Способ измерения среднеквадратического значения напряжения и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01R19/02 

. „ Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее два модулятора, один из которых своим возбуждающим входом подключен к опорному генератору непосредственно, а другой - через фазосдвигающий блок, сумматор, входы которого подключены к выходам модуляторов, а выход - к. амплитудному детектору, отличающееся, тем, что, в него дополнительно введены масштабный преобразователь, последовательно соединенный с ним блок выборки и запоминаний, формирователь временных интервалов, соединенный с управляющими входамиамплитудного детектора и блока выборки и запоминания, причем, сигнальный вход первого модулятора соединен с входом устройства, а сигнальный вхо второго модулятора - с выходом амплитудного детектора и входом масштабного преобразователя, выход блока вы борки и запоминания является выходом

устройства.

V.. ..Способ измерения среднеквад.patичёcкoro значения напряжения, за- , ;К/80чающийся в том, что два опорных о|)тогональных сигнала модулируют .по амплитуде j суммируют их и демо улируют, от,л и чающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и уменьшения времени измерения, один из опорных сигналов модулируют измеряемым напряжением, а другой - демодзтированным и задержанным сигналом, одновременно формируют временной интервал, соответствующий времени усреднения, к концу котового амплитуду демодулированного си(- нала масштабно преобразуют и по результату определяют величину среднеквадратического значения измеряемого напряжения на сформированном интер(Л зале времени. сд 9 Г

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения среднеквадратичёского действующего, эффективного значения напряжения,произвольной формы.

Известен способ измерения среднеквадратимеского значения напряжения, основанный на модуляции амплитуды и длительности импульсной последователь ноети, в котором усредняют модулированную импульсную последовательность, извлекают квадратный корень из усредненной величины и по результату определяют среднеквадратичное значение напряжения

Недостатками известного способа являются ограниченность частотного диапазона измеряемых напряжений и дополнительная погрешность, связанная с извлечением квадратного корня.

Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения напряжения, в котором измеряемое напряжение разделяют на две составляющие, амплитудно модулируют ими два опорных ортогональных сигнала, которые затем суммируют и демодулируют, а по величине демодулированного сигнала судят об измеряемом напряжении 2jo

Способ осуществляют с помощью устройства, содержащего два модулятора, один из которых подключен к источнику опорного напряжения непосредственно, а другой - через фазосдвигающий блок сумматор, вхо,ды которого подключены к выходам модуляторов, а выход - к амплитудному детектору

Недостатками таких способа и устройства являются узкий частотный диапазон измеряемых сигналов и большое время измерения.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона измеряемых сигналов и уменьшение времени измерения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерение среднеквадратического значения напряжения, заключающемся в том, что два опорных ортогональных сигнала модулируют по амплитуде, суммируют их и демодулируют, один из опорных сигналов модулируют измеряемым напряжением, а дру- -« гой - демодулированным и задержанным сигналом, одновременно формируют временной интервал, соответствующий вре-, мени усреднения, к концу которого амплитуду демодулированного сигнала масштабно преобразуют и по рез.ультату определяют величину среднеквадратического значения измеряемого напряжения на сформированном интервале времени.

Такой способ может быть осуществлен устройством, содержащим два модулятора, один из которых своим возбуждающим входом подключен к опорному генератору непосредственно, а другой через фазосдвигающийблок, сумматор входы которого подключены к выходам модуляторов, а выход - к амплитудному детектору, в который дополнительно введены масштабный преобразователь, последовательно соединенный с .ним блок выборки и запоминания, формирователь временных интервалов, соединенный с управляющими входами амплитудного детектора и блока выборки и запоминания, причем сигнальный вход первого модулятора соединен с входом устройства, а сигнальный вход второго - с выходом амплитуднсзго детектора и входом масштабного преобразов теля, выход блока выборки и запомина ния является выходом устройства. На чертеже представлена структурная схема устройства, осуществляющего способ измерения среднеквадратиче кого значения напряжения. Устройство содержит первый 1 и второй 2 модуляторы, выполненные по схеме с подавлением несущей, например балансные, опорный генератор 3, фазосдвигающий блок , сумматор 5, амплитудный детектор 6, масштабный преобразователь 7, блок 8 выборки и запоминания, формирователь 9 временных интервалов. При этом сигнальный вход модулятора 1 является входом устройства. Возбуждающий вход первого модулятора 1 соединен с выходом опорного генератора 3 а выход подключен к одному из входов сумматора 5 второй вход которого соединен с выходом второго модулятора 2. Возбуждающий вход второго модулятора 2 подключен к выходу опорного генератора 3 через фазосдвигающий блок k, а сигнальный вход - к выходу сумматора 5 через амплитудный детектор 6. Выход амплитудного детектора кроме того, подключен через масштабный преобразователь 7К блоку 8 выборки и запоминания, выход которого .является выходом устройства. Управля ющие входы амплитудного детектора 6 и блока 8 вь|борки и запоминания соединены с выходами формирователя 9 временных интервалов. Устройство работает следующим образом.. В момент начала интервала усреднения формирователь 9 времейных интервалов формирует импульс, устанавливающий нулевой уровень сигнала на выходе амплитудного детектора 6, а следовательно, и на выходе второго м дулятора 2. В связи с тем что в пер вом модуляторе 1 производится амплитудная модуляция колебаний опорного генератора величиной, пропорцйональ ной величине входного -напряжения x(t), то на выходе первого модулятора 1 появится сигнал с амплитудой, пропорциональной x(tj). Так-как уровень сигнала на выходе второго модулятора 2 равен нулю, то при достиже.нии сигналом на выходе первого модулятора 1 и, следовательно, на :выходе сумматора 5 максимума, на выходе амплитудного детектора 6 появитря на.пряжение, равное амплитуде сигнала первого модулятора 1. Уровень этого напряжения будет сохраняться на выходе амплитудного детектора 6 и поступать на второй модулятор 2. Таким образом, до момента установления следующего максимума сигнала сумматора 5 амплитуда колебаний второго модулятора 2 будет пропорциональна знЭчению входного напряжения xCt). Вто-Т рой максимум сигнала сумматора 5установится в течение второго периода опорных колебаний,при этом амплитуда сигнала первого модулятора 1 будет пропорциональна x(t), а второго модулятора 2 - x(to) . В течение последующих периодов колебаний опорного генератора 3 уровень сигнала на выходе амплитудного детектора 6 будет увеличиваться. По окончании временного интервала, соответствующего времени усреднения Т формирователь 9 временных интервалов на первом выходе формирует импульс, подающий сигнал амплитудного детектора на блок 8 выборки и запоминания с масштабом, измененным масштабнымпреобразователем 7,-для дальнейшей обработки или индикации. При последующих измерениях процесс повторяется. Из векторной алгебры известно соотношение ,определяющее. модуль I 1C I вектора С, представленного суммой двух ортогональных векторов А и В /C| V/Aj2.+(ep (i) Если обеспечить изменение модуля одного из векторов f А / пропорциона льно значению измеряемого напряжения X j-t I в текуи1ий момент времени-fc , т.е. произвести амплитудную модуляцию измеряемым напряжен1ием сигнала, . описываемого вектором А, то можно получить/А..к),ХикУ (2.) где К коэффициент, отражающий параметры модулятора. ; Обеспечив измене21ие модуля орто- гонального вектора В в текущий момент време.ни4;ц в соответствии со значеним модуля суммарного вектора С в предествующий момент времени ), т.е. роведя амплитудную модуляцию и за- . ержку сигнала, описываемого вектором

510105696

В, получаем равные значения модулей между отсчетами значительно меньше векторов В и С в текущий момент вре- периода высшей гармоники спектра си|- .мени.нала, можно перейти к предельному Нк)1 Cltw Я .Ь) отношению и представить (6) в виде 5 интегральной зависимости

I |cUK)| VK x c-fcK)- lcctkMr () .ca))K,VTx(t)

Полагая, что значение модуля век-°

тора С в момент времени, предшест- - В то же время среднеквадратическое вующий начальному, равно нулю, получа-ю значение ft напряжения- Xt-t на интеремвале усреднения Т определяется выраicao)f VK ;x4to)o-x,x(to) u ,7Ху;

в последующие моменты времени 4-. ве- °

личина модуля суммарног вект С,5 образом, для получения средописывается выражени ем.неквадратического значения напряже ния на интервале Т величину, пропорI C(t)))() Н1иональную амплитуде вектора - | С(Т)/ . - необходимо масштабно преобразовать,

(-t-i ) (т.е. домножить на постоянный коэффи|р(+. ,J 7a7T7r- rrF7rTf -- 20 циент, равный-IlKi-ff |CVta),X tt.a)(t,)f Ппименение поепл; KI (tx Х (-fc-i)+ ) I С .tv.) X(tK.)t I с (-Ьк-л) 1 «25 ф,V)K)V|f .) А (ЦУ При достаточно большом числе отсчетов ХК, стремящемся к бесконечности, и i при условии, что интервал времени I.-Применение предлагаемых спосооа устройства для выполнения измерителей среднеквадратических ; напряжений позволяет расши ть частотный диапазон и меряемых напряжений, уменьшить вре-, мя измерения и тем самым повысить эффективность функционирования устройств измерительной техники.