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

Изобретение относится к технике электрических измерений и предназначено для цифровых вольтметров переменного напряжения с встроенным вычислительным блоком.

Цель изобретения - повышение точности измерения напряжения сложной формы.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит последовательно соединенные масштабирующий блок 1, квадратор 2, ключ 3, усредняющий блок 4, блок 5 памяти, вычислительный блок 6, от- счетный блок 7. В состав устройства входят также компаратор 8, один вход которого соединен с выходом блока 1, другой - с выходом блока 9 уставок, а выход - с входом блока 10 управления, а также ключ 11, включенный между шиной нулевого потенциала и входом блока 4. Выходы блока 10 соединены с управляющими входами ключей 3 и 11, блоков 5, 6 и 9.

Способ осуществляют следующим образом.

Измерение производят N тактов, В каждом i-м такте, где , 2 N, на выходе

блока 9 уставок устанавливают опорное напряжение Ui. Входное напряжение Uex масштабируют в блоке 1 и квадрируют в блоке 2. В те интервалы времени, когда ключ 3 замкнут, а ключ 11 разомкнут и напряжение с выхода квадратора 2 поступает на вход блока 4 усреднения, в остальные интервалы времени ключ 3 разомкнут, а ключ 11 замкнут, и на вход блока 4 поступает нулевой потенциал.Результаты усреднения AI, запоминаемые в блоке 5, равны

О

о о ю о ю

AI « С / U2 p (U) dU +

UN + i

+ AJ 7 P(U)dU,

Uj+l

где С - номинальный суммарный коэффициент масштабирования и квадрирования,

Ui, UN-M - верхний и нижний допускаемые уровни мгновенных значений входного напряжения,

U - уровни мгновенных значений входного напряжения,

p(U)- весовая функция входного напряжения,

Aj - абсолютная погрешность масштабирования и квадрирования напряжения (Uj-M+Uj)/2 выходу квадратора 2.

Искомое среднеквадратическое значение А напряжения сложной формы рассчитывают в вычислительном блоке 6 по выражению

(А|-А| + 1Н

где A N-M - О

е5,

4 Д

С ( Ui + 1 + Ui

Д - абсолютная погрешность масштабирования и квадрирования напряжения (Ui+i+Ui)/2 по выходу квадратора 2.

Подставив (1) в (2) и пренебрегая членами второго порядка малости, получаем

ке Е памяти при первоначальной настройке вольтметра, например, подавая на вход вольтметра, образцовое напряжение постоянного тока, равное (Ui+i+Ui)/2, и вычисляя 5 погрешность Д по формуле

4.A,C().

10 где AI - результат усреднения.

Формула изобретения Способ измерения среднеквадратиче- ского значения напряжения сложной фор15 мы, заключающийся в том, что измеряемое напряжение последовательно масштабируют, квадрируют и усредняют, нулевое напряжение последовательно масштабируют, квадрируют и усредняют, формируют пер20 вое опорное напряжение Ui, а среднеквадратическое значение измеряемого напряжения вычисляют по формуле, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения напряжения сложной

25 формы, дополнительно формируют N-1

опорных напряжений Ui, где , 3N, и

производят измерения в N тактов, в каждом 1-м такте сравнивают измеряемое напряжение с соответствующим опорным на30 пряжением Ui, упомянутое усреднение измеряемого напряжения производят на интервалах времени, когда измеряемое напряжение меньше опорного, а усреднение нулевого напряжения производят на ин35 тервалах времени, когда измеряемое напряжение больше опорного, суммируют полученные в l-м такте результаты усреднения измеряемого и нулевого напряжений, вычисляют среднеквадргтическое значение

40 измеряемого напряжения по формуле

Изобретение относится к способам электрических измерений и может быть использовано в цифровых вольтметрах переменного напряжения с встроенным вычислительным блоком. Цель изобретения - повышение точности измерения напряжения сложной фломы. Согласно способу, последовательно масштабируют, квадратируют и усредняют измеряемое и нулевое напряжения, формируют опорное напряжение. Дополнительное формирование N - 1 опорных напряжений и проведение измерения в N тактов, в каждом из которых указанное усреднение измеряемого и нулевого напряжений производят, когда измеряемое напряжение соответственно меньше и больше опорного, суммируют полученные результаты усреднения, и вычисление среднеквадратического напряжения по формуле обеспечивают исключение погрешностей масштабирования и квадратирования напряжений сложной формы. 1 ил.

/ U1 / U2p(U)aU,

т UN +1

что равно среднеквадратическому значению входного напряжения. Итоговый результат измерения отображается в отсчетном блоке 7.

Таким образом, проведение N преобразований с результатами усреднения AI, позволяет определить весовую функцию измеряемого напряжения и исключить влияние погрешности операций масштабирования и квадрирования.

Погрешности масштабирования и квадрирования определяют и запоминают в блоА

-Ж,, (

где С - номинальный суммарный коэффициент масштабирования и квадрироаания;

AI - результаты суммирования а i-м такте измерения,

5i относительная погрешность масштабирования и квадрирования напряжения , U + 1 + Ui ч V 2 )

Ui, UN+I - максимальный и минималь- ный уровни мгновенного значения измеряемого напряжения.

t/вм.

Р

9

8

- Ю

7Г k

IHI