Способ частотно-избирательного измеренияквадратов среднеквадратичных значенийнапряжений, мощностей или энергиии устройство для его осуществления

Способ частотно-избирательного измеренияквадратов среднеквадратичных значенийнапряжений, мощностей или энергиии устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсиик

Социапистических

Республик (ii) 851278

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.1079 (21) 2829950/18-21 р )м. к. с присоединением заявки ¹

G 01 R 23/00

Государственный комнтет

СССР по делам нзобретеннй н отнрытнй (23) Приоритет

Опубликовано 30.0781, Бюллетень № 28 (53) УДК e21. З17. З5З (088.8) Дата опубликования описания 300781

Я. А. Кронькалне, В.А. Лавров и Ю. A. ЧерКовский, (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЧАСТОТНО-ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ КВАДРАТОВ;

СРЕДНЕКВАДРАТИЧНЫХ ЗНАЧЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЙ, МОЩНОСТЕЙ

ИЛИ ЭНЕРГИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для анализа электрических процессов в автоматических и полуавтоматических контрольно-измерительных систе5 мах с целью частотно-избирательного измерения квадратов среднеквадратичных значений напряжений, мощностей на активной нагрузке известной величины или энергий электрических про1О цессов.

Известен способ, основанный на частотной селекции исследуемого электрическоro процесса и осуществляемый с помощью устройств, содержащих 15 полосовые, режекторные фильтры и из-мерительные преобразователи (1).

Недостатком такого устройства является большое время измерений исследуемых.процессов. 20

Наиболее близким к изобретению является способ частотно-избирательного измерения квадратов среднеквадратичных значений напряжений, мощностей или энергий, заключающийся в. 25 том, что исследуемый электрический процесс в интервале времени исследования разлагают в ряд Фурье и измеряют квадраты среднеквадратичных значений напряжений, мощностей или энер- 3Р гий гармонических составляющих ряда Г2)Недостаток известного способа заключается в необходимости аппаратурного определения мощности каждой гармонической составляющей спектра исследуемого процесса с целью последующего определения мощности в заданных полосах спектра путем их соответствующего суммирования, что приводит к относительной избыточности обрабатываемой информации и, следовательно, к потере времени, необходимого для ее получения и обработки, или избыточности аппаратуры и делает указанный метод малоприемлеьым для измерения широкополосных процессов.

Цель изобретения — уменьшенИе времени измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе частотно-избирательного измерения квадратов среднеквадратичных значений напряжений,мощнрстей или энергий, заключающемся в том, что исследуемый электрический процесс в интервале времени исследования разлагают в ряд Фурье и измеряют квадраты среднеквадратичных значений напряжений, мощности или энергию гармонических составляющих

851278.ряда, полный квадрат среднеквадратичных значений напряжений, мощность и энергию исследуемого процесса измеряют путем широкополосного неиэбйрутепьного измерения мощности, выделяют и измеряют отдельно квадраты среднеквадратичных значений напряжений,мощность, энергию всех полос спектра исследуемого процесса, кроме остаточных, квадрат среднеквадратичных значений напряжений, мощность, энергию которых определяют как раз ность меаду полным квадратом среднеквадратичных значений напряжений, мощностью или энергией исследуемого процесса и суммой квадратов среднеквадратичных значений напряжений, мощностей, энергий всех полос спектра, определяемых методом спектрального анализа энергий.

Кроме того, в устройство, содержащее анализатор энергетического спектра, выходы которого подключены ко входам блока обработки первичных данных, введены широкополосный измеритель полной мощности и сумматор, причем вход широкополосного измерителя полной мощности подключен параллельно входу анализатора энергетического спектра, а его выход — к суммирующему входу сумматора, вычнтающие входы которого подключены к выходам блока обработки первичных данных, соединенным с выходными шинами устройства, а выход сумматора являеТся дополнительным выходом устройства.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ. устройство содержит анализатор 1 энергетического спектра, широкополосный измеритель 2 мощности, сумматор 3 с суммирующим и вычитающими входами и блок 4 обработки первичных данных, управляемые через входы 5 управления.

Способ осуществляется следующим . образом.

Исследуемый электрический процесс

y(t) поступает íà входы анализатора

1 энергетического спектра и широкополосного измерителя 2 мощности. Анализатор 1 энергетического спектра на свои выходы выдает сигналы, соответствующие результатам преобразований Бб, Ss(k) „Sc(k). ()(gs(t)at), (() (t()(t)sintwtat)>

t))(g v(t)cot)(urtat) *в,(к), ()) где ф - коэффициент масштаба преобразованийр

К"ЩЬ-- целые числа, коэффициенты ряда фурьеу

К=И

6 Е (6 (к) 5 (К)! =Р

К=е (tt«)+t.(v)) Р" к-ИФ 1 (4) Где k=I1ik=II+1 k= С значения коэф фициентов Фурье граничных частот полос спектра, мощности которых определяются при

30 помощи анализатора энергетического спектра.

Исследуемый процесс y(t) подается также на вход широкополосного измерителя 2 мощности, который выдает на выходе сигнал Р в соответствии с выражением

С выхода широкополосного измерителя

2 мощности сигнал Р подается на суммирующий вход сумматора 3, на вычи45 тающие входы которого с выходов блока 4 обработки первичных данных .поступают сигналы, например, Р и Р" соответствующие энергетическим характеристикам полос спектра,измеряе50 мях при помощью анализатора 1 энергетического спектра. В сумматоре 3 реализуется операция вычитания

Р - Р - Р" = Р", (7) где Р— результат вычитания с точП(55 иостью до постоянного множителя, равный энергетической характеристике остаточной полосы спектра, содержащей предпочтительно наиболь,шее аоличество гармоничес60 кий составляющих.

Для обеспечения однозначного соответствия между обрабатываемыми сигналами и отображаемой ими информацией внутри устройства и íà его выходах

65 коэффициенты масштаба выражений

СΠ— шаг дискретности угловой частоты разложения в ряд

Фурье функции y(t) в интервале времени т, определяемый как и) =. 2У/ Т.

5 Сигналы $О 85(k) ° Бс (k) с выхода анализатора 1 энергетического спектра поступают в блок 4 обработки первичных данных, где на основе их суммирования по данной программе обра10 зуются величины, значения которых с точностью до постоянного множителя равны мощностям измеряемых спектральных полос исследуемого процесса.

На два выхода блока 4 обработки первичных данных поступают сигналы, f5 соответствующие результатам первичной обработки P u P которые могут быть представлены в вице

851278 (1)i(2)<(3) и (6) должны быть равны между собой. При отсутствии дополнительиых1 изменений масштаба в сумматоре 3 и волоке 4 обработки первичных данных величина ) определяет коэффициент пропорциональности выходных величин устройства (Р, Р " и Р" ), которые при p= 1 численно равны квадратам среднеквадратичных значений напряже" ний, при ) "- численно равны мощностям, действующим на активной нагрузке с величиной сопротивления r, а при =< численно равны энергиям, выI деляемым на активной нагрузке с величиной сопротивления r за интервал времени Т..Входы 5 управления всех блоков предназначены для их взаим- - 15 ной синхронизации.

Энергетическая характеристика остаточной полосы спектра Р", содержащей предпочтительно наибольшее количество гармонических составляю- 7О щих, определяется без ее разложения на составляющие 5g(k) и Яг(k), где

k p f для всего множества k. Таким образом сокращается избыточность получаемой и обрабатываемой информации и, следовательно, сокращается ко25 личество параллельных каналов синуси косинус-преобразования фурье в анализаторе 1 энергетического спектра параллельного действия на число, равное удвоенному количеству гармони- ЗО ческих составляющих остаточной полосы спектра. В случае использования в предлагаемом устройстве анализатора энергетического спектра последовательного действия суммарное время 3S измерения для приведенного примера аналогичным образом сокращается на величину, равную интервалу времени интегрирования Т, умноженному на количество гармонических составляющих 40 остаточной полосы спектра.

Сокращение избыточности аппаратуры или времени измерения расширяет область практического применения предлагаемого способа частотно-избирательного измерения мощностей. 45

Формула изобретения

1. Способ частотно-избирательного SO измерения квадратов среднеквадратичных значений напряжений, мощностей или энергий, заключающийся в том, что исследуемый электрический процесс в интервале времени исследования разлагают в ряд Фурье и измеряют квадраты среднеквадратичных значений напряжений, мощности или энергию гармонических составляющих ряда, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения времени измерений, полный квадрат среднеквадратичных значений напряжений, мощность и энер" гию исследуемого процесса измеряют путем широкополосного неизбирательного измерения мощности, выделяют и измеряют отдельно квадраты среднеквадратичных значений напряжений, мощность, энергию всех полос спектра и следуемого процесса, кроме остаточных, квадрат среднеквадратичных значений напряжений, мощность, энергию которых определяют как разность между полным квадратом среднеквадратичных значений напряжений, мощностью или энергией исследуемого процесса и суммой квадратов среднеквадратич ных значений напряжений, мощностей, энергий всех полос спектра, определяемых методом спектрального анализа энергий.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее анализатор энергетического спектра, выходы которого подключены ко входам блока обработки первичных данных, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены широкополосный измеритель полной мощности и сумматор, причем вход широкополосного измерителя пол" ной мощности подключен параллельно входу анализатора энергетического спектра, а его выход - к суммирующему входу сумматора, вычитающие входы которого подключены к выходам блока обработки первичных данных, соединенным с выходными шинами устройства, а выход сумматора является дополнительным выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 588504, кл. G 01 R 23/00, 19,02,74, 2 ° Авторское свидетельство СССР

9 129747, кл. G 01 R 23/00, 12.03,62 (прототип).

Составитель С.Шитов

Редактор М.Митровка Техред М. Коштура Корректор М. Пожо

Заказ 6345/63 Тираж 732 . Подписное

ВНИИПИ Государствейного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул Проектная 4