Способ измерения средневыпрямленного значения периодического сигнала

 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в аппаратуре, предназначенной для измерения средневыпрямленного значения периодического сигнала и основанной на цифровой обработке сигналов. С целью повышения точности измерения сигналов, имеющих непрерывную производную, дополнительно фиксируют момент прохождения сигнала через нуль. Осуществляют выборку мгновенных значений сигнала, а затем осуществляют обработку результатов измерений на основе интерполяции значений. В устройстве, реализующем способ, входной сигнал дискретизатором 1 преобразуется в ряд дискретных значений, которые поступают на обработку в вычислительный блок 3, в который также поступает информация от блока 4 выделения периода и компаратора 2, определяющего моменты перехода через нуль. Начало работы устройства задает элемент 5 запуска, который через элемент 8 задержки включает блок 4, а с помощью генератора 9 тактовых импульсов, ключа 7, счетчика 6, элемента 11 задержки осуществляет синхронизацию работы дискретизатора и получение требуемой информации вычислительным блоком 3 для обработки по приведенному в описании расчетному соотношению. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

44 7 А1 (g1)g G 01 R 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

l10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.(21) 4326420/24-21 (22) 11.11.87 (46) 23.09.90. Бюл. N - 35 (72) В.С.Попов, Е.В.Шумаров, И.Н.Желбаков, О.С.Токарев, О.Л.Николайчук и П.П.Паскур (53) 621.317.7 (088.8) (56) Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного. напряжения в постоянное. — М.: Сов,радио, 1977,с. 89-92

Авторское свидетельство СССР

Р 1296953, кл. G 01 R 19/00, 1986. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕВЫПРЯМЛЕННОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в аппаратуре, предназначенной для измерения средневыпрямленного значения периодического сигнала и основанной на цифровой обработке сигналов. С целью повышения точности измерения сигналов, имеющих непрерыв2 ную производную, дополнительно фиксируют момент прохождения сигнала через нуль. Осуществляют выборку мгновенных значений сигнала, а затем осуществляют обработку результатов измерений на основе интерполяции значений. В устройстве, реализующем способ, входной сигнал дискретизатором 1 преобразуется в ряд дискретных значений, которые поступают на обработку в вычислительный блок 3, в который также поступает информация от блока 4 выделения периода и компаратора 2, определяющего моменты перехода через нуль. Начало работы устройства задает элемент 5 запуска, который через элемент 8 задержки включает Ж блок 4, а с помощью генератора 9 тактовых импульсов, ключа 7, счетчика 6, элемента 11 задержки осуществ- С ляет синхронизацию работы дискретизатора и получение требуемой информации вычислительным блоком 3 для обработки по приведенному в описании расчетному соотношению. 2 ил.

1594437

1 2o(1 — Зо( т = 1(. 11 + †††††-- u

24

-2g + 15 Ы вЂ” 1

u + о

-2о(1 — 9о(1 + 24 (, — 12 з

+ u +

24 з 2 6

2a(, — Зо(1+ 1

24

2 о — Зо 2+ 1

+ -- — — — — — — — u +

24 1с- I

-2о(— 9о(+ 24 о(2 — 12

-2о1 2+ 15Ы вЂ” 1

ы„, +

2 o(2 — Зо(24 1с. 2 5О отсчеты мгновенных значений сигнала; отсчеты сигнала, предшествующие моменту времени t

Lgy %2 t g! длительность интервала времени от начала отрезка

tg g до первого отсчегде и;

П1, 11, 55 и

Изобретение относится к измерительной технике и может найти приме нение при построении аппаратуры, предназначенной для измерения средневыпрямленного значения периодичес5 кого сигнала и основанной на цифровой обработке сигналов.

Целью изобретения является повышение точности иэмеренич сигналов, имеющих непрерывную производную.

Согласно способу измерения средневыпрямленного значения периодического сигнала производят выборки мгновенных значений сигнала с периодом, меньшим периода сигнала, измеряют период сигнала, фиксируют моменты перехода сигнала через нуль, а затем производят обработку результатов . измерений, которая заключается в определении численной оценки интегра- 20 ла от сигнала на отрезке времени т.е. на каждом отрезке сигнала, где он сохраняет свой знак по следующим соотношениям: та сигнала в пределах указанного отрезка:

1 — длительность интервала времени от последнего отсчета сигнала в пределах отрезка (tz, tg ) до конца отрезка;

k — число отсчетов сигнала в пределах отрезка 1„, Т1,); и,и — отсчеты мгновенных значе л11 К ний сигнала, следующие за моментом времени

Повышение точности измерения достигается за счет исключения "мертвых" зон вблизи нуля при аппроксимации модуля результатов измерений, соответствующих определению средневыпрямленного значения °

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, реализующего способ; на фиг, 2 — диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство для реализации предлагaeMoro способа содержит дискрети- . затор 1, компаратор 2, вычислительный блок 3, блок 4 выделения периода, элемент 5 запуска, счетчик 6, ключ 7, элемент 8 задержки, генератор 9 тактовьгх импульсов, делитель 10 частоты и элемент 11 задержки. Входной зажим

12 устройства соединен с входом дискретизатора 1, через компаратор 2 — с первым управляющим входом вычислительного блока 3 и через блок 4 вьделения периода — с вторым управляющим входом вычислительного блока 3, информационный выход дискретизатора 1 соединен с первым информационным входом вычислительного блока 3, выход элемента 5 запуска соединен с входом установки в "0" счетчика 6 с управляющим входом ключа ? и через элемент 8 заДержки с управляющим входом блока 4 вьделения периода, выход генератора 9 тактовых импульсов через ключ 7 соединен со счетным входом счетчика 6, через делитель 10 частоты — с управляющим входом дискретизатора 1 и через элемент 11 задержки — с третьим управляющим входом вычислительного блока 3, информационный выход счетчика 6 соединен с вторым информационным входом вычислительного блока 3„ выход которого является выходным зажимом 13 устройства.

Устройство работает следующим образом.

94437

5 !

О

30

5 15

Начало измерения начинается с формирования на выходе элемента 5 запуска перепада напряжения. При этом обнуляется счетчик 6, через открывшийся ключ 7 импульсы высокой частоты от генератора 9 тактовых импульсов начинают поступать на входы делителя 10 частоты и счетчика 6, одновременно сигнал от элемента 5 запуска через элемент 8 задержки запускает блок 4 выделения периода. В результате в любой момент времени . содержимое счетчика 6 с точностью до погрешности квантования равно длительности интервала времени от момента запуска устройства до данного момента времени. Йа выходе делителя 10 частоты формируется последовательность импульсов дискретизации u с периодом С (фиг. 2 г). В ответ на каждый импульс u„ дискретизатор 1 производит отсчет мгновенного значения измеряемого сигнала и „(фиг. 2 а).

Через время задержки элемента 11 задержки, превьпиающее длительность переходного процесса в дискретизаторе

1, импульс ид поступает в вычислительный блок 3, в котором в ответ на каждый импульс и цпроиэводится следующая последовательность операций: считывание информации о мгновенном значении сигнала и,, поступающей íà его первый информационный вход, запись кодов отсчетов и во внутренний запоминающий блок, суммирование и, в его ячейке и увеличение его счетчика числа отсчетов N на единицу.

После запуска блока 4 выделения периода он выдает на второй управляющий вход вычислительного блока 3 сигнал "Начало отсчета периода" (фиг. 2 б).

По указанному сигналу вычислительный блок 3 выполняет следующую последовательность операций: обнуление своих сумматоров, а также счетчика N числа отсчетов в пределах периода; запись отсчета интервала времени t, соответствующего началу отсчета периода и поступающего со счетчика 6 на второй информационный вход вычислительного блока 3, в память блока; расчет параметра о(,; выборку отсчетов для расчета концевых поправок (в данном случае это отсчеты u, u,, u è u z фиг. 2 а); расчет левой концевой поправки согласно выражению (1); введение концевой поправки в свой сумматор.

Далее до момента срабатываййя кдмпаратора 2 (фиг. 2 в) происходит периодический отсчет мгновенных значений сигнала в дискретиэаторе 1 и суммирование их в ячейке вычислительного блока 3.

В момент срабатывания компаратора

2, соответствующий моменту времени перехода измеряемого сигнала через нулевой уровень (фиг. 2 в), последний вырабатывает сигнал "Переход через нулевой уровень" в виде короткого импульса. Данный момент времени является концом одного и началом следующего отрезка интегрирования.

Далее работа устройства повторяется как описано.

Б момент времени t (фиг. 2 r) соответствующий концу отсчета периода, блок 4 выделения периода вырабатывает сигнал Конец отсчета периода, что является окончанием работы по измерению, а вычислительный блок 3 по приведенному выражению производит окончательную обработку результатов измерений, формула изобретения

Способ измерения средневыпрямленного значения периодического сигнала, заключающийся в измерении периода сигнала, измерении мгновенных значений сигнала с периодом, меньшим периода сигнала, суммировании отсчетов мгновенных значений с весами, выбранными в соответствии с методом аппроксимации сигнала, и делении суммарного результата на значение периода, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения сигналов, имеющих непрерывную произ- . водную, фиксируют моменты времени начала отсчета периода и перехода сигнала через нулевой уровень, измеряют интервалы времени от начала измерения, совпадающего с моментом измерения одного иэ мгновенных значений сигнала, до зафиксированных моментов, в течение периода сигнала выявляют отрезки времени, в пределах которых сохраняется постоянным знак сигнала, указанное взвешенное суммирование отсчетов мгновенных значений сигнала производят отдельно на каждом ранее выявленном отрезке времени, а упомянутый суммарный результат получают путем сложения по модулю сумм, полученных на отдель1594437 где I

+ м 1

6 б f

-г („+ 1З („- 1

10

2а(„- Зе(„+ 1

1

-2 (Э + 15 а z— - 1 и +1+

2(3 — 3 (+ — — — — — — u )

24 и1У г

Фиг 2 нйх отрезках времени, согласно следующей зависимости:

2 с(— Зо(?2g(Q и;

24

+ - — — — — — — — u + о

-2 (, — 9о(, + 244, — 12

Э

24 1

2 (3 З (+

+ и +

24

2(з 9 (+ 24 г 12

24 -и1+ взвешенная сумма отсчетов м;.-новенных значений сигналов, т„е. численная оценка интегр.ила от сигнала на отрезке времени Pt+, t1,):

Ф g g 9 период дискретизации; длительность интервала времени от момента времени до момента отсчета первого мгновенного значения сигнала и в пределах отрезка времени (tz, л

i<- p;xxvezraaocza z zepaaaa аремени от момента времени t до момента отсчета последнего мгновенного значения сигнала и < в пределах отрезка времени Гtz, 1,);

k — число отсчетов мгновенных значений сигнала в пределах отрезка времени t t <, t ;

u — отсчеты мгновенных значений

25 сигнала.; и и — отсчеты мгновенных значений о сигнала, предшествующие моменту времени, u,,и — отсчеты мгновенных значений

Ь+i

Зо сигнала, следующие за моментом времени