, фактически в моменты несовпадения (фиг.2б,в)

Таким образом, формируются интер-, валы 5t и dt" за один период Т переменного треугольного напряжения от()

Напряжение Г„и его инверсия попадают на соответствующие входы первого и второго ключей 9 и 10. Одновременно формирователь 4 знака анализирует полярности входных сигналов и выдает информационные сигналы на первые входы первого и второго логических элементов 5 и 6 (фиг.2г), При этом один и тот же сигнал для одного логического элемента является отпирающим, а для другого — блокирующим, и наоборот,,Т.е, таким образом, исключается одновременная коммутация первым и вторым ключами 9 и 10 первого входного сигнала и его инверсии. Формирователь 4 знака работает таким образом, что если полярности сигналов совпадают, то он выдает такой управляющий сигнал, по которому через соответствующий логический элемент и ключ коммутируется положительная полуволна либо самого первого входного сигнала, либо сформированной его инверсии.- При несовпадении по сигналу с формирователя 4 знака коммутируется отрицательная полуволна (фиг.2г), Таким образом, логический блок 11 определяет моменты коммутации, а формирователь 4 знака — подключение соответствующей полуволны.

Следовательно на входы усредняющего блока 12 поступает знакопеременная импульсная последовательность, сформированная на соответствующих интервалах времени из первого входного сигнала и его инверсии. Эта последовательность суммируется и усредняется147114

«U2(t ) . Т

Д, аа °

4Пт мак.

15 или

Ы =I3t; + dt), !

U)cp

)с усредняющим блоком 12, на выходе которого получаем мощность.

Соотношения способа измерительного преобразования мощности выводятся следукщим образом, Исходя из уравнения треугольного сигнала

Пт() = (4Пт Тт)tв 0 < t 4 TTIl4, получают (фиг. 2а) для первого преобразования

U 2 унВ gt i < 1 Тг + 4U тмакс — — — — (П(t)+U (t- )) =

Тт

41 2 ннр )+ макс

2U (t „) т

4" т „„„

Тт I

П (t )

21) Р

МаКс

А для второго преобразования ана30 логично

)) Тт

lI — U (2. ), 2U аср )+2, i+3 ° т макс

Площадь импульсов, сформированных из первого напряжения путем комI Н 35 мутации на интервалах 8t и Ь2: определяется как

Тт

I (t ) — — — — U (t )

1 i+1 2U

l тмакс

2 ср

Тт

II () — — — -П (t< ) 2, 1.3 211 2. ср i I j+3 т макс

4 6

А за весь период переменного треугольного напряжения (t ) U . (t )

Т

11 1ср - 3 ) ср 1 jt3

Т àкс

При этом значение напряжения на выходе усредняюшего блока будет

Пср

1=1

= -(X.f — — — U lt ) г (t ))=

1 Тт

) Р а 2ср ма с

1 т

11

TU

+ .м dtкс т.е, пропорционально мощности.

Формула изобретения

Способ измерительного преобразования мощности электрических сигналов, заключающийся в том, что преобразуют аналоговые входные сигналы, пропорциональные току и напряжению, в параметры последовательности им пульсов, близких к прямоугольным, производят интегрирование импульсной последовательности, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения, дополнительно инвертируют входные сигналы, сравнивают один из них и его инверсию с переменным треугольным напряжением и коммутируют по результатам сравнения положительную полуволну либо второго входного сигнала, либо его инверсного сигнала, если полярности входных сигналов совпадают, и отрицательную полуволну тех же сигналов, если полярности входных сигналов не совпадают.

1471144

Г Оу д

К g

У

Составитель С, Сафокин

Техред Л. Олийнык

Редактор E.Ïàïï

Корректор Э.Лончакова

Заказ 1605/48 Тираж 711 Падпи сно е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11303,5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101