Компенсационный анализатор гармо-ник

Компенсационный анализатор гармо-ник

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 190274 (21) 2001104/13-21

{srjм. к,.

G 01 R 23/00 с присоединением заявки Ио

Государственны Й комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.04.81. бюллетень МЯ 14

{53) УДК 621.317 (088. 8) Дата опубликования описания 150431

Физико-механический институт АН Украин (71) Заявитель (54) КОМПЕНСАЦИОННЫИ АНАЛИЗАТОР ГАРМОНИК

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может, быть применено для точного измерения амплитуд гармоник периодического сигнала.

Известен компенсационный анализатор гармоник, содержащий умножитель. частоты и два контура уравновешивания входного сигнала по амплитуде и фазовому углу, каждый из которых состоит из управляемых фазовращателей и аттенюатора, вычислителей: схемы.

Недостатки данного устройства— малая точность и быстродействие, а также возможность перехода к периодическому режиму работы.

Цель изобретения — повышение точ.— ности быстродействия анализа и исключение периодических режимов.

С этой целью контур уравновешива.— ния по фазовому углу снабжен двумя множительными устройствами, двумя аналого-цифровыми преобразователями, определителем отношения кодов, .преобразователем параллельного кода в последовательный, реверсивным сигналом,.кольцевым сдвиговым регистром, цифроаналоговым преобразователем, а контур уравновешивания по амплитуде снабжен множительным устройством, интегрирующим аналого-цифровым преобразователем, реверсивным сигналом, причем множительные устройства фазового контура, подключенные первыми входами ко чходу анализатора, выходами через аналого-цифро" вые преобразователи соединен с опрЕделителем отношений кодов, выход которого через упомянутый преобразователь кодов подключен к первому входу реверсивного счетчика, соединенного через кольцевой сдвиговый регистр и цифроаналоговый преобразователь со

15 вторыми входами множительных устройств фазового контура, первым входом множительного устройства амплитудного контура и первым входом управляемого аттенюатора, выход которого

20 присоединен к первому входу вычитающей схемы, второй вход которой под- ключен ко входу анализатора, а выходко второму входу множительноlo устройства амплитудного контура, присоединенного через интегрирующий аналого-цифровой преобразователь и реверсивный счетчик амплитудного контура ко второму входу управляемого аттенюатора, причем умножитель

30 частоты, входом подключенный ко вхо822060 ду анализатора, присоединен ко второму входу реверсивного счетчика фазового контура.

На чертеже представлена блок-схема анализатора гармоник.

Он состоит из множительных устройств 1 и 2, интегрирующих аналогоцифровых преобразователей 3 и 4, определителя 5 отношения кодов, преобразователя б параллельного кода в последовательный единичный код, реверсивного счетчика 7, кольцевого сдвигового регистра 8, цифроаналогового преобразователя 9, умножителя

10 частоты, вычитающей схемы 11, множительного устройства 12, интегрирующего аналого-цифрового преобра- 15 зователя 13, реверсивного счетчика

14, управляемого аттенюатора 15.

Анализируемый входной сигнал и ч =

vn = v cos k t

Оп v s i n kraft; ч п const . 40

Коэффициент k зависит от соотношения умножения kq умножителя 10 частоты, коэффициента пересчета k реверсивного счетчика 7.и количества разрядов г кольцевого сдвигового регистра 8 сгедующим образом:

ky

kp. r.

Таким образом, при дискретных значениях коэффициента умножения умножителя 10 частоты = ) - р.т

50 (где j = 1,2,3....) на выходах цифроаналогового преобразователя 9 образуются квадратурные синусоидальные колебания, частота которых равна соответственно первой, второй, третьей 55 и т.д. гармонике входного сигнала.

При этом каждый выходной импульс умножителя частоты соответствует изменению текущей фазы синусоидальных сигналов на выходе цифроаналогового ц) преобразователя на величину, равную

2У ьЧ=— у, -г

При измерении амплитуды определенной гармоники входного сигнала уста.- 65 навливается такой коэффициент умножения k = j k r умножителя частор ты, при котором опорные колебания имеют частоту измеряемой гармоники.

Опорные колебания чр„ и ч"„ подаются на входы множительных устройств 1 и

2, на вторые входы которых подается входной сигнал Ч „- . Интегрирующими аналого-цифровыми преобразователямй

3 и 4 выделяются и преобразются в цифровой код постоянные составляющие выходных сигналов множительных устройств, которые подаются в определитель 5 кодов, выходной код которого подается в преобразователь параллельного кода в последовательный единичный код, где преобразуется в эквивалентное количество импульсов, подаваемых в зависимости от знака кодированной величины на вход "Сложение" или на вход "Вычитание" реверсивного счетчика 7. Действие количества и выходных импульсов преобразователя 6. кода, подаваемых на входы "Сложение" или "Вычитание" реверсивного счетчика 7, приводит соответственно к положительному или отрицательному фазовому сдвигу

2Л

q =аЧ М= — Й

Кр ° W квадратурных опорных напряжений, формируемых непрерывной последовательностью импульсов умножителя 10 частоты, подаваемых через вход "Сложение" реверсивного счетчика 7 на сдви-: говый регистр 8. Сдвиг фазы опорных напряжений происходит после каждого определения величины tg М; до момента, когда с9 ч „. = О. Этот момент со" ответствует достижению компенсации входного сигнала по фазе, что равнозначно совпадению фаз опорного ко1 лебания Y<<=Y cosxuut и измеряемой гармоники входного сигнала. При малых углах рассогласования фаз измеряемого и опорного колебаний, когда

tg Y„ xV, процесс автоматической компенсации по фазе длится примерно 1 период анализируемого колебания (в основном, время, необходимое для выделения постоянной составляющей на выходах множительных устройств).

При больших углах рассогласования и при условии симметричного насыщения характеристик определителя 5 отношения кодов, процесс автоматической компенсации по фазе длится примерно 3 периода входного колебания, что обусловлено нелинейной зависимостью сигнала рассогласования по фазе от разности фаз сравниваемых колебаний.

Для исключения 180-градусной неоднородности компенсации по фазовому углу, обусловленной тем, что функция

tg %, являющаяся сигналом рассогласования, имеет период повторения, равный 130, и в пределах четырех квадо рантов дважды принимает нулевое значе822060 ние (в точкеЧ =0 и в точке М = 180 ), в блок-схему введена дополнительная связь с выхода знакового разряда интегрирующего аналого-цифрового преобразователя 4 на вход преобразователя б кодов, вызываюшая .принудительный сдвиг фазы компенсирующих колебаний на 180, если выходной код аналого-цифрового преобразователя 4, пропорциональный cos, окажется величиной отрицательной. Такая связь обеспечивает однозначность установ- 1О ления системы компенсации входного сигнала ro фазовому углу при любом значении начальной фазы гармоники в пределах четырех квадрантов по отношению к компенсирующему колебанию.

Контур компенсации по амплитуде . измеряемой гармоники входйого сигнала работает следующим образом. Входное напряжение 0 „ подается на один вход вычитающей схемы 11, на второй

:=вход которой через управляемый аттенюатор 15 подается то из взаимно-. квадратурных опорных напряжений, которое после компенсации измеряемой гармоники по фазовому углу синфазно с ней. Полученная разность входного и компенсирующего сигналов подается на множительное. устройство 12, где перемножается с тем we опорным сигналом, но минующим управляемый аттенюатор 15. Интегрирующий аналого-цифро- 30 вой преобразователь 13 выделяет и преобразует в цифровой код постоянную составляющую выходного сигнала множительного устройства 12.

Если постоянная составляющая не равна нулю, то в реверсивный счетчик с выхода интегрирующего аналого-цифрового преобразователя поступает число импульсов, пропорцио- 4п нальное ей, что приводит к изменению коэффициента передачи управляющего аттенюатора.

При Ч = const код, записанный в реверсивном счетчике 14, однозначно определяет. амплитуду измеряемой гармоники входного сигнала.

При условии компенсации по фазе измеряемой гармоники входного сигнала время компенсации этой гармоники по амплитуде не превышает одного перисда рассогласования в контуре уравновешивания по амплитуде от разности уравновешиваемых сигналов.

Формула изобретения

Компенсационный анализатор гармоник, содержащий умножитель частоты, управляемый аттенюатор, вычитающую схему,.отличающийся тем, что, с целью повышения точности, быстродействия анализа и исключения периодических режимов, он снабжен тремя множительными устройствами, двумя аналого-цифровыми преобразователями, определителем отношения кодов, преобразователем параллельного кода в последовательный., двумя реверсивными счетчиками, кольцевым сдвиговым регистром, цифроаналоговым преобразователем, интегрирующим аналого-цифровым преобразователем, причем первое и второе множительное устройства, подлкюченные первыми входами ко входу анализатора, выходами через соответствующие аналого-цифровые преобразователи соединены c определителем отношения кодов, выход которого через упомянутый преобразователь кодов подключен к первому входу первого реверсивного счетчика, соединенного через кольцевой сдвиговый г регистр и цифроаналоговый преобразователь со вторыми входами первого и второго множительных устройств, первым входом третьего множительного устройства и первым входом управляемого аттенюатора, выход которого присоединен к первому входу вычитающей схемы, второй вход которой подключен ко входу анализатора, а выход — ко второму входу третьего множительного устройства, присоединенного через интегрирующий аналого-цифровой преобразователь и второй реверсивный советчик ко второму входу управляемого аттенюатора, причем умножитель частОты, входом подключенный ко входу анализатора, присоединен ко второму входу первого реверсивного счетчика фазового контура.

Составитель A. Беляев

Редактор М. Циткина Техред А.Бабинеп Корректор В. Бутяга

Заказ 1840/68 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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