Цифровой измеритель коэффициента гармоник Советский патент 1984 года по МПК G01R23/20 

Изобретение относится к электрор диоизмерениям и может быть использо вано для измерения коэффициента гармоник. . Известен цифровой измеритель нелинейных искажений, содержащий последовательно включенные формирователь, умножитель частоты, ключ, ана лого-цифровой преобразователь,- информационный вход которого подключен к входу формирователя и является входом устройства, а управлякиций вход - к выходам задатчиков ортого нальных функций, выходы которых подключены к первым входам множительных устройств, выходы которых через соответствующие схемы переноса подключены к первому и второму входам квадратора, третий вход кото рого подключен к выходу аналого-циф рового преобразователя и вторым вхо дом множительных устройств, а вЫход - к входу сумматора, выход кото рого подключен к входу третьей схемы переноса, блок управления, подключенный входом к выходу формирова теля, а выходом - к управляющим вхо дам ключа, трех схем переноса, сумматора, измерителя отношения кодов, устройства извлечения корня, последовательно включенные второй сумматор и четвертая схема переноса, выход которой подключен к входу измерителя отношения кодов, а второ вход второго сзмматора соединен с выходом квадратора lj . Недостатки устройства - погрешность измерения, обусловленная неточностью определения периода входного сигнала, погрешность вычисления и сложность аппаратурной реализ ции . Наиболее близким к изобретению является цифровой измеритель коэфф циента гармоник, содержащий три сумматора, последовательно включенный формирователь, умножитель часто ты, ключ, аналого-цифровой преобразователь, первый квадратор, четвертый сумматор и блок извлечения корня квадратного, а также цифровой фильтр, второй и третий квадраторы и два масштабирующих блока, при . этом второй вход аналого-цифрового преобразователя соединен с входами устройства и формирователя, выход которого подключен к блоку управления, выход аналого-цифрового преоб802разователя соединен с входом цифрового фильтра, выход которого через последовательно соединенные второй квадратор и первый сумматор подключей к одному из входов третьего сумматора, и с входом первого масштабирующего блока, выход которого через последовательно соединенные третий квадратор и второй сумматор подключен к другому входу третьего сумматора, выход которого соединен через второй масштабирующий блок с вторым входом блока деления, а управляющие входы всех блоков, кроме формирователя и умножителя, подключены к соответствующим выходам блока управления 2j . Недостаток известного устройства - невысокая точность измерения, ,обусловленная методической погрешностью задания кусочно-линейной характеристики цифрового фильтра, методической погрешностью вычисле7 ния коэффициента гармоник и методической динамической погрешностью цифрового фильтра. Цель изобретения - повьш1ение точности измерения коэффициента гармоник. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель коэффициента гармоник, содержащий последовательно соединенные блок управления, аналого-цифровой преобразователь и рекурсивный цифровой фильтр, при этом второй вход аналого-цифрового преобразователя объединен с входом блока управления и подключен к входу измерителя, три сумматора, последовательно соединенные делитель кодов и блок извлечения корня квадратного а также два масштабирующих блока, один из которых по входу подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, дополнительно введены два перемножителя кодов, первые входы которых подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя, второй вход одного перемножителя кодов соединен с выходом первого сумматора, вход суммирования которого подключен к выходу первого масштабирующего блока, а вход вьмитания объединен с вторым входом другого перемножителя кодов и соединен через второй масштабирующий блок с выходом рекурсивного цифрового фильтра, выходы перемножителей кодов подключены к входам второго и третьего сумматоров, выходы которых соединены с входами делителя кодов. На чертеже приведена блок-схема измерителя. Измеритель содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 управления, рекурсивньй цифровой фильт 3, масштабирующие блоки 4 и 5, перемножитель 6 и 7 кодов, сумматоры 8-1 и, делитель 11 кодов и блок 12 извлечения корня квадратного. Информационный вход аналого-цифро вого преобразователя 1 и вход блока 2 управления объединены между собой и подключены к входу прибора. Управляющий вход преобразователя 1 соединен с одним из вьЬсодов блока 2 управления. Выход аналого-цифрового преобразователя 1 соединен с точкой, объединяющей входы рекурсивного цифр вого фильтра 3, масштабирующего блока 4 и перемножителей 6 и 7 кодов V Выход рекурсивного цифрового (фильтра 3 через масштабирующий блок 5 подключен к второму входу перемножителя 6 кодов и к входу вычитания сумматора 8, вход суммирования которого соединен с выходом масштабирующего блока 4, а выход - с вторым входом перемножителя 7 кодов, Выхо- ды перемножителей 6 и 7 кодов подключены к входам сумматоров 9 и 10, выходы которых соединены с входами делителя 11 кодов, а выход делител подключен к входу блока 12 извлече ния корня квадратного. Измеритель работает следующим образом. Исследуемьй сигнал Ц (t) поступа ет на входы аналого-цифрового преоб разователя 1 и блока 2 управления. Последний задает моменты квантования tn исследуемого сигнала и в эти моменты формирует импульсы запуска преобразователя 1, на выходе которого об азуются коды мгновенньк значений исследуемого сигнала ll Itn J On . Коды tJo с выхода преобразователя 1 поступают на цифровой фильтр 3, через масштабирующий блок 4 на вход суммирования сумматора 8 и на входы перемножителей 6 и 7 кодов.

На выходе фильтра формируется сигнал Ug , который подается через масштабирующий блок 5 на второй вход

При этом абсолютная методическая погрешность известного устройства перемножителя 6 кодов и на вход вычитания сумматора 8. Коэффициенты передачи масштабирующих блоков 4 и 5 равны J . Таким И1 образом на входы перемножителя 6 кодов поступают коды Ug с аналогоцифрового преобразователя 1 и - l/j с выхода масштабирующего блока 5. На выходе перемножителя 6 кодов образуются коды произведений U,- U,14 Ь которые записыва1ртся в сумматор 9. В результате обработки m кодов в сумматоре 8 записывается код. квадрата действующего значения первой гармоййки и,. . Одновременно в сумматоре 8 образуются коды разностей (Не - с) которые подаются на второй вход перемножителя 7 кодов; На выходге, этого перемножителя получаются кcfды произведений UgtUg - которые вводятся в сумматор 10. Сумма m кодов дает код квадрата действующего значения высших гармоник U , . Коды величин 0 , поступают на делитель i1 кодов и затем на блок 12 извлечения корня квадратного, на выходе которого получаем код коэффициента гармоник В предлагаемом устройстве повышается точность измерения за счет уменьшения методических погрешностей задания кусочно-линейной характеристики цифрового фильтра, вычисления коэффициента гармоник и динамической погрешности. Используемый в известном устройстве фильтр с кусочно.тлинейной характеристикой, как и любой реализуемьА фильтр в полосе ( СО, + у ), не имеет прямых участков, а следовательно, его коэффициенты передачи К| и Kjj на ч:амом деле являются не постоянными, а переменными, т.е, К, К.+ йК, Kj Kj + &К.

за счет неточности задания кусочнолинейной характеристики равна

JU-ML

ЛК,

т к|

2К,

относительная погрешность

J.

7U«

2К

К|

Из этих формул видно, что при малых К методическая погрешность может оказаться достаточно большой.

Kj., тем больше эта

и чем меньше погрешность.

Методическая погрешность вычисления в известном устройстве возникает за счет использования приближенной формулы

ЩФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА ГАРМОНИК, содержащий последовательно соединенные блок управления, аналого-1щфровой преобразователь и рекурсивный цифровой фильтр, при этом второй вход аналого-цифрового преобразователя объединен с входом блока управления и подключен к входу устройства, три сумматора, последовательно соединенные делитель кодов и блок извлечения корня квадратного, а также два масштабирующих блока, один из которых по входу подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены два перемножителя кодов, первые входы которых подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя, второй вход одного перемножителя кодов соединен с выходом первого сумматора, вход суммирования которого подключен к выходу первого масштабирующего блока, а вход вычитания объединен с вторьм входом другого перемножителя кодов и соединен через второй масштабирующий (Л блок с выходом рекурсивного цифрового фильтра, выходы перемножителей кодов подключены к входам второго и третьего сумматоров, выходы которых соединены с уходами делителя кодов.