Способ измерения квадрата эффективного значения переменного напряжения произвольной формы Советский патент 1985 года по МПК G01R19/02 

Ч

00 00

со

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КВАДРАТА ЭФФЕКТИВНОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ,включающий формирование треугольного напряжения с амплитудой, большей амплитуды входного напряжения,сравнение мгновенных значений входного и треугольного напряжений, формирование импульсов по результатам сравнения и их усреднение, о т л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью упрощения у импульсы формируют из входного напряжения с длительностью, равной интервалам времени, в течение которых мгновенные значения входного напряжения превышают мгновенные значения треугольного напряжения.

Фи. 7 1I Изобретение относится к технике электроизмерений и может быть использовано в устройствах для измерения эффективных значений переменных напряжений,, произвольчой формы. Цель изобр)в|тения - упрощение способа путем изменения алгоритма преобразования и- замены двух опера«, иди одной. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для осуществления способа измерения квадрата эффективного значения переменного напряжения произвольной формы; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие преобразование входного сигнала при воздействии треугольного переменного напряжения при Т Т., (Т - период входного сигнала, Т период треугольного напряжения); на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие преобразование входного сигнала при Т « Т. Устройство для осуществления способа измерения квадрата эффективного значения переменного напряжения произвольной формы содержит компаратор 1, первый вход которого соединен с входной шиной, второй - с выходом генератора 2 переменного треугольного напряжения, а выход с управляющим входом ключа 3, сигнальный вход которого соединен с входной шиной, а выход - с входом фильтрующего блока 4. Сущность способа измерения квадрата эффективного значения переменного напряжения произвольной формы состоит в следующем. Входное напряжение и формируемое переменное треугольное напряжение с амплитудой, превышающей амплитуду входного сигнала, сравнивают по амплитуде и в моменты, когда мгновенные значения входного сигнала начинают превьшать мгновенные значения треугольного напряжения, из входного напряжения формируют импульсы (фиг. 2 и 3). Для случая Т Т (фиг, 2) полуволны входного напряжения на каждом периоде треугольного напряжения можно аппроксимировать отрезка ми прямых Аналитическое вьфалсение для напряжения входного сигнала U(t) 27-Ь-, (1) где и - амплитуда напряжения входного сигнала. 173331 П ных U(t) из 5 имп инт ние U О П ног са р ,5 S; ти где 30 где 1 40 и 5 зу Е;т i- гд 55 + 2 о результатам сравнения мгновензначений входного напряжения и треугольного напряжения U-,(t) ходного напряжения формируют льсы с длительностями, равными рвалам времени t t, в течекоторых (t) U(t). ри положительной полуволне входнапряжения площадь i-ro импульавна (фиг.2) At.U. .-H.-i-IIill .|i ..t.U,,,, реднее значение последовательносформированных импульсов состав-I,; ь з 2Т . п Т - длительность положительной полуволны входного напряжения. 1 4U - амплитуда треугольного напряжения . осле преобразования получим 1 т Фinт ,т:и |i- + 4- г п. -Ii ,р .- „ М( Поскольку т TT . то испольпредельный переход, получим 2 f . пV UutMU tilJt; Cim (tyi, i4i- 0biJ TT At --- . 11 - U(t)dt и 2T и 5ju(t)dt.

г

Таким образом, среднее значение импульсной последовательности, сформированной из г1оложительной полуволны входного напряжения, представляет собой сумму квадрата эффективного значения с коэффициентом /2у и половины средневыпрямленного значения входного напряжения.

Площадь i-ro импульса, сформированного при отрицательной полярности входного напряжения,

.Ли.

в результате аналогичньк преобразований получится среднее значение напряжения за время Т. - длительность отрицательной полуволны входного напряжения

, г 5™- I - - 5т

U(t)dt..(7) Напряжение, получаемое при усре нении импульсов за весь период Т UCP ср+ ср г г Г -L Т. nu(t)dt Если из выходного напряжения фор мируют импульсы с длительностью, ра ной интервалам времени, когда U(t) : U(t) среднее напряжение Uf. определяется аналогично, но имеет противоположный знак.

733314

Устройство, реализующее способ измерения квадрата эффективного значения переменного напряжения, работает следующим образом.

5 Компаратор 1 сравнивает мгновенные значения входного напряжения и треугольного напряжения, формируемые генератором 2 переменного треугольного напряжения. Как только мгновенные значения входного напряжения превысят мгновенные значения треугольного напряжения, компаратор подает отпирающий сигнал на ключ 3, который подключает входное напряжение к входу усредняющего блока 4. Когда мгновенные значения входного напряжения становятся меньше мгновенных значений треугольного напряжения, компаратор 1 запирает ключ 3 и напряжение на входе усредняющего.блока 4 становится равным нулю.

Усреднянлций блок 4 вьщеляет среднее значение импульсного напряжения.

поступающего на его вход. Математическим путем можно показать, что и при соотношении Т « Т среднее значение напряжения при осуществлении способа пропорционально квадрату эффективного значения входного напряжения. Таким образом, формирование импульсов, из входного напряжения позволяет всесто операции алгебраического суммирования и усреднения вьшолнять только операцию усреднения, что упрощает способ измерения квадрата эффективного значения переменного напряжения произвольной формы.