Способ раздельного измерения параметров комплексных величин

 

Союз Советскик

Социалистическими

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ТИЛЬСТВУ (111855508 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву " (22) Заявлено 170479 (21) 2753154/18-21 (51)м. к. с присоединением заявки H9G 0l R 17/02

ГоеудврствеяямА .комитет

СССР

so делам изобретеяяА я открытяА (23) Приоритет

Опубликовано 15.0881, Бюллетень ЙВ 30

Дата опубликования описания 150881 (53) УДК 821.31 7. .322.2(088.8) (72) Авторы изобретения

A. A, Лупачев, А.Л. Ольшанский, Г.A. Ст ига-иД. И .Жаров

Х

Тульс кий,ордена Трудового Красно Знамени политехнический институ

Г". г (71) Заявитель.л с

3 (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

КОМПЛЕКСНЫХ ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть испольэсвано для раздельного измерения паРаметРов комплексных величин, например, для измерения параметрсе электрических цепей, а также для измерения неэлектрических величин с помощью индуктивных и емкостных первичных преобразователей.

Известен способ измерения па-.

Раметров комплексных величин, основанный на компенсации измеряемого сигнала сигналом, пропорционально изменяющимся во времени, заключаю»

:щийся- в.преобразовании измеряемого сигнала в синусоидальный, компенсации его в течение каждого полупериода компенсирующим сигналом, причем коэффициент пропорциональности компенсирующего сигнала изменяют до 20 тех пор, пока время от начала развертки до момента компенсации не станет равным половине полупериода, после чего измеряют время от начала развертки до момента равенства компенсирующего сигнала заранее заданному уровню 11.

Недостатком этого способа является низкая точность, а также длительное время измерения, так как этот . 30 способ измерения не учитывает формы измеряемого сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому техническим Решением является способ в котором осуществляется преобразов ание измерительного сигнала в синусоидальный, компенсация его в течение каждого полупериода основным ком4 пенсирующим сигналом, линейно-изме-, няющимся во времени, изменения иэмеряемогс параметра компенсирующего сигнала на величину, определенную для данной итерации, до тех пор, пока последняя разность не будет равна нулю f2).

Недостатком способа является значительное время измерения.

Цель изобретения - уменьшение времени измерения.

Поставленная цель достигается тем, что s способ, включающий преобразование измеряемого сигйала в синусоидальный, компенсацйю его в течение каждого полупериода основным компенсирующим сигналом, линейно-изменяющимся во времени, изменение измеряемого параметра основного компенсирующего сигнала на величину, опре" деленную для данной итерации, вводят.. дополнительный компенсирующий сигнал,, 855508 определяют производную синусоидального сигнала в области компенсации, изменяют измеряемый параметр дополнительного компенсирующего сигнала на величин,определенную для данной итерации, а изменение измеряемого пара метра основного и дополнительного компенсирующих сигналов для последующей итерации определяют с учетом отношения величин производной синусоидального сигнала и крутизны характеристики основного компенсирующего сигнала 1О в данной итерации.

Причем, значения крутизн характеристик основного и дополнительного компенсирующих си гналов выбирают либс равными, либо разными. 15

На фиг,1 и 2 показан график адаптивного процесса измерения параметров комплексных величин с использованием двух компенсирующих сигналов, имеющих равные значения крутизн характеристик для промежуточной i-ой итерации и последней Н-ой итерации соответственно на фиг.3 и 4 - график адаптивного процесса измерения параметров комплексных величин с использованием двух компенсирующих сигналов, запускаемых одновременно, но с разными значениями крутизн характеристик для промежуточной i-ой итерации и последней Н вЂ” ой итерации с сот в етс тв енн о. 30

На фиг. 1 — 4 изображены

1 - измеряемый сигнал: с) =о ;р(д к>}=Д -sin t +5 c,Îüи/, х где м известная круговая частота опорного сигналами

P-co< < - квадратурная составляющая, 40

 — амплитуда квадратурной составляющей сигнала, Р— сдвиг фазы измеряемого сигнала относительно опорного

2 — синфазная составляющая измеряемОго сигнала:

- А Sinew<, и где А - амплитуда опорного сигнала;

3 — основной компенсирующий сигнал s i-ой итерации:, к (,-т-} где K tg > — крутизна характеристики основного и дополнительного компенсирующих сиг,налов (равные значения), Т, — значение. момента времени запуска основного компенсирующего сигнала в 1-ой

1 и т ерации

1ф,2,,H}- номер итерации в процессе иэмерения, Н вЂ” номер итерации, в которой измерен искомый параметр1

4 — дополнительный компенсирующий сигнал в i-ой итерацииг

, =к -т 1, к = к (+-Т- ) где K tg (-Ьо ) -крутизна характеристики дополнительного компенсирующего сигнала (разные значения);

Ьс — разность углов наклона основного с6 и дополнительного oL компенсирующих сигналов.

Кроме этого на фиг.1 — 4 введены

"..ледующие обозначения:

Т;,Т1 — значения моментов компенсации измеряемого сигнала в i-ой итерации для основного и дополнительного компенсирующих сигналов соответственно," ф; — угол наклона касательной к измеряемому сигналу в i-ой итерации, которым в точке касания определяется производная сигнала, Тз,= Т (4i-3) /4- -.й — момент времени, соотв етст вующий экстремуму опорного сигнала, при компенсации один раэ за период измеряемого сигнала Тс., — то же, при компенсации два раза эа период сигнала Тс, Aq,A граничные значения эоны допустимой погрешности измерения измеряемого сигнала, Т,;= Т (25.-1)/4

IV f где Т; Т, +ьТ - значение момента вре мени запуска дополнительного компенсируюmего сигнала в i-ой итерации, ьТ вЂ” отрезок времени, равный интервалу между запусками компенсирующих сигналов;

5 - касательная к измеряемому сигналу в районе компенсации в 1-ой итерации

6,7 - основной и дополнительный сигналы в Н-ой итерации соответственно;

В, 9 — ос нов ной к омпен сирующий си г"

;нал в 1-ой итерации и Н-той итерации соответственно:М =И (+ - ;), 10, 11 — дополни тельный компенсирующий сигнал в i-ой итерации соответственно:

85550 8

М (AT =T;-т. =т, — т. = Ä f(-O

1 до(=Π— сх =cx — oi =...=o (. = дтуд х

1 f 1

1; =дт,,(- л! <)/дХ., (5) (2) (Э)

50 к,.„=к.(Р,.У (а,. f) ю-, (a) A ° — значение измеря1 емого си гн ал а в момент его компенсации разверткой в i-ой итеРации .

П и измерении амплитудного значеР твляния A опорного сигнала Чи. осуществл налов из ют запуск компенсирующих сигнал нескольких точек 1",,(Г;,Т„...., соответственно, причем в случае, если компенсирующие сигналы имеют равные значения крутизн характеристик (как показано на фиг.1 и 2), разность между моментами запуска компенсирующих сигналов не равна нулю, т.е.

35 а в случае с разными значениями крутизн характеристик (как показано на фиг.3, 4) запуск компенсирующих сигналов производят одновременно, т.е.: дт =т„-т„=т, - т. = . =o,25 л л ф 0(=с — сь = х — cx,=...4. о

Затем регистрируют моменты компенсации измеряемого сигнала каждым из компенсирующих сигналов T Т,Т

При наступлении момент-эв компенс ации измеряемого сигнала вне зоны допустимой погрешности Е=/A-A+ / измеряемого сигнала, которая расположена в области экстремума опорного сиг- З5 нала (как показано на фиг.1,3), процесс измерения амплитуды опорного сигнала продолжают на основе информации, полученной в этой итерации.

Очередное значение момента запуска

Т Ф,... компенсирующих сигна- 40

1 i< 1 +Л ° ° ° и с вылов определяют в соответстви

Ражением (1) и (2), учитывающими производную сигнала tg (If в кваэиоптимальном коэффициенте r;:

45 (a) т. =т--г ю. f a

fi1 1 (1 V т. =-т +дт. т =т. дт ., f ff fif 1 fff fif 1

r; = tg y, (tg d f <, где f()-= (Т: -Т . ) — Разность моментов

Л 1 Эл времени компенсации измеряемого сигнала основным компенсирующим сигналом и опорным сигналом в i-ой итерации (первая разность) г а=

° °

Tc/2, — при осуществлении . запускаа в к аждом полу периоде г

Тс, - при осуществлении запуска только в одном полупериоде. 40

В моменты Т„„,Т;+„,... проводят новый запуск компенсирующих сигналов и получают информацию о моментах компенсации измеряемого сигнала .компенсирующими в этой итерации.При наступлении момента компенсации в зоне допустимой погрешности измеряемого сигнала, т.е. Z >it. A-A;j (как показано на фиг.2,4), процесс измерения заканчивают. Первоначальное значение Т может быть любым в пределах полу периода измеряемого сигнала.

Таким образом адаптивное изменение коэффициента веса r,: в рекурентном уравнении (1) позволяет наилучшим по быстродействию образом определить значение момента запуска компенсирующих сигналов для последующих итераций и дает возможность приспосабливать итерационный процесс измерения к амплитуде входного сигнала и сдвигу его фазы относительно опорного сигнала за счет используемой информации о производной измеряемого сигнала 1д ; в момент компенсации.

Кв азиоптймальный коэффициент весг в случае с параллельными компенсирующими сигналами (как показано на фиг.1) определяют по соотнсшениюг где дх. = Т -Т; — разность моментов ! компенсации измеряемого сигнала основным и дополнительным компенсирующими сигналами (вторая разность) .

В случае использования компенсирующих сигналов, имеющих различные значения крутизн характеристик К и

К и общую точку запуска (как показано на фиг.3) квазиоптимальный коэффициент веса определяется по выражениюг где д Т вЂ” интервал времени между

2 моментом запуска компенсирующих сигналов и моментом компенсации измеряемого сигнала дополнительным компенсирующим (третья разность) .

Измерение амплитудного значения А опорного сигнала V„âoçìo êío также осуществлять оптимальным образом н при изменении первого параметра компенсирующих сигналов, т.е. крутизн их характеристик, оставляя постоянным момент запуска. При этом процесс измерения осуществляется путем направленного изменения крутизн характеристик сигналов в соответствии с выр аж ени емг

1 где Е д„< - k

Таким образом, можно записать оптимальный итерационный алгоритм раздельного измерения параметров комплексных величии в виде следующего рекурентного выражения:, п. =и. f(tg (д. (Cga- л) р-+р

855508 где

35 соб позволяет существенно сократить время на измерение параметров комплексных величии.

Т (мС Т„ (мС) 1 0,25 0,2562 0,3190 0,3219 0,0062

2 0,1024 0,1086 О 2446 0,2478 0,0062

3 О ° 1128 0,1190 0,2503 0s2540 0,0062

0,5658 0,02

4 0,1122

° ° °

Юм ЮЪВ б» лом,-линейно-изменяющиеся во времени, изменение измеряемого параметра

40 основного компенсирующего сигнала на величину, определенную для данной итерации, о т л ы ч а ю шийся тем, что., с целью уменьщения времени намерения, вводят дополнительный компвнскрующий сигнал, определяют

Формула изобретения

Т;, при изменении моментов запуска компенсирующих сигналов

К;, при изменении крутизн харак теристик компенсирующих сиги апов > l2 -номер итерации а, прк изменении моментов запуска компенсирующих сигфм налов

О, при изменении крутизны характеристик компенсирующих скгналбв.

Пример. Данный метод цифрового измерения опробировался на измерении амплитудного значения синфаэ иой составляющей измеряемого -сигнала с частотой «г/2L "-1000 Гц.

Иэмвряеьый сигнал описывается выр ам вынем 3

l,Ч -C "Li(t Ъ/41 08 ВП(аФ ЦЦ ) а вго синфазиая составляющая опксыва- ется выракением

Ч р А ЫП жС = О,505Ь Ь! и Ч

Требуемая погразность.измерений составляет величину 0,14, т.е. граничные значения зоны допустимой погрщаности опредвпяются в соответствии с выражениями

А« A + 0,001 А

А- А — О 001 A и равны At 0,5662, А 0,5650.

При реализации данного способа осуществляется итерационное изменение моментов запуска двух компенсирующих сигналов в соответствии с вырааенияья (1), (2) и (3), причем их крутизна равна К K-4000 S/с и остается постоянной, а компенсация измеряемого сигнала развертывающими сигналами осуществляется:». дважды за период Т 1 м С.

1. Cnocd5 раздельного, измерения параметров комплексных в еличын, включающий преобразование измеряемого сигнала в синусоидальный, .компенсацию вго в течение какдого полуцеркода основным компенсирующим сыгна5

2S

ЗО

Запуск основного компенсирующегс, сигнала осуществлен в момент, соответствуюощй экстремуму опорного сигна ла, т.е. T,=- 0,25 мС, а запуск дополнительного компенсирующего сигнапа осуществлен в момент Т4 « ++IT

0,2562 мС, где ь Т 62 ° 10 4 мС.

Компенсация измеряемого сигнала в первой итерации раэвертывающиьм наступила в моменты Т; = 0,319 мС, T 0,3219 мС. Прк этом моментам компенсации были рассчитаны моменты э апуска компенсирующих сигналов дпя следующей, второй, итерации. При этом, кваэкоптимальныя коэффициент веса после первой итерации х„=r 13r9, т..е. отличен от аналогического коэффициента известного способа, рав ного единице, во всех итерациях.

Моменты .запуска во второй итерации равны 3 Тэ q -r, %„+T /2: Т -,ЬТ (Т г &4 )/ох, +TO /2 0,6024 мс) Ф т<+дт 0 6086 йС.

В момент Та к Ф во втором полупериоде произведен запуск соответствующих компенсирующих сигналов и зарегистрированы То к Т и т.д.

Основные параметры итерационного процесса пры адаптивном способе измерения сведены в таблицу, r äå (," Ъ относительная погрвщность измерения в i-ой итерации. („en, оо1a,- a; /a. Ъ

Значения моментов времени Т„,Т;,Ф;

Ф; приведены в таблице относительно нулевого момента времени синфазного сигнала в i-ой итерации.Из таблицы следует,что измерительный компенсационко-итерационный процесс с требуемой погрешностью завершен эа три итерации (Н 3) .

Следов ателъно, предлагаемый спо0,0029 2, 1379 +0,069 0,2762 28,9

0,0032 1,9375 -0,0054 0,5846 1,9

0,0037 1,6768 +0,0003 0,5652 0,04

855508

10 производную синусоидального сигнала значения крутизн характеристИк основв области компенсации, изменяют изме- ного и дополнительного компенсирук ряеьый параметр дополнительного ком- щих сигналов выбирают равными. пенсирующего сигнала на величину, on- 3. Способ раздельного измерения ределенную для данной итерации, а параметров комплексных величин по изменение измеряемого параметра основ и ° 1i отличающийся тем, ного и дополнительного компенсирую- что значение кРутизн .характеристик ° щих сигналов для последующей итера- основного и дополнительного компенции определяют с учетом отношения . сирующих сигналов выбирают равными. величин производной синусоидального Источники информации, сигнала и крутизны характеристики .принятые во внимание при экспертизе основного компенсирующего сигнала в 1 Авторское свидетельство СССР данной итерации. 464826, 2 G Ol R 17/02ê 1975.

2. Способ раздельного измерения па- 2. Авторское свидетельство СССР раметров комплексных величин по п. l, В 521522, кл. 2 G 01 R 17/06, 1977 отличающийся тем, что (прототип). и

855508

Фиа. Ф

Составитель В, Бочаров

Редактор К.Волощук Техред М. Голинка Корректор Г.Решетник

Заказ 6897/61 Тираж 732 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4