Измерительный преобразователь электрических сигналов произвольной формы Советский патент 1989 года по МПК G01R21/10 G01R19/02 G01R21/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в приборах, измеряющих эффективные значения электрических сигналов про- звольной формы, а также мощность, изобретение решает за,цачу комплексного измерения квадрата эффективного значения, тока и напряжения произвольной формы, например, несиьшетричных, а также их активной мощности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет возможности одновременного измерения мощности электрического сигнала и среднеквадратичных Значений тока и напряжения, повьшение точности при исследовании сигналов несимметричной формы.

На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемого устройстваj на.фиг.2 - временные диаграммы работы.

Устройство содержит сумматор 1, лервый 2, второй 3 и третий 4 блоки преобразования электрических сигналов в квадрат эффективного значения (квадраторы), сумматор 5, генератор 6 треугольного напряжения. Каждый квадратор включает компаратор 7, инвертор 8, кл.очи 9 и 10, усредняю™ щий блок 11. Первый вход устройства |подкл1очен к первому входу первого сумматора 1 и входу квадратора 2, второй вход подключен к входу квадратора 4 и второму входу сумматора 1, выход которого подключен к входу : квадратора 3, Выходы квадраторов 2 и 4.являются вькодами устройства и под- ключены к первому и третьему входам сумматора 5, к второму входу которо- го подключен выход квадратора 3. С выхода сумматора 5, являющегося выходом устройства, снимают сигнал, пропорциональный мощности.

Устройство работает следующим об- разом. Входное нормализованное напряжени Uy(t), пропорциональное напряжению на объекте, поступает на первый вход устройства, а второе нормализованное напряжение U; (t) , пропорциональное току на объекте, поступает на второй вход устройства. Сумматор 1 суммиру- °ет входные напряжения ) и U;(t) и .приводит их сумму, в свою очередь, к новому нормализованному значению. Квадраторы работают параллельно и аналогично. Рассмотрим, например, работу канала преобразования квадрата эффективного значения напряжения.

С первого входа устройства напряжение Uy(t) попадает на первый вход первого компаратора 7, на сигнальный вход первого ключа 9, на вход инвертора 8, где инвертируется, и постзт1а ет на сигнальный вход второго ключа 10. Генератор 6 переменного треугольного напряжения вьфабатывает напряжение ) с амплитудой при- ем UTмакс-Uu мак. (фиг. 2а). Перемен- ное треугольное напряжение U-r(c) поступает на второй вход компаратора 7. Компаратор 7 сравнивает напряжения на своих входах (фиг. 26).

Первый 9 и второй 10 ключи управляются логически противоположными сигналами, т.е. когда на управляющем входе присутствует сигнал высокого уровня, первый ключ 9 открыт, а второй ключ 10 закрыт. Таким o6pa30Nf, первый ключ 9 формирует из входного напряжения Uy(t) импульсную последовательность на интервалах времени, когда Uy(t) Uy(t), а второй ключ 10 формирует из инверсного напряжения Uy(t) импульсную последовательность на интервалах -времегт когда U(j(t) U-r(t). Обе импульсные после™ довательности поступают на соответствующие входы усредняющего блока 11, где суммируются и з средняются.

Из (2) известно, что напряжение Uep , получаемое при усреднении импульсов первой последовательности положительной полуволны Т, равно т,

. m(-t, + 2Тит„„,с TI

U,(t)dt,

UCP... i--- (t)dt + --

a напряжение U;., получаемое при усреднении импульсов второй последовательности, равно т,

(t)dtг J

т макс

21 1

Uu(t)dt.

Суммарное усредненное напряжение

UcpT,

ти,1

1 U4t)dt,

МаК

51525605

Аналогично для отрицательной полу

напряжения Тг

TUrMOIKC

Uu(t) равно

ение U

z

UJ(t)dt,

CPU импульсов

получаемое при за весь период

1

ти

т/иокс

I

U$(t)dt.

Таким образом, преобразование входного напряжения полностью осуществляется в одном полупериоде, что снимает принципиальные ограничения на симметрию полуволн как в пространственном, так и временном отношениях, что повышает точность преобразования при произвольной форме измеряемого напряжения.

На выходе третьего квадаатора 4 имеем

т 1

TUT :;.;

и,

U(t)dt

Мощность определяется с помощью сумматора 5 в соответствии со следующим соотношением

тт

Р -|- j U,(t)Ui(t)dt -i- j Uu(t)

0о

+ U-,(t)-U2/t)-U2.(t)dt ,

-i- uu(t)(t)Mt

,u5(t).dt - -|-J u(t)dt .

Откуда получаем

2 uattf

(.p,-U.

р:

юt)H

Формула изобретения

Измеритепьный преобразователь с- электрических сигналов произвольной формы, содержащий три блока преобра10 зования сигналов в квадрат эффективного значения (квадратора), два сумматора, входы первого из которых являются входами, устройства, а выход подключен к входу второго квадратора,

15 выход которого подключен к второму входу второго сумматора, отличающийся тем, что, с целью ловышения точности и расширения функциональных возможностей, в него вве20 ден генератор треугольных импульсов, вход первого квадратора подключен к . первому входу устройства, выход подключен к первому выходу устройства и к первому входу второго сумматора,

25 вход второго квадратора подключен к второму входу устройства, выход подключен к второму выходу устройства и третьему входу второго сумматора, выход которого является третьим выходом

30 устройства, выход генератора треугольных импульсов подключен к тактовым входам квадраторов, а каждый квадратор включает инвертор, компаратор, два ключа и усредняющий блок, выход которого является выходом квадратора, входы подключены соответственно к выходам ключей, информационный вход первого из которых подключен к входу квадратора, а второго - к выходу инвертора, вход которого подключен к входу квадратора, управляющие входы ключей подключены к выходу ког-шара- тора, входы которого подключены соответственно к входу квадратора и так45 товому входу квадратора.

35

40

Фиг. 2

ткс

Изобретение относится к электроизмерительной технике и решает задачу измерения мощности и квадрата эффективного значения напряжения. Цель изобретения - повышение точности при исследовании сигналов несимметричной формы и расширение функциональных возможностей. Преобразователь содержит сумматор 1 и 5, три квадратора 2 - 4, генератор 6 треугольного напряжения. Каждый квадратор содержит компаратор 7, инвертор 8, ключи 9 и 10, усредняющий блок 11. Входные сигналы, пропорциональные току и напряжению соответственно, подаются на входы квадраторов 2 и 4 и на входы сумматора 1, выход которого подключен к входу квадратора 3. Напряжение, пропорциональное мощности, снимается с выхода сумматора 5. 2 ил.