Быстродействующий экстремум-детектор цифрового экстремального моста переменного тока
Патент 584258
Авторы
Классы МПК
Быстродействующий экстремум-детектор цифрового экстремального моста переменного тока
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАН И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союа Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.08.76 (21) 2398994/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.12.77. Бюллетень № 46 (45) Дата опубликования описания 07.12.77 (51) М. Кл.2 G 01 R 17/I O//
Н 03D 5/00
Государственный комитет
Cosera Министров СССР ло делам изобретений
H открытий (53) УДК 621.376.2 (088.8) (72) Авторы изобретения
Ф. Б. Гриневич, М. Н. Сурду и В. М. Могилевский
Институт электродинамики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИИ ЭКСТРЕМУМ-ДЕТЕКТОР
ЦИФРОВОГО ЭКСТРЕМАЛЬНОГО МОСТА ПЕРЕМЕННОГО
ТОКА
Изобретение относится к электроизмерительной технике, а именно к области измерения параметров комплексных сопротивлений.
Известны быстродействующие экстремумдетекторы, используемые в цифровых экстремальных мостах переменного тока. Первое из этих устройств содержит сумматор, квадратичные детекторы, фазорасщепитель (1). Это устройство позволяет произвести анализ изменения амплитуды выходного сигнала мостовой измерительной цепи за несколько периодов напряжения питания моста, что является его недостатком.
Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является быстродействующий экстремум-детектор цифрового экстремального моста переменного тока, содержащий мостовую измерительную цепь, фазовращатель, два квадратора, выходы которых соединены со входами сумматора, выход которого через арифметическое устройство соединен со входом анализатора приращений (2). Однако это устройство не обладает помехоустойчивостью к высшим гармоническим составляющим напряжения моста и помехам сетевого напряжения. Поэтому для достижения требуемой помехсустойчивости необходимо применять высокодобротные избирательные усилители напряжения. Такие избирательные усилители обладают большой инерционностью, поэтому их применение существенно снижает быстродействие прибора.
С целью повышения помехоустойчивости в предлагаемый быстродействующий экстремум-детектор цифрового экстремального моста переменного тока введены два интегратора, вход первого из которых соединен с выходом мостовой измерительной цепи, вход второго — с выходом фазовращателя, а выходы обоих интеграторов соединены со входами квадратора.
На чертеже представлена структурная схема устройства.
В него входят фазовращатель 1, интеграторы 2 и 3, квадраторы 4 и 5, сумматор б, арифметическое устройство 7, анализатор приращения 8, Устройство работает следующим образом.
Входной сигнал, поступающий на вход экстремум-детектора, содержит полезный сигнал и сигнал помехи и имеет вид:
U„= р з1п (ор + Р р) + /и з1п (" п + п) где: U — амплитуда, ср — начальная фаза, со — круговая частота.
Проведя соответствующие математические
3О преобразования на выходе арифметического, 5842i58
55 в данном случае корисизвлекающего, устрой TBà 7, иаиряжсиис будет описываться следующим выра>копием;
Это выра>кение получено при условии равенства сдииице коэффициентов преобразования всех блоков. Без этого допущения выходное иаиряжсиие корнеизвлекающего устройства будет описываться выражением:
u,=Ê /з1п" -„/, Ц и» р / »И / где: К вЂ” безразмерный коэффициент пропорциональности, учитывающий коэффициенты преобразования блоков; т — постоянная времени интеграторов 2 и 3.
Из выра>кения (1) можно определить коэффициенты прсобразования ЭД: р "»» ð п /
Как видно, коэффициент преобразования экстремум-детектора на частотах, кратных
f », равен нулю. Если время интегрирования
1 и—
2f> то сигналы всех четких грамоник будут полностью подавлены. При этом подавляются, хотя и не полностью, сигналы нечетных гармоник. Нетрудно показать, что степень подавления сигнала любой нечетной гармоники равна порядковому номеру этой гармоники.
В экстремум-детекторе время преобразования определяется инерционностью фазовращателя 1 и временем интегрирования интеграторов 2 и 3. Так как время интегрирования равно периоду подавляемой помехи, и, следовательно, сравнимо с периодом Тр, то время преобразования экстремум-детектора не превышает 1 — 2 периодов Тр. В частности, если необходимо подавлять четные гармоники сигнала неравновесия, то время интегрирования рВВНО следовательно, время устат, 2 новления выходного сигнала не превышает Тр.
Этот экстремум-детектор можно применить для подавления гармонической помехи, частота которой f весьма близка к рабочей частоте моста fk.
Таким помехами могут быть, например, гармоники сетевого напряжения. Подавление такого рода помех требует очень сильного повьипения избирательности, что приводит к резкому падению быстродействия прибора.
Кроме того, создание высокостабильного и высокоизбирательного усилителя является само по себе весьма трудной технической задачей. В том случае, когда рабочая частота и частота помехи близки, эти трудности резко возрастают.
Применяя этот экстремум-детектор, можно подавить сигнал помехи. Действительно, коэффициент преобразования для сигнала рабочей частоты моста /р определяется выражением (2), Для весьма близких частот fk> и fä это выражение можно преобразовать к виду:
is,— т„/
2 и где ҄— период подавляемой помехи, 7k,— период рабочей частоты.
Таким образом, коэффициент преобразования экстремум-детектора в этом случае определяется разностью периодов подавляемой помехи и питающего напряжения. Если частоты и помехи совпадают, то коэффициент преобразования в этом случае равен нулю. Однако, если частоты различаются хотя бы незначительно, то возможно их разделение и подавление сигнала помехи при сохранении высокого (порядка 1 — 2 периодов) быстродействия устройства. Степень подавления помехи определяется точностью задания времени интегрирования, которая может быть обеспечена очень высокой. Уменьшение коэффициента преобразования в этом случае может быть скомпенсировано введением усилительных звеньев на выходе экстремум-детек тора.
Формула изобретения
Быстродействующий экстремум-детектор цифрового экстремального моста переменного тока, содержащий мостовую измерительную цепь, фазовращатель, два квадратора, выходы которых соединены со входами сумматора, выход которого через арифметическое устройство соединен со входом анализатора приращений, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены два интегратора, вход первого из которых соединен с выходом мостовой измерительной цепи, вход второго — с выходом фазовращателя, а выходы обоих интеграторов соединены со входами квадраторов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР№281643, кл. G 01R 17/10, 1969.
2. Авторское свидетельство СССР Мо 198451, кл. Н 03D 5/00, 1967, :584258
Составитель Л. Федорова
Техред И. Михайлова
Редактор Н. Каменская
Корректоры: Е. Мохова и Л. Брахнина
Подписное
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 2717/3 Изд. Я 1000 Тираж 1109
НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5