Способ измерения действующего значения переменного напряжения Советский патент 1983 года по МПК G01R19/02 

|

ЬЧ Изобретение относится к электрическцм измерениям и предназначено для использования при построении ци ровых вольтметров и аналого-цифровых преобразователей действующего значения переменного напряжения. Известен способ измерения действующего значения переменйого напряжения, заключающийся в кусочно-линейной аппроксимации квадратичной параболы, рсуществляемой с П9мощью резистивного делителя и диоднорезисторных аппроксимирующих цепочек Ql . Недостаток- данног;о способа опре деляется низкой точностью измерения вследствие-приближенного характера реализуемой операции квадратирования.. Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения действующего значения переменного напряжения, основанный на периодическом формировании постоянного опо ного напряжения, выпря-млении входно го и образовании однополярного пул сирующего напряжения, вольтсекундная площадь которого пропорциональна искомому действующему значению, интегрировании однополярнрго пульсирующего напряжения в течение фиксированных интервалов времени, время-импульсном преобразовании полученных интегральных уровней путем . экспоненциального снижения опорного напряжения до моментов сравнения с ними и определении искомого действующего значения антилогарифмированием длительности образованных им пулъсов 2 . Недостаток известного способа связан с узкой областью его практического использования, охватывающей лишь синусоидальное переменное напряжение. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения переменного напряжения произвольной . Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения действующего значения переменного напряжения, основанном на периодиче ком формировании постоянного опорно го напряжения и однополярного пульсирующего напряжения, вольтсекунднз площадь которого пропорциональна искомому действующему.значению, интегрировании однополярного пульсирующего напряжения в течение фиксированных интервалов времени, врем импульсном преобразовании полученн }1 интегральных уровней с помощью сфор мированного опорного напряжения, одн полярное пульсирующее напряжение формируют путем возведения в квадрат измеряе ого напряжения, упомянутое время-импульсное hpeoapasoBaние осуществляют посредством периодического. интегрирования сформированного опорного напряжения до моментов сравнения ранее полученными интегральными уровнями, аискомое действующее значение определяют из влечением квадратного корня из длительности образованных импульсов . На чертеже представлены временные диаграммы сигналов, -иллюстрирующие реализацию предлагаемого способа измерения действующего значения переменного напряжения. Ца диаграммах обозначены - измеряемое напряжение Ui(i) , первичное опорное напряжение ) t вхоящое напряжение квадратора () j выходное напряжение квадратора U4(t)i выходное напряжение интегратора U импульсное напряжение (jf, (t) определяющее интервал времени, из которого извлекается квадратный корень. Способ осуществляют следующим образом. . Измеряемое напряжение Ь(i подключают к входу квадратора (момент времени to) t возводят в квадрат Ij (i), и интегрируют сигнал U4(t) сформированный при возведении в квадрат измеряемого напряжения, в течение фиксированного интервала време 1и it(p ii - to) г длительность которого выбирается не менее длительности периода измеряемого напряжения. В конце фиксиро.Ванного интервала времени момент времени ii) запоминают выходное напряжение интегратора Uj W u,iM-|- u,wdt -;- u;itm--.uV, где - постоянная времени инте грирования интегратора; - действующее значение измеряемого напряжения U(i). Далее подключают к входу квадратора нулевую шину и разряжают интегратор до нулевого уровня (интервал времени от i . до ij) . Затем подводят к входу квадратора первичное опорное напряжение (lii(i) , например, прямоугольной формл, которое имеет по сравнению с измеряемым напряжением не меньшее действующее значение, но меньший период. Возводят в квадрат первичное опорное напряжение и интегрируют вторичньй сигнал IJ4( сформированный при возведении в квадрат первичного опорного напряжения, до тех пор, пока выходное напряжение интегратора Ujlt) не достигнет уровня ранее запомненного напряжения Uc (t (в момент време ни i,)ti )-U5W (t)dtv -1| вд -ф-«:„.. где btx интервал времени, в тече ние которого интегрирует ся возведенное в квадрат опорное напряжение (дЛх t, -tj)/ . U21- действующее значение опо ного напряжения и-zli)Приравнивая правые части выражений (1) и (2 , получим ; , iф а, 7 -VИз последнего соотношения вытек ет, что ... l«-ff)и,д, л Uj, где k - коэффициент пропорциональ ности Таким образо /, извлекая квадрат ный корень из интервала времени &i от момента включения опорного напр жения до момента достижения выходного нагфяжения интегратора уровня равнее запомненного напряжения, получают величину,- прямопррпорциональную действующему значению изме ряемого- напряжения U (-1). Из-за исключения влияния нестабильности по.стоянной времени ин- , тегрирования на результат измереНИЛ, а также из-за малых величин погрешностей формирования высокостабильных фиксированного интервала времени и опорного напряжения ТОЧНОСТЬ измерения, обеспечиваемая предлагаемым способом, оказывается весьма высокой. Время измерения, if, определяется . как ,, 5) где - время разряда интегратора (itp 1 -.ц 4 - -1,)/. время выполнения операции извлечения квадратного корня из интервала времени uixЗначение &ip определяется постоя.нной времени разряда интегратора И составляет малую величину по сравнению cbtcpHii , поэтому членом 2 лЛр выражения (5) можно пренебречь Пренебречь можно также и членом Ati,k так как длительность выполнения операции извлечения квадратного корня из bi X в цифровой форме не превышает несколько десятков микросекунд. По предлагаемому способу интервалы времени &tcp и удовлетворяют следующим условиям: ||д1ф Т utxiuicp , Т - период измеряемого напряжения. Длительность фиксированного интервала времени не менее длительности периода измеряемого напряжения, а опорное напряжение имеет по сравнению с измеряемым не меньшее действующее значение и меньший период. В связи с этим при iin, Т время измерения, обеспечиваемое предлагаемым способом, составляет величину не более длительности двух периодов измеряемого напряжения независимо от его формы.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ , основанный на периодическом- V формировании постоянного опорного : напряжения и однополярного пульси- f« руювдего напряжения-, вольтсекундная ,; площадь которого пропорциональна искомому действующему значению, инtt,(t} / /Ч 01 N/ тегрировании однополярного пульсирующего напряжения в течение фиксированных интервалов времени, времяимпульснрм преобразовании полученных ин те гральных уровней с помошью сформированного опорногд напряжения отличающийся тем, что j с целью расширения функциональных возможностей измерения переменного напряжения произвольной формы, однополярное пульсирующее, напряжение формируют путем возведения в квадрат измеряемого напряжения, упомянутое время импульсвое преобразование осуществляют посредством периодического интегрирования сфорi мированного опорного напряжения до моментов сравнения с ранее получен(Д ными интегральными уровнями, а искомое действующее значение определяют извлечением квадратного корня из длительности образованных импульсов. § У хч ) VfW /ч /1 УЧУч