Измеритель отношения переменных напряжений Советский патент 1987 года по МПК G01R19/10 

1. 13073592

Изобретение относится к нзмери- вателя 3. После дискретизации в ана- тельной технике и может быть исполь- лого-цифровом преобразователе 3 по- зовано при измерении отношения пере- стоянная составляющая выделяется на менных напряжений, например при со- выходе первого цифрового фильтра 4. здании устройств измерения коэффици- В цифрово м синхронном детекторе 6 проектов модуляции.исходит перемножение суммарного сиг- Цель изобретения - повьшение точ- нала на опорное колебание, образованности измерения сигналов, изменяющих- нов путем выделения в фильтре 10 пе- ся в широком динамическом диапазоне. ременного напряжения разностной часНа фиг.1 изображена структурная fO тоты и формирования импульсной после- схема измерителя отношения перемен- довательности типа меандр на выходе ных напряжений; на фиг.2 - структур- компаратора 11. В результате перемно- ная схема регулятора; на фиг.З - стру- жения на выходе цифрового синхронного ктур ная схема вычислителя отношения детектора 6 имеется постоянная сос- кодов.J5 тавляющая, пропорциональная амплиту Измеритель отношения переменных де переменного сигнала. Эта постоян- напряжений содержит последовательно ная составляющая вьщеляется во втором включенные аналоговьш синхронный де- цифровом фильтре 7, идентичном филы-, тектор 1 усилитель 2, аналого-циф- ру 4. Коды с выходов цифровых фильтровой преобразователь 3 и первый циф- 20 ров 4 и 7, соответствующие амплитудам ровой фильтр 4, выход которого под- измеряемых сигналов, поступают на два соединен к первому входу вычислителя входа вьтислителя 5 отношения кодов. 5 отношения кодов. Выход аналого-циф- В вычислителе 5 формируется код, со- р ового преобразователя 3 через после- ответствующий отношению двух сигна- довательно соединенные цифровой сив- лов, который и поступает на выход уст- хронный детектор 6 и второй цифровой ройства.

фильтр 7 подключен ко второму входу Регулятор 9 содержит диодный де- вычислителя 5 отношения кодов. Выход тектор 12, фильтр 13 нижних частот полосового фильтра 8 подключен к уп- и усилитель 14 постоянного тока, пос- равляющему входу аналоговогр синхрон- 30 ледовательно соединенные меяоду собой. ного детектора 1, а вход совместно с Регулятор 9 вырабатывает постоянное входом детектора подключен к входной напряжение управления для регулиров-. клемме измерителя. Выход усилителя 2 ки коэффициента усиления усилителя 2, через регулятор 9 -коэффициента усиле- пропорциональное амплитуде входного ния усилителя подключен к управляю- 35 сигнала.

щему входу усилителя 2 и через после- Вычислитель 5 отношения кодов со- довательно соединенные фильтр 10 пе- держит сумматор 15, первый 16, вто- ременного напряжения и компаратор 11 - рой 17, третий 18 и четвертый 19 бло- к управляющему входу цифрового сии- ки постоянной памяти и перемножитель хронного детектора 6.. 40 20. Первым входом вычислителя 5 отИзмеритель отношения переменных ношения кодов является первый вход напряжений работает следующим образом. суматора 15, на второй вход которого

На входную клемму измерителя посту- поступает постоянный код с блока 19 пает сигнал, представляющий сумму из- постоянной памяти, равный отрицатель- меряемых сигналов. В аналоговом с ин- 45 ному значению нормальной величины хронном детекторе 1 осуществляется входного сигнала вычислителя, а вы- перенос спектра сигнала в область ниж- ход с адресным входом первого блока них частот путем перемножения сигнала 16 постоянной памяти, выход которого на опорное колебание, вьщеленное в соединен с адресным входом второго полосовом фильтре 8. В результате сиг-50 блока 17 постоянной памяти. Вторым нал на выходе синхронного детектора 1 входом вычислителя 5 отношения кодов представляет собой сумму постоянной является адресный вход третьего бло- составляющей и переменной составляю- ка 18 постоянной памяти, выход кото- щей с частотой, равной разностной час- рого соединен с первым входом пере- тоте входных сигналов. В усилителе 2 55 множителя 20, второй вход которого с помощью регулятора 9 осуществляется соединен с выходом втopo o блока 17 грубая нормировка суммарного сигнала постоянной памяти, а выход является в пределах рабочего динамического ди- выходом вычислителя 5 отношения ко- апазона аналого-цифрового преобразо- дов.

Проиллюстрируем работу вычислителя 5 отношения кодов в измерителе Отношения переменных напряжений. Из-за конечной жесткости системы регулирования коэффициента усиления усилителя 2 значения кода на выходе цифрового фильтра 4 канала постоянного напряжения равно

X Х +

0

где X(j - номинальное значение кода; X - отношение кода от номинального значения. Искомое отношение кодов равно

м

(1)

где

у - значение кода на выходе цифрового фильтра 7 переменного напряжения.

Разложив в ряд выражение (1), получим :

М м: (f-5)

о

X,

(2)

Очевидно, точность вычисления отношения определяется числом с членов ряда.

Вычислитель 5 отношения кодов работает следующим образом.

На первый вход суматора 15 поступает код с выхода цифрового фильтра 4 постоянного напряжения, значение ко25 равляющий вход которого соединен с выходом регулятора коэффициента усиления усилителя, а выход - с входом регулятора, аналого-цифровой преобразователь, ФИЛЬТР переменного напря30 жения и вычислитель отношения кодов, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности измерения . сигналов, изменяющихся в широком динамическом диапазоне, он снабжен аназе логовым синхронным детектором, поло- торого равно X, на второй вход сумма- фильтром, компаратором, первым тора 15 поступает постоянный код с

цифровым фильтром, последовательно соединенными цифровым синхронным детектором и вторым цифровым фильтром, 40 причем управляющий вход аналогового синхронного детектора подключен к выходу полосового фильтра, а через последовательно соединенные усилитель, аналого-цифровой преобразователь и ного преобразователя, на выходе кото-, цифровой фильтр подсоединен

к первому входу вычислителя отношения кодов, выход усилителя через последовательно соединенные фильтр переменного напряжения и компаратор под- 50

блока 19 постоянной памяти, значение которого равно /-Хд/, при этом на выходе сумматора формируется код разности лх X - X(j, который в качестве кода адреса поступает на адресный вход первого блока 16 постоянной памяти, выполняющего роль функциональрого формируется код

Z X 0

где А - код адреса;

Z - содержимое ячейки по адресу А, Выходной код первого блока 16 постоянной памяти поступает на адресный вход второго блока 17 постоянной памяти, выполняющего роль функционального преобразователя, на выходе которого формируется код

о&

Z Z А

55

ключен к управляющему входу цифрового синхронного детектора, сигнальный вход которого подсоединен к выходу аналого-цифрового преобразователя, а выход второго цифрового фильтра подключен к второму входу вычислителя отношения кодов, входы аналогового синхронного детектора и полосового фильтра соответственно подключены к входным клеммам измерителя.

где А Z, 0

5

0

код адреса;

содержимое ячейки по адресу А. На адресньш вход третьего блока 18 постоянной памяти поступает код с выхода цифрового фильтра 7 канала переменной составляющей. Блок 18 постоянной памяти выполняет роль функционального преобразователя, аналогичного первому блоку 16 постоянной памяти,

на выходе которого формируется код А

Х где А - код адреса;

у - содержимое ячейки по адресу А. Коды с выходов второго 17 и третьего 18 блоков постоянной памяти поступают соответственно на первый и второй входы перемножителя 20, на выходе которого формируется искомое отношение кодов.

Формула изобретения

Измеритель отношения переменных напряжений, содержащий усилитель, уп25 равляющий вход которого соединен с выходом регулятора коэффициента усиления усилителя, а выход - с входом регулятора, аналого-цифровой преобразователь, ФИЛЬТР переменного напря30 жения и вычислитель отношения кодов, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности измерения . сигналов, изменяющихся в широком динамическом диапазоне, он снабжен анак первому входу вычислителя отношения кодов, выход усилителя через последовательно соединенные фильтр переменного напряжения и компаратор под- 0

5

ключен к управляющему входу цифрового синхронного детектора, сигнальный вход которого подсоединен к выходу аналого-цифрового преобразователя, а выход второго цифрового фильтра подключен к второму входу вычислителя отношения кодов, входы аналогового синхронного детектора и полосового фильтра соответственно подключены к входным клеммам измерителя.

Фиг. 2

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повьшение точности измерения переменных напряжений, изменяющихся в широ- ком динамическом диапазоне. Измеритель отношений содержит усилитель 2, аналого-цифровой преобразователь 3, вычислитель 5 отношения кодов, регулятор 9 козффициента усиления и фильтр 10 переменного напряжения. В устройство введены аналоговый синхронный детектор 1, цифровые фильтры 4 и 7, цифровой синхронный детектор 6, полосовой ф ильтр 8 и компаратор 11 . Оснащение устройства вышеуказанными элементами и образование новых функциональных связей способствуют достижению поставленной цели. 3 ил. со о оо fyi со Фие. 1

Редактор А.Ревин

Составитель В.Скоморохов

Техред А.Кравчук Корректор А.Зимокосов

Заказ 1627/44 Тираж 731Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Фиг. З