Способ измерительного преобразования мощности электрических сигналов Советский патент 1989 года по МПК G01R21/06 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах, измеряющих мощность и энергию электрических сигналов.

Цель изобретения - повышение точности и упрощение способа измерительного преобразования мощности электрических сигналов.

Сущность изобретения заключается в том, что путем одновременного сравнения переменного треугольного напряжения с частотой, намного превосходящей частоту входных сигналов, с одним из входных сигналов и его инг вареного сигнала, дважды за период переменного треугольного напряжения

формируют импульсную последователь- ность с длительностью, прямо пропер-- циональной среднему значению данного входного сигнала на этих интервалах В1 емени, амплитудой, равной амплитуде второго входного сигнала, и полярностью, определяемой в зависимости от результатов сравнения полярностей обоих входных сигналов.

На фиг. представлена блок-схема устройства, реализукщего способ измерительного преобразования мощности электрических сигналов; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие рабо - ту устройства.

Устройство содержит первый и вто-г рой усилители-инверторы 1 и 2, гене 4

4 4

ратор 3 переменного треугольного напряжения, формирователь 4 знака, первый и второй логические элементы 5 и 6 первый и второй компараторы 7 и 8 и первый и второй ключи 9 и 10, логический блок 11, усредняющий блок 12, причем первый вход устройства соединен с входом первого усилителя- инвертора 1, первый выход которого - соединен с первыми входами первого ключа 9 и формирователя 4 знака, а второй выход соединен с первым входом второго ключа 10, второй вход устройства соединен с входом второго усилителя-инвертора 2, первый выход которого соединен с первым входом первого компаратора 7 и вторым входом формирователя 4 знака, а второй выход соединен с первым входом второго компаратора 8, вторые входы первого и второго компараторов 7 и 8 соединены с выходом генератора 3 переменного треугольного напряжения, а выходы с входами логического блока 11, выход которого соединен с первыми входами первого и второго логических элементов 5 и 6, вторые входы которых соединены с выходом формирователя 4 знака, а выходы с вторыми входами первого и второго ключей 10 соответственно, выходы ключей соединены с входами усредняющего блока 12, выход которого является выходом устрой- ства, .

Устройство, реализующее способ измерительного -преобразования мощности электрических сигналов, работает следующим образом.

Нормализованные сигналы поступают на входы устройства, например U, , пропорциональное напряжение, попадает на первый вход, а U, пропорциональное току, попадает на второй. Первый и второй усилители-инверторы 1 и 2 преобразуют сигналы таким образом, что на первом выходе присутствуй ет сам сигнал, а на втором - его инверсия.

Далее напряжение U- и его инверс- йое значение сравниваются на соответствующих входах первого и второго компараторов 7 и 8 с переменным треугольным напряжением ) от генератора 3 переменного треугольного

напряжения. Причем Ut д,с,цс Ч MWI«: (фиг,2а). Первый и второй компараторы 7 и 8 выдают информационный сигнал на своих выходах в моменты времени, когда соответствующее, прямое или инверсное, напряжение превышает треугольное (фиг.26,в). Логический блок 11 анализирует сигналы на своих входах и выдает управляющий сигнал на вторые входы первого второго логических элементов 5 и 6 согласно алгоритму

ху

ху 1,

где X и.у - соответственно сигналы

на выходе первого и BTGрого компараторов 7 и 8, т.е. фактически в момент несовпадения (фиг.26,в) Таким образом, формируются интерг валы ut и t за один -период Т. переменного треугольного напряжения

UrCt),

Напряжение U, и его инверсия попадают на соответствующие входы первого и второго ключей 9 и 10. Одновременно формирователь 4 знака анализирует полярности входных сигналов и выдает информационные сигналы на первые входы первого и второго логических элементов 5 и 6 (фиг,2г). При этом один и тот же сигнал для одного логического элемента является отпирающим, а для другого - блокирующим, и наоборот.,Т.е. таким образом, исключается одновременная коммутация первым и вторым ключами 9 и 10 первого входного сигнала и его инверсии. Формирователь 4 знака работает таким образом, что если полярности сигналов совпадают, то он выдает такой управляющий сигнал, по которому через соответствующий логический элемент и ключ коммутируется положительная полуволна либо самого первого входного сигнала, либо сформированной его инверсии.- При несовпадении по сигналу с формирователя 4 знака коммутируется отрицательная полуволна (фиг.2г).

Таким образом, логический блок 11 определяет моменты коммутации, а формирователь 4 знака - подключение соответствующей полуволны.

Следовательно на входы усредняющего блока 12 поступает знакопеременная импульсная последовательность, сформрованная на соответствующих интервалах времени из первого входного сигнала и его инверсии. Эта последовательность суммируется и усредняется51А71144

усредняющим блоком 12, на выходе А за весь период переменного треуголькоторого получаем мощность,

Соотнощения способа измерительного преобразования мощности выводятся следующим образом.

Исходя из уравнения треугольного сигнала

U/t) (4U, /T,)t, О 4t ЙТ,М, Q

получают (фиг,2а) для первого преобразования

ного напряжения

Тт

о ±-и

5и Р

т макс

(t ;,,.,)-Ulcp(ti,i.3

При этом значение напряжения на выходе усредняющего блока будет

1

и,р 1(1: )

TL . д j

J.1 ± 1 -г л, лиг

MOlkC

jt, и,,„,.

1-Ц

и 1 «Н8

4UT

макс

ИЛИ

At d t + 4t ,u

Тт

20Способ измерительного преобразования мощности электрических сигнаГтт 4- ТТ Cf il лов, заключающийся в том, что преобt u/|(,ti J f+, -ij

т мпкс.разуют аналоговые входные сигналы,

f..,„.- пропорциональные току и напряжению,

±,9ТТ -1

, 1 + 1 параметры последовательности им пульсов, близких к прямоугольным,

производят интегрирование импульсной последовательности, отличающийся тем, что, с целью повыще- ния точности и упрощения, дополнительно инвертируют входные сигналы, сравнивают один из них и его инверсию с переменным треугольным напря4U

«пкс

т т ;ТТ с (-

- Ср , + 1.

(ЛЯКС

А для второго преобразования аналогично

30

ut

Тт тт /)- 9Й i + 1. i + 3

/и т ллакс

Площадь импульсов, сформированных из первого напряжения путем коммутации на интервалах ut и ut , определяется как

35

жением и коммутируют по результатам

сравнения положительную полуволну либо второго входного сигнала, либо его инверсного сигнала, если полярgi и (tf , ) -UicpCtf ., )-, ности входных сигналов совпадают,

1ср f, 1+1 2U тмйкс л отрицательную полуволну тех же

г, сигналов, если полярности входных

S Uj (t-,; .3) г.UZCP (,Hj) сигналов не совпадают,

гIiiU-r д,(5,цс

весь период переменного треуголь

напряжения

Тт

±-и

и Р

- т макс

(t ;,,.,)-Ulcp(ti,i.3

При этом значение напряжения на выходе усредняющего блока будет

1

и,р 1(1: )

TL . д j

J.1 ± 1 -г л, лиг

1

MOlkC

Т

ти.

ЯКС

U,Uidt, о

т,е, пропорционально мощности. Формула изобретения

Способ измерительного преобразования мощности электрических сигна

жением и коммутируют по результатам

сравнения положительную полуволну либо второго входного сигнала, либо его инверсного сигнала, если поляр

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах, измеряющих мощность и энергию электрических сигналов. Цель изобретения - повышение точности и упрощение способа измерительного преобразования мощности электрических сигналов. Одновременно сравнивают переменное треугольное напряжение с одним из входных сигналов и его инверсным значением. Частота переменного треугольного напряжения намного превосходит частоту входных сигналов. Дважды за период переменного треугольного напряжения формируют импульсную последовательность. Длительность импульсов прямо пропорциональна среднему значению данного входного сигнала на этих интервалах времени. Амплитуда равна амплитуде второго входного сигнала. Полярность определяется в зависимости от результатов сравнения полярностей обоих сигналов. 2 ил.

fff

LT

фиг.г

Редактор Е.Папп

Составитель С.Сафокин

Техред Л.Олийнык Корректор Э.Лончакова

Заказ 1605/48

Тираж 711

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113033, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

v,

т манс

Подписное