Способ измерения аналоговых сигналов

Способ измерения аналоговых сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ, основанный на интегрировании измеряемой величины в течение ряда интервалов, составляющих в сумме время TO , равное или кратное периоду наложенной на сигнал помехи, о т .личающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения путем более эффективного подавления второй гармоники помехи, количество интервалов интегрирования выбра:но равным семи, причем длительности интервалов интегрирования соответствуют 0,051 Т, О,Но, 0,15, 0,4То 0,15 TO , 0,1T , 0,05Т,, а длительности разделяющих пауз - О,15То , 0,1 Т , 0,05Т , 0,, 0,1Т„ , 0,15Т, ..

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(5тс) С 01 R 19/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ASТОРСМОМ1! СВИССТСОЬСТВУ

Р ъ

ЪОМ,Т

Фиг.! (21) 3653719/24-21 (22) 17.08.83 (46) 30.03.85. Бюл. Ф 12 (72) Е.В.Шумаров (71) Ордена Ленина институт проблем управления (53) 621.317.7(088.8) (56) 1. Прянишников В.А. Интегрирующие цифровые вольтметры постоянного тока. Лс» "Энергия", 1976, с. 181.

2. Авторское свидетельство СССР

В 902244, кл. Н 03 К 13/02, 1982. (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АНАЛОГОВЫХ

СИГНАЛОВ, основанный на интегрировании измеряемой величины в течение ряда интервалов, составляющих в сумме время То равное или кратное периоду наложенной на сигнал помехи, о т— .л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения путем более эффективного подавления второй гармоники помехи, количество интервалов интегрирования выбрано равным семи, причем длительности интервалов интегрирования соответствуют 0,05 То» 0»1 То» 0»15 То» 0 ° 4То ности разделяющих пауз " 0,15То, 0»1 То 0 05 1;,, 0,05 То» 0»1 То

0,15 T

1147990

Изобретение относится к области электрических измерений и предназначено для использования при исследовании различных физических величин, например электрических параметров силовой сети (средних и действующих значений тока и напряжения,, активной и реактивной мощности и т.д.).

Известен способ измерения аналоговых сигналов, заключающийся в интегрировании измеряемой величины за время Т, равное или кратное периоду наложенной на сигнал номе" хи $1J .

Недостаток известного способа свя-15 зан с необходимостью подстройки времени Т интегрирования под период помехи, что усложняет измерительное устройство, реализующее подобный способ. Кроме того, из-за быстрых флуктуаций частоты помехи оказывается невозможной точная подстройка времени То интегрирования, что ограничивает помехоподавление.

Наиболее. близким по технической му решению к предлагаемому является . способ измерения аналоговых сигналов, предусматривающий интегрирование из меряемой .величины в течение пяти интервалов, составляющих в сумме время Т, равное или кратное периоду наложенной на сигнал помехи. При этом длительности интервалов интегрирования соответствуют 0,1 Т, 0,1ТО .О,б Т, 0,1То, 0,1То, а.длитель- 35 ности разделяющих пауз — 0,1 Т f2)

Недостатком указанного способа является низкая точность измерения, обусловленная малоэффективным подав лением второй гармоники помехи. 40

Целью изобретения является повышение точности измерения путем более эффективного подавления второй гармоники помехи. 45

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения аналоговых сигналов, основанному на интегрировании измеряемой величины в течение ряда интервалов, со- . 50 ставляющих в сумме время Т, равное или кратное периоду наложенной на сигнал помехи, количество интервалов интегрирования выбрано равным семи, причем длительности интервалов ин- 55 тегрироваиия соответствуют 0,05Т

0,1 То э 0,15 То 0,4 То в 0,15 То

0,1Т„, 0 05 Т<, а длительности разделяющих пауз — 0,15 Т„, 0,1 Т„-, На фиг.1 представлена структурная схема измерительного устройства, реализующего предлагаемый способ измерения аналоговых сигналов на фиг.2временные диаграммы входного напряжения (кривая а ) и его среднего значения (линия I ), на фиг.3 — частотные зависимости коэффициента подавления помехи при использовании предлагаемого (кривая с ) и известного f2) (кривая J ) способов.

Устройство содержит ключ 1, интегратор 2, генератор 3 импульсов, счетчик 4 и дешифратор 5. Выход ключа 1 соединен с входом интегратора 2.

Выход генератора 3 импульсов подключен к счетному входу счетчика 4.

Входы дешифратора 5 соединены с выходами счетчика 4, первый выход подключен к управляющему входу ключа 1, а второй выход — к входам обнуления счетчика 4 и интегратора 2.

Входное напряжение 08 (Ц через открытый ключ 1 подается на вход интегратора 2. Импульсы стабильной частоты с выхода генератора 3 поступают на счетный вход счетчика 4, изменяя его состояние. Каждому состоянию счетчика 4 на первом выходе дешифратора 5 соответствует потенциал либо высокого уровня, открывающий ключ 1, либо низкого уров" ня, запирающий ключ 1. Частота импульсов генератора 3, разрядность счетчика 4 и структура дешифратора 5 выбираются таким образом, что на первом выходе дешифратора 5 формируется последовательность из семи импульсов длительностью 0,05То, 0,1ТО

0,05Т, открывающих ключ 1 и отделенных друг от друга паузами длительностью 0,15 То, 0,1Т„,0,05 Т„, 0,05 Т„, 0,1 Т, 0.,15 Т соответственно. При этом суммарное время интегрирования входного напряжения равно периоду Т . Заштрихованные участки под кривой а на фиг.2 показывают площадь,.которая соответствует получаемому таким путем интегралу. По окончании седьмого-такта интегрирования через время, достаточное для съема выходного напряжения интегратора 2, на .втором выходе дешифратора 5 формируется сигнал сброса в ноль интегратора 2 и счетчика

1147990

4, Далее работа устройства повторяется.

Определение коэффициента подавления помехи 1х Аизмерительного устройства, реализующего предлагаемый 5 способ, В результате интегрирования сигналац j$), представляющего собой вх сумму измеряемой величины и помехи, I0

Ц„Hl = ll, U „Sin (u„t q„), (1) где Ц вЂ” измеряемое постоянное нао пряжение, Ц ц„ „ — амплитуда, круговая частота и фаза помехи соответственно, на выходе интегратора 2 формируется напряжение 0< равное

00510 O,Я@ 0,5510

О =т Ц„(1)4 0„(t)8t+ uâ,õ„®È+

О О, В41, т, i,ë, 1,4т,,ь., (г1

,„ми j u„i >at fu„n)a )u..щ )

ОФ оуо,вт,) gss a 25 где ь — постоянная времени интегратора 2.

После преобразований получают

То

4 * Т" о "11 Сз) зо где дД - абсолютная ошибка от интегрирования помехи, равная

bg (25inx coe51x 2ei 2x со Их+

4 °

ROx

+2вр3х coo Bx t sin Bx)gin(32x+ g„) (11. Зз и.т где х=—

При наихудшей фазе помехи

sin(32х ф )=1 абсолютная ошибка дU

40 имеет максимальное значение

0ï

htJ = —:(2 п х - соз Ых 2эпЯх со 22х+

Йх

<2sin 3х со Их sin8x). (Я

Коэффициент д„ подавления помехи определяется соотношением

14 х„,„*гое (ц 1*вое

1ЙмакС! (ь) где 1, — отношение времени

И T

2 T интегрирования и к периоду помехи или относительная частота помехи.

Кривая C на фиг.3 показывает зависимость коэффициента Као подавления помехи от относительной частоты k помехи для предлагаемоГо способа, а кривая х — для известного (2j .

Как видно, при номинальной частоте помехи подавление первой гармоники (х =1) и всех высших гармоник (х=2,3,4...) помехи неограниченно велики. Характер кривых O и хх свидетельствует также о том, что предлагаемый способ обеспечивает более высокое помехоподавление при частотах, близких к частотам 2- и 6-й гармоник помехи (в открестности остальных гармоник оба способа обеспечивают одинаковое помехонодавление), Применение предлагаемого способа наиболее целесообразно при исследовании параметров силовой сети (среднее и действующее значения тока и напряжения, мощность), поскольку для определения указанных параметров необходимо проведение операций двухполупериодного выпрямпения, квадрирования и умножения соответственно. В результате нелинейного преобразования информация об измеряемом параметре представляет собой пульсирующее напряжение, содержащее переменную составляющую (помеху) с частотой, равной удвоенному значению частоты сети. Задача измерения сводит ся к определению постоянной составляющей напряжения и подавлению периодической помехи, причем наиболее значительными составляющими помехи будут 2- и 6-я гармоники сети.

1147990 ЪМ

gg Дф gg цe !о у rp rк /r, фиг. Я

0 1 /7 Ъ

Заказ 1570/37 . Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Фиг. 3

Составитель Л.Морозов

Редактор Л, Веселовская Техред О. Ващишина Корректор О. Билак