Способ измерения аналоговых сигналов Советский патент 1985 года по МПК G01R19/00 

tpui, 1 Изобретение относится к области электрических измерений и преднаэнаХ5ено для использования при исследовании различных физических величин, например электрических параметров силовой сети (средних и действующих значений тока и напряжения, активной и реактивной мощности и т.д.). Известен способ измерения аналоговых сигналов, заключающийся в интегрировании измеряемой величины за время Т , равное или кратное периоду наложенной на сигнал помехи 1. Недостаток известного способа свя зан с необходимостью подстройки времени Тр интегрирования под период помехи, что усложняет измерительное устройство, реализующее подобный способ. Кроме того, из-за быстрьк флуктуации частоты оказывается невозможной точная подстройка времени Тд интегрирования, что ограничивает помехоподавление. Наиболее близким по техническое му решению к предлагаемому является .способ измерения аналоговьк сигналов предусматривающий интегрирование из1меряемой величины в течение пяти интервалов, составляюдах в сумме время T(j , равное или кратное периоду на ложенной на сигнал помехи. При этом длительности интервалов интегри рования соответствуют 0,1То , 0,1Т(з 0,6 TO , 0,Пд , 0,1 TO , а длительности разделяющих пауз -0,1 Т(, 2 Недостатком указанного способа является низкая точность измерения, обусловленная малоэффекгивным подавлением второй гармоники помехи. Целью изобретения является повышение точности измерения путем более эффективного подавления второй гармоники помехи. Поставленная цепь достигается тем, что согласно способу измерения аналоговых сигналов, основанному на интегрированил измеряемой величины в течение ряда интервалов, составляощих в сумме время Т , равное или кратное периоду наложенной на сигнал помехи, количество интервалов интегрирования выбрано равным семи, п ричем длительности интервалов интегрирования соответствуют 0,05Т(, , 0,1То . 0.15 TO, 0,At, , 0,15Т , 0,1 TO , Tg , а длительности разделяющих пауз - 0,15 Tjj , 0,1 TO , 0,05 Т,, 0,05 Т, , 0,1 TO , 0,15 TO , На фиг.1 представлена структурная схема измерительного устройства, реализующего предлагаемый способ измерения аналоговых сигналов на фиг.2временные диаграммы входного напряжения (кривая а ) и его среднего значения (линия Ь ) на фиг.З - частотные зависимости коэффициента подавления помехи при использовании предлагаемого (кривая с ) и известного 2 (кривая (J ) способов. Устройство содержит ключ 1, интегратор 2, генератор 3 импульсов, счетчик 4 и дешифратор 5. Выход ключа 1 соединен с входом интегратора 2. Выход генератора 3 импульсов подключен к счетному входу счетчика А. Входы дешифратора 5 соединены с выходами счетчика А, первый выход подключен к управляющему входу ключа 1, а второй выход - к входам обнуления счетчика 4 и интегратора 2. Входное напряжение Ug,, (t) через открытый ключ 1 подается на вход интегратора 2. Импульсы стабильной частоты с вькода генератора 3 поступают на счетный вход счетчика 4, изменяя его состояние. Каждому состоянию счетчика 4 на первом выходе дешифратора 5 соответствует потенциал либо высокого уровня, открывающий ключ 1, либо низкого уров ня, запирающий Ключ 1. Частота импульсов генератора 3, разрядность счетчика 4 и структура дешифратора 5 выбираются таким образом, что на первом выходе дешифратора 5 формируется последовательность из семи импульсов длительностью 0,05То , O.IT , 0,15То , 0,4Т„ , 0,15То , 0,1Т„, 0,05TO , открывающих ключ 1 и отделенных друг от друга паузами длительностью 0,15 TQ ,0,1 TO,0,05 TO , 0,05 Т , 0,1 TO , 0,15 TO соответственно. При этом суммарное время интегрирования входного напряжения равно периоду Т . Заштрихованные участки под кривой а на фиг.2 показывают площадь,.которая соответствует получаемому таким путем интегралу. По окончании седьмого такта интегрирования через время, достаточное для съема выходного напряжения интегратора 2, на втором выходе дешифратора 5 формируется сигнал сброса в ноль интегратора 2 и счетчика 3 А. Далее работа устройства повторяе ся. Определение коэффициента подавле ния помехи К водизмерительного устрой ства, реализующего предлагаемый способ. В результате интегрирования сигналаУр. (t), представляющего собой сумму измеряемой величины и помехи, UB,(,6in(, (1) где IIQ - измеряемое постоянное напряжение i амплитуда, круговая часто та и фаза помехи соответственно, на выходе интегратора 2 формируется напряжение Uj равное 1) Ue,lt)cjbj UB,liUt+| U,,WJi . оo,9.ioo.iio TO1ЛоWo . lUe. Oetit)jt iujtiai постоянная времени интегратора 2. После преобразований получают , (3) где ьО - абсолютная ошибка от интегрирования помехи, равная bl)-7r(i x-co5i1xt2e;n2x.co5Wx + ЯО X f26in3x-co6 3x + (i(i2lx + qn), (4) ,Т, При наихудшей фазе помехи sin{ ,) 1 абсолютная ошибка J имеет максимальное значение ьУ( sin ix- CDS Ъ X stnex) .(51 Коэффициент (.до подавления помехи определяется соотношением 90 к периоду помехи или относительная частота помехи. Кривая с на фиг.З показьшает зависимость коэффициента К под подавления помехи от относительной частоты k помехи для предлагаемого способа, а кривая j - для известного 2j . Как видно, при номинальной частоте помехи подавление первой гармоники (k-1) и всех высших гармоник (,3,A..,) помехи н ерграниченно велики. Характер кривглс О И(3 свидетельствует также о том, что предлагаемый способ обеспечивает более высокое помехоподавление при частотах, близких к частотам 2- и 6-й гармоник помехи (в открестности остальных гармоник оба способа обеспечивают одинаковое помехоподавление). Применение предлагаемого способа наиболее целесообразно при исследовании параметров силовой сети (среднее и действующее значения тока -и напряжения, мощность), поскольку для определения указанных параметров необходимо проведение операций двухполупериодного вьшрямления, квадрирования и умножения соответ ственно. В результате нелинейного преобразования информация об измеряемом параметре представляет собой пульсирующее напряжение, содержащее переменную составл пощую (помеху) с частотой, равной удвоенному значению частоты сети. Задача измерения своди ся к определению постоянной составлякнцей напряжения и подавлению периодической помехи, причем наиболее значительными составлякщими помехи будут 2- и 6-я гармоники сети.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ, основанный на интегрировании измеряемой величины в течение ряда интервалов, составляющих в сумме время TO , равное или кратное периоду наложенной на сигнал помехи, о т .личающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения путем более эффективного подавления второй гармоники помехи, количество интервалов интегрирования выбра:но равным семи, причем длительности интервалов интегрирования соответствуют 0,051 Т, О,Но, 0,15, 0,4То 0,15 TO , 0,1T , 0,05Т,, а длительности разделяющих пауз - О,15То , 0,1 Т , 0,05Т , 0,, 0,1Т„ , 0,15Т, ..