Цифровой измеритель малых значений коэффициента гармоник Советский патент 1987 года по МПК G01R23/20 

Изобретение относится к электро- радиоизмерениям и может быть использовано для- измерений коэффициента гармоник.

Цель изобретения - повьшение точ- ности измерения малых значений коэффициента гармоник за счет уменьшения методической погрешности, вызываемой неточностью задания весовых коэффициентов цифрового фильтра.

На чертеже изображена блок-схема измерителя.

В состав измерителя входят аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 управления, цифровые фильтры 3 и 4 задатчик 5 временных интервалов, блоки 6 и 7 переноса, квадраторы 8 и 9, делитель 10 кодов и блок 11 извлечеЦентральная частота узкополосного цифрового фильтра 3 выбирается равной QO , тогда сигнал на выходе фильтра в основном будет содержать

25

ния квадратного корня.

Информационньй вход аналого-цифро-20 только первую гармонику, т.е. на вого преобразователя 1 и вход бло- выходе фильтра 3 образуются коды ка 2 управления объединены между собой и подключены к входу прибора. Управляющий вход аналого-цифрового преобразователя 1 соединен с первым выходом блока 2 управления, а выход - с объединенными входами цифровых фильтров 3 и 4, выходы которых подключены к первым входам соответственно блоков 6 и 7 переноса. Второй вы- ЗО фильтра 4 образуется сигнал высших ход блока 2 управления соединен с входом задатчика 5 временных интермгновенных значений первой гармоник иссле1дуемого сигнала, т.е. ,.. Узкополосный цифровой фильтр 4 выполнен режекторным для первой гар моники исследуемого сигнала, т.е. его частотная характеристика, которую обозначим Н (со), равна нулю на частоте а 0. Поэтому на выходе

гармоник Ug Urt U,a-

Коды и Ug формируются непре рьтно в течение нескольких периодов исследуемого сигнала, но через бловалов, к выходу которого подключены объединенные между собой вторые входы блоков 6 и 7 переноса. Выходы последних через квадраторы 8 и 9 соединены с входами делителя 10 кодов, к выходу которого подключен блок 11 извлечения квадратного,корня

Синхронизация первого и второго цифровых фильтров, первого и второг квадраторов, делителя кодов и блока извлечения квадратного корня осуществляется от блока управления.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый сигнал u(t) поступает на входи аналого-цифрового преобразователя 1 и блока 2 управления, который задает моменты квантования tfl сигнала u(t) и в эти моменты формирует импульсы запуска преобразователя 1. На выходе преобразователя 1 образуются кода мгновенных значе-. НИИ исследуемого сигнала u(t.)Eu, которые подаются на входы цифровых фильтров 3 и 4.

Одновременно с первым импульсом запуска аналого.-цифрового преобразователя 1 с выхода блока 2 управления подается сигнал на задатчик 5 временного интервала, который, начиная с этого момента времени, формирует сигнал определенной длительности длительностью, определяемой допустимым временем переходного процесса в цифровых фильтрах ЗиЛ. Этот сигнал поступает на управляющие входы блоков 6 и 7 переноса и делает их нечувствительными к информационным сигналам с выходов цифровых фильтров 3 и 4.

Центральная частота узкополосного цифрового фильтра 3 выбирается равной QO , тогда сигнал на выходе фильтра в основном будет содержать.

только первую гармонику, т.е. на выходе фильтра 3 образуются коды фильтра 4 образуется сигнал высших

гновенных значений первой гармоники иссле1дуемого сигнала, т.е. ,.. Узкополосный цифровой фильтр 4 выполнен режекторным для первой гармоники исследуемого сигнала, т.е. . его частотная характеристика, которую обозначим Н (со), равна нулю на частоте а 0. Поэтому на выходе

только первую гармонику, т.е. на выходе фильтра 3 образуются коды фильтра 4 образуется сигнал высших

гармоник Ug Urt U,a-

Коды и Ug формируются непре- рьтно в течение нескольких периодов исследуемого сигнала, но через блоки 6 и 7 переноса они не проходят до тех пор, пока на их управляющих входах поддерживается запрещающий сигнал с вьпсода задатчика 5 временных интервалов. Через установленное

время задатчик 5 снимает запрещающий потенциал с блоков 6 и 7 переноса и коды и,а и Uga В ГО точках квантова- ния за период исследуемого сигнала с выходов цифровых фильтров 3 и 4 пос-

Тупают на квадраторы 8 и 9, в которых осуществляется их возведение в квадрат и суммирование полученных квадратов и,л и Ug с коэффициентом 1/т. В результате этого в квадраторах 8

и 9 образуются коды квадратов действующих значений первой и высших гармоник

№

iziu ; m Го

(1)

It m

Ч(2)

3132

Коды U, и Ug с выходов квадраторов 8 и 9 подаются на входы делителя 10 кодов, с выхода которого код отношений UJ /W поступает в блок 11

о т

извлечения квадратного корня и на его выходе получается код коэффициента гармойик

(3)

Условия, которым должны удовлетворять цифровые фильтры 3 и 4, следующие. Z - характеристика цифрового фильтра 3 - имеет вид

J ) z2-1

-2

(1+P2)coSot Z- +P2 (4)

. (it,m - шаг и число точек дискретизации за период исследуемого сигнала); Р 1 - величина, определякяцая

полосу пропускания фильтра.

Для того, чтобы фильтр был узкополосным, необходимо выполнение условия Р , .

Z - характеристика режекторного цифрового фильтра 4 - описьшается соотношением

IlCi:)- (ИГ) l- /oso -z-Uz- Г 2 z-2-(l+POcos,t.z-4p2

(5)

Структуры цифровых фильтров 3 и 4 идентичны и отличаются только коэффициентами, на которые умножаются коды входного сигнала.

Выражение для погрешности имеет ;вид .

К.

Ш. f

(6)

С учетом выражения (6) для относительной погрешности коэффициента гармоник имеем

(7) (8)

где uh - погрешность задания весовых коэффициентов цифрово-, го фильтра.

Окончательно.получим i

y -m .uh 41 К

(9)

Аналогичная погрешность для прототипа

к Отношение погрешностей

SK ;

(10)

47

(11)

Из формулы (11) видно, что чем . меньше единицы величина т Kj существеннее выигрьш по точност предлагаемого цифрового измерителя по сравнению с прототипом.

Время ожидания установления режима работы цифровых фильтров 3 и 4, формируется задатчиком 5 временных интервалов./

Переходная составляющая фильтров убывает со временем по закону

-pm t/T

этом случае

K.J

uU,

и.

-pm-t/T

Ч

(12)

Время ожидания установления режима работы фильтров должно выбираться из условия

21ГЛ1ТК7

In

1

5 Кг

(13)

40

Формула изобретения

0

Цифровой измеритель малых значений коэффициента гармоник, содержащий последовательно соединенные блок f управления, аналого-цифровой преоб- разователь и цифровой фильтр, при этом второй вход аналого-цифрового преобразователя объединен с входом блока управления и подключен к входу устройства, и два квадратора, выходы которых подключены через делитель кодов к блоку извлечения квадратного корня, причем синхронизация квадраторов, блока управления, делителя кодов, блока извлечения квадратного корня и первого цифрового фильтра осуществляется от блока управления, отличающий- с я тем, что, с целью повышения

5

5 13207696

точности измерения, в него дополни-входам квадраторов, вторые входы бло- тельно введены второй цифровойков переноса объединены между собой фильтр, задатчик временных интерва-и соединены с выходом задатчика вре- лов и два блока переноса, причемменных интервалов, вход которого под- вход второго цифрового фильтра сое- ключен к второму выходу блока управ- динен с входом первого цифровоголения, синхронизация работы второго фильтра, выходы цифровых фильтровцифрового фильтра осуществляется от через блоки переноса подключены ксинхровхода блока управления.

Изобретение относится к электро- радиоизмерениям. Цель изобретения - повьшение точности измерения малых значений коэффициента гармоник. Измеритель содержит аналого-цйфр овой преобразователь 1, блок 2 управления, цифровой фильтр 3, квадраторы 8 и 9, делитель 10 кодов и блок 11 извлечения квадратного корня. Введение цифрового фильтра 4, задатчика 5 временных интервалов, блоков 6 и 7 переноса и образование новых функциональный связей уменьшает методическую погрешность, вызываемую неточностью задания весовых коэффициентов цифрового фильтра. 1 ил. (Л с :АЭ to CD CD