Устройство для измерения среднеквадратического значения переменного напряжения Советский патент 1987 года по МПК G01R19/02 

Изобретение относится к электро- иэмерениям и может быть использовано в йриборах для измерения средне- квадратических значений напряжения

произвольной формы.

Цель изобретения - повышение точности путем уточнения уровня выход-, ного напряжения в зависимости от функции распределения вероятностей мгновенных значений входного сигнала.

На фиг.1 изображена электрическая схема устройства для измерения сред- неквадратического значения перменно- го напряжения; на фиг.2 - структурная схема одной из ячеек блока опре- деления функций распределения вероятностей мгновенных значений сигнала

Устройство переменного напряжения содержит вентиль 1 и детектор 2 сред невыпрямленного значения напряжения, входы которых подключены к входной / клемме 3. К выходу вентиля 1 подклю- чен сигнальный вход управляемого делителя напряжения, к выходу которого подключены конденсатор 5 и вольт метр 6. Управляемый делитель 4 напряжения выполнен с М сигнальными входами, которые соединены с М выходами блока 7 ключей. К выходу детектора 2 подключен многоуровневый де- литель 8 напряжения, имеющий N выходов, которые соединены с N входами селекции, блок 9 определения функций вероятностей мгновенных значений сигнала, к сигнальному входу которого подключен выход делителя 10 напряжения, вход которого подключен к входной клемме 3. N выходов блока 9 через функциональньш преобразователь 11 соединены с N входами блока 7 клю- чей,

Блок 9 определения функций вероятностей мгновенных значений сигнала содержит N ячеек, каждая из которых состоит, например, из компаратора 12 один из входных выводов которого является сигнальным входом, а другой - выходом селекци, генератора 13 счетных импульсов, выход которого подклю- чен к первому входу блока 14 совпа- дения, к второму входу которого подключен выход компаратора 12. Выход блока совпадения подключен к входу счетчика 15 импульсов, выход которого является цифровым выходом ячейки. Ячейка может содержать также усредняющий фильтр 16, вход которого подключен к выходу компаратора, а йы- ход является аналоговым выходом ячейк

Устройство для измерения средне- квадратического значения работает следующим образом.

Изменению формы (или функции распределения мгновенных значений) измеряемого напряжения должно соответствовать изменение делителя напряжения Rj/R. Только в этом случае можно уменьшить до минимума погрешность измерения среднеквадратического значения напряжения произвольной формы. Поэтому в предлагаемом устройстве с помощью определения функций распределения вероятностей мгновенных значений определяется функция распределения вероятностей мгновенных значений и по полученной функции с помощью функционального преобразователя 11 и блока ключей 7 устанавливается такое значение делителя напряжения R2/Rj в управляемом делителе 4 напряжения, которое минимизирует погрешность измерения.

Измеряемое напряжение входной клеммы 3 поступает через делитель 10 напряжения на сигнальный вход бло- i ка 9 определения функций распределенйя вероятностей мгновенных значений Одновременно измеряемое напряжение поступает на вход детектора 2 сред- невыпрямленного значения. Выпрямленное напряжение поступает на вход второго делителя 8 напряжения, на выходе которого образуется N различных уровней постоянного напряжения, представляющих собой выбранные доли средневыпрямленного значения измеряемого напряжения. Полученные уровни поступают на соответствующие входы селекции блока 9. На N выходах его появляются сигналы, совокупность которых отражает вид функций распределения вероятностей мгновенных значений измеряемого напряжения. Функциональный преобразователь 11 преобразовывает вид функции распределения в активной сигнал на одном из М своих выходов. Таким образом, множество возможных функций распределения подразделены на М подмножеств, в пределах каждого из которых можно получить приемлемую погрешность измерения, В результате включается один из М ключей в блоке 7, Этот ключ изменяет коэффициенты передачи делителя 4, например, путем замыкания части его секций. Величина коэффициента передачи делителя 4 устанавливается а соответствии с формой входного

сигнала по функции вероятности распределения мгновенных значений этого сигнала. Вольтметр 6 измеряет среднеквадратическое значение входного сигнала, соответствующее его форме.

Работа блока 9 определения функ- 1ЩЙ распределения вероятностей мгновенных значений основана на том, что существует определенная связь между функцией распределения вероятностей изме)яемого сигнала и относительным временем пребывания мгновенного значения этого сигнала выше фиксированного уровня - уровня селекции.

Выходное напряжение делителя 10 Ц,, и один из уровней селекции с делителя 8 Ugg поступают на компаратор 12, на выходе которого возникает сигнал фиксиров анного единичного уровня в моменты времени, соответствующие соотношению U / U . В случае, если i Upg , на выходе компаратора 12 формируется нулевой уровень. Единичный уровень на выходе компаратора 12 поступает на один вход блока 14 совпадения, на второй вход которого поступают импульсы от генератора 13 счетных импульсов. Выходные импульсы блока 14 совпадения подсчитываются счетчиком 15. Число-J импульсов, накопленное счетчиком 15 в течение фиксированного времени и снимаемое с цифрового выхода ячейки определяет в принятом масштабе значение искомой функции распределения при заданном уровне селекции. Таким образом, реализуется цифровой вариант из N ячеек блока 9. Аналоговьй вариант может быть получен, если к выходу компаратора 12 подключить усредняющий фильтр 16. Уровень аналогового сигнала на аналоговом выходе ячейки также соответствует значению искомой функции распределения.

Формирование уровней селекции, относительно которых определяются функции вероятности распределения мгновенных значений, посредством многоуровнего делителя 8 напряжения позволяет автоматически получать одинаковые функции распределения вероятностей мгновенных значений при измерении уровня сигнала одной и той же формы.

Делитель 10 напряжения уменьшает масштаб измеряемого напряжения до- величины соответствия максимальных значений сигнала максимальным уров0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ням селекции, получаемым на выходах многоуровневого делителя 8 напряжения. Это условие выполняется для всех измеряемых сигналов, в том числе и для сигналов, обладающих максималь- ; ным коэффициентом амплитуды.

Формула изобретения

1.Устройство для измерения сред- неквадратического значения переменного напряжения, содержащее вентиль и детектор средневыпрямленного значения напряжения, входы которых соединены с входной клеммой, управляемый делитель напряжения, сигнальный вход которого подключен к выходу вентиля, конденса тор, включенный параллельно выходу управляемого делителя напряжения и входу вольтметра, делитель напряжения, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности, в него дополнительно введены многоуровневый .делитель напряжения с N выходами, блок определения функций распределения вероятностей мгновенных значений сигнала с N входами селекции, сигнальным входом и N вькодами, функциональный преобразователь с N входами и М выходами, блок ключей с М управляющими входами и М выходами, управляемый делитель напряжения выполнен с М управляющими входами, при этом вход делителя напряжения соединен с входной клеммой, а его выход - с сигнальным входом блока определения функций распределения вероятностей, входы селекции которого соединены с выходами многоуровневого делителя напряжения, а выходы через функциональный преобразователь - с управляющими входами блока ключей, выходы которого подключены к управляющим входам управляемого делителя напряжения, выход детектора средневыпрямленного значения напряжения подключен к входу многоуровневого делителя напряжения.

2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок определения функций распределения вероятности мгновенных значений сигнала выполнен из N одинаковых ячеек, состоящих из компаратора, генератора счетных импульсов, блока совпадения и счетчика импульсов, при этом первый вход компаратора предназначен для по5 . 1320765 дачи сигнала, второй вход - для подачи уровня селекции, выход компаратора соединен с первым входом блока совпадения, к второму входу которого подключен генератор счетных импульсов, а выход блока совпадения соединен с входом счетчика импульсов.

л

/J

Ujn оо-CgJf.

i/a. Z

Редактор Е.Копча

Составитель А.Пучковский Техред М. Ходанич

заказ 2656/49 Тираж 730Подписное

ВНИИ11И 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

5

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что в блок определения функций распределения вероятности мгновенных значений сигнала дополнительно введен усредняющий фильтр, вход которого соединен с выходом компаратора.

Цасрродой дыход

Ж ж ж ж А

5 f Ч:

1

1

Корректор В. Бутяга

Изобретение может быть использовано в приборах для измерения сред- неквадратических значений напряжения произвольной формы. Цель изобретения - повышение точности измерения путем уточнения уровня входного напряжения в зависимости от функции распределения вероятностей мгновенных значений входного сигнала. Устройство содержит вентиль 1, детектор 2 средневыпрямленного значения напряжения, входную клемму 3, управляемый делитель 4 напряжения, конденсатор 5, вольтметр 6, блок 7 ключей, многоуровневый делитель 8 напряжения, блок 9 селекции, делитель 10 напряжения и функциональньй преобразователь 11. Делитель 10 уменьшает масштаб измеряемого напряжения до величины соответствия максимальных значений сигнала максимальньтм уровням селекции, получаемьм на выходе блока 8. Это условие выполняется для всех измеряемых сигналов, в том числе в обладающих максимальным коэффициентом амплитуды. 2 з.п. , 2 ил. t) (Л со ю о О5 СП