Способ измерения среднеквадратического значения напряжения сложной формы Советский патент 1991 года по МПК G01R19/02 

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для использования в цифровых вольтметрах среднеквадратического значения переменного напряжения с встроенной микроЭВМ.

Цель изобретения - повышение достоверности измерения.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - пример зависимости относительной погрешности измерения напряжения синусоидальной формы от частоты.

Существо способа заключается в следующем.

Измеряемое напряжение сложной формы имеет спектр, у которого частоты гармоник лежат в пределах f0, fN. При измерении переменного напряжения наличие каждой

j-й гармоники вносит свою погрешность 6. В причципе, зная спектральный состав измеряемого напряжения и погрешности д , можно рассчитать погрешность измерения напряжения сложной формы. Однако число гармоник велико. Поэтому в данном способе поступают следующим образом. Рабочий диапазон частотлюбого вольтметра среднеквадратического значения всегда разбит на несколько поддиапазонов, в каждом из которых нормируется максимальная погрешность д измерения напряжения синусоидальной формы. Оценив в процессе измерения мощность спектра входного напряжения в каждом из упомянутых поддиапазонов частот и используя известные нормированные значения погрешности д каждого поддиапазона, оценивают предел

Os О О

чэ о

допускаемой погрешности измерения напряжения сложной формы,

Устройство содержит (фиг. 1) последовательно соединенные масштабный преобразователь 1, перестраиваемый фильтр 2 низкой частоты (ФНЧ), преобразователь 3 среднеквадратического значения переменного напряжения в напряжение постоянного тока, аналого-цифровой преобразователь 4, микроЭВМ 5, цифровой отсчетный блок 6. Второй выход микроЭВМ 5 подключен к входу управления ФНЧ 2.

Способ осуществляется следующим образом.

МикроЭВМ 5 устанавливает частоту среза (границу полосы пропускания) ФНЧ 2 fi. Входное напряжение UBX масштабируют в преобразователе 1, фильтруют в ФНЧ 2, преобразуют по уровню среднеквадратического значения в напряжение постоянного ток в преобразователе 3, осуществляют аналого-цифровое преобразование в преобразователе 4. Результат AI аналого-цифрового преобразования, запоминаемый в микроЭВМ 5, равен

Ai c/2vf()2,

V j i

где С - суммарный номинальный коэффициент масштабирования, фильтрации в полосе пропускания, преобразования среднеквадратического значения переменного напряжения в напряжение постоянного тока и аналого-цифрового преобразования:

ni fi/f0;

где f0-допускаемая нижняя граничная частота спектра измеряемого напряжения:

Uj - среднеквадратическое значение J-й гармоники измеряемого напряжения;

д - относительная погрешность измерения j-й гармоники.

Все последующие N-1 преобразований выполняют аналогично. Результат I аналого- цифрового преобразования, запоминаемый в микроЭВМ 5, равен

г&

t V(1 )2,(1)

V

где m-f i/f0.

Искомое значение предела допускаемой погрешности измерения среднеквадратического значения напряжения сложной формы, гармоники которого находятся в диапазоне, ограниченном частотами f0, fN. рассчитывают в микроЭВМ 5 по выражению

Ai-T § (, Afa I 1 v

(2)

где

д - предел допускаемой относительной погрешности измерения напряжения синусоидальной формы с частотой, лежащей в диапазоне fi-1, fi;

N допускаемая верхняя граничная частота спектра измеряемого напряжения. Подставив (1) в (2), пренебрегая членами второго порядка малости, получаем

Ь , U aJSS1 )(n,-1+1)

i uf

j i

, (3)

где п0Ч)

Так -как б максимальное возможное значение I д при J лежащих в пределах (пы+1), ni, то есть максимальное возможное значение относительной погрешности измерения напряжения синусоидальной формы, частота которого лежит в пределах ты, fi (фиг. 2). то

30

4 , I + V - , 2 + $

J (щ - 1 Ч- 1)| (п| - 1 + 1)

35 S ж u(5

J5j (п| , + 1)

Таким образом, выражение (3) является пределом допускаемой погрешности измерения, так как оно представляет собой максимальное возможное значение выражения

f Ufa

j i

ъ

J 1

являющегося погрешностью измерения напряжения сложной формы.

Результат измерения среднеквадратического значения напряжения сложной формы и предел допускаемой погрешности измерения индицируют в цифровом отсчет- ном блоке 6.

Формула изобретения Способ измерения среднеквадратического значения напряжения сложной формы, заключающийся в последовательном масштабировании, преобразовании средне- квадратического значения переменного напряжения в напряжение постоянного тока и аналого-цифровом преобразовании,отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности измерения, промасштабиро- ванное измеряемое напряжение предварительно фильтруют в области низких частот и производят N тактов измерения, в каждом 1-м такте частоту среза фильтрации устанавливают равной fi, запоминают результаты аналого-цифрового преобразования AI и рассчитывают предел дп допускаемой по

грешности измерения среднеквадрэтиче- ского значения напряжения сложной формы согласно выражению

2 (Ar-Ar-i)3,,

Aft I 1 N

где

д - предел допускаемой относительной погрешности измерения напряжения синусоидальной формы с частотой, лежащей в диапазоне fi-1, fi;

fo, fN - допускаемые нижняя и верхняя граничные частоты спектра переменного напряжения.

Изобретение относится к электрическим измерениям и может быть использовано в цифровых вольтметрах со встроенной микроЭВМ. Цель изобретения - повышение достоверности измерения напряжения сложной формы. Способ заключается в последовательном масштабировании, преобразовании среднеквадратического значения переменного напряжения в напряжение постоянного тока и аналого-цифровом преобразовании. Пропускание промасштабированного измеряемого напряжения через перестраиваемый фильтр низких частот и проведение измерения в N тактов, причем в каждом такте фильтр настраивают на соответствующую частоту среза F_I, где I = 1,2......., N, и последующий расчет обеспечивают оценку предела допускаемой погрешности измерения напряжения сложной формы в каждом из поддиапазонов частот F_I - F_{I - 1}. 2 ил.

S

Ъ Si

in

fi

фиг. 2

Фиг.1

f

f