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

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в вольтметрах напряжения произвольной формы со встроенным вычислительным блоком.

Цель изобретения - повышение точности измерения напряжения с постоянной составляющей.

На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации способа.

Устройство содержит первый, второй, третий и четвертый ключи 1,2,3 у 4, входы которых соединены соответственно с вхо-, дом устройства, с выходом первого источника 5 опорного напряжения, с выходом второго источника 6 опорного напряжения и с общей шиной, выходы ключей 1,2,3 и 4 объединены и соединены через последовательно включенные масштабирующий блок

7,квадратор 8, сумматор 9, усредняющий блок 10, пятый ключ 11, блок 12 преобразования и вычислительный блок 13 с входом отсчетного блока 14. Выход блока 13 соединен также с входом блока 15 управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющими входами ключей 1,2,3 и 4 с управляющим входом управляемого делителя 16 и с управляющими входами пятого и шестого ключей 11 и 17. Вход делителя 16 соединен с входом блока 7, а выход - с вторым входом сумматора 9, вход ключа 17 соединен с выходом сумматора 9, а выход - с выходом пятого ключа 11.

Способ осуществляют следующим образом.

В первом такте ключ 2 и ключ 17 замыкаются. На вход масштабирующего блока 7

Os

О

00 00

о VI.

поступает напряжение Uo источника 5. Выходное напряжение масштабирующего блока 7 равно

Ui KmUo + em,(1)

где Км,вм коэффициент передачи и напряжение смещения блока 7. Выходное напряжение блока 7 квадрируется квадратором 8 и затем суммируется с выходным напряжением управляемого делителя 16. Выходное напряжение сумматора 9с учетом погрешностей квадратора 8 равно

Bi - Kd (Kk(KmUo + em) 2+ Кл(Кти0 + ej + lk)+Kc2KUo+ec.(2)

где Кк, Кл, ек - коэффициенты передачи для квадратичной составляющей, линейной составляющей и напряжение смещения квадратора 8;

Kci, КС2, ес коэффициенты передачи по первому входу, по второму входу и напряжение смещения сумматора 9; К - коэффициент передачи делителя 16.

Напряжение Bi поступает на вход блока 12, где преобразуется в форму, необходимую для дальнейшей вычислительной обработки, и запоминается в вычислительном блоке 13.

Во втором такте ключ 2 размыкается, ключ 3 замыкается и на вход масштабирующего блока 7 поступает напряжение U0 источника 6, равное по величине, но противоположное по знаку напряжению источника 5. При этом выходное напряжение сумматора 9 равно

В2 Kci(KK(-KmUo + em) 2+ Kn(-KmUo + 6m)

+ ек) - КС2 KUC + ec.(3)

Далее это напряжение преобразуется и запоминается. В вычислительном блоке 13 производится вычисление полусуммы величин AI и А2. Далее продолжается преобразование опорного напряжения Uo при одновременном изменении коэффициента К передачи управляемого делителя 16. Изменение производится в направлении сближения величин Вз и (Bi + B2)/2 и продолжается до момента их сравнения. При этом выходное напряжение сумматора 9 равно

Вз КС1 (Mkmllo + em) + Клет + ек) + ес. (4) Достигнутое значение коэффициента К равно

V 1 U(2 Кк ет+Кл).

v Kd Km

14 - -

Кс2

(5)

При данном значении коэффициента К происходит компенсация погрешности, вызванной наличием в выходном сигнале квадратора паразитных членов, линейно зависимых от входных сигналов. Достигнутое значение коэффициента К пропорциональности запоминается и хранится.

В третьем такте ключ 3 и 17 размыкается, ключ 2 и ключ 11 замыкается. На вход масштабирующего блока 7 поступает опорное напряжение U0 источника 5. Выходное напряжение усредняющего блока 10 по окончании интервала времени усреднения с учетом выражений (2) и (5) равно

(Kci ( Кк ( Km2 Uo2 + em2) + Кл em + ек) + ес) +еу, (6)

где Ку, ву - коэффициент передачи и напряжение смещения усредняющего блока 10. Значение AI запоминается.

В четвертом такте ключ 2 размыкается, а ключ 1 замыкается. На вход мастабирующего блока 7 поступает измеряемое напряжение U. Выходное напряжение усредняющего блока 10 по окончании интервала времени усреднения при условии достаточного подавления пульсаций напряжения U2 равно

А2-МКс1 (Кк (Km2 U2 + ет2) + Кл ет + ек) + ес) +еу, (7)

Значение А2 запоминается. В пятом такте ключ 1 размыкается, а ключ 4 замыкается. Вход масштабирующего блока подключается к общей шине. Выходное напряжение усредняющего блока 10 по окончании интервала времени усреднения равно

Аз Ку{КС1 ( Кк ет2 + Кл ) + ес) +еу , (8)

Значение Аз запоминается, в блоке 13 производится вычисление по формуле

Uc

-и уАТ-Аз ТАГ1

Аз

Из выражений (6) - (9) следует, что ис- комое среднеквадратическое значение напряжения равно

Ускз V02.

Таким образом, за счет применения эв- тематической подстройки корректирующего напряжения, связанного линейной зависимостью с масштабируемыми напряжениями с коэффициентом К пропорциональности и суммируемого с квадрированными напряжениями, осуществляемой путем изменения коэффициента К пропорциональности, удалось устранить влияние напряжения смещения масштабирующего блока и погрешности квадратора, связанной с линейным пролезанием квад- рируемых сигналов. Вследствие этого точность измерения сигналов с постоянной составляющей существенно повышается.

Формула изобретения Способ измерения среднеквадратиче- ского значения напряжения, заключающийся в том, что последовательно масштабируют, квадрируют и усредняют первое onqpHoe напряжение Uo, измеряемое напряжение и нулевое напряжение, за- поминают полученные результаты усреднения Ai,A2 и Аз соответственно, вычисляют среднеквадратическое значение напряжения по формуле, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности измерения напряжения с постоянной составляющей, формируют второе опорное напряжение, равное по величине и противоположное по знаку первому опорному напряжению, каждое из упомянутых усредняемых напряжений предварительно суммируют с соответствующим корректирующим напряжением, пропорциональным с коэффициентом К соответствующему масштабируемому напряжению, причем коэффициент К формируют путем установки начального значения коэффициента К последовательного масштабирования, квад- рирования и суммирования с соответствующим установленному коэффициенту К корректирующим напряжением первого и

второго опорных напряжений, определения и запоминания полусуммы полученных результатов суммирования, изменение установленного коэффициента К в несколько тактов, в каждом из которых последовательно масштабируют, квадрируют и суммируют с соответствующим корректирующим напряжением одно из опорных напряжений и сравнивают полученный результат с указанным значением полусуммы, прекращают изменение коэффициента К и запоминают его значение при установлении равенства сравниваемых значений, а среднеквадратическое значение напряжения вычисляют по формуле

Uc

-и УА2 -Аз -Uo/A,-A3

25

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в вольтметрах напряжения произвольной формы. Цель изобретения - повышение точности измерения напряжения с постоянной составляющей. Согласно способу последовательно масштабируют, квадрируют и усредняют опорное напряжение Ue, измеряемое и нулевое напряжения и по полученным результатам вычисляют среднеквадратическое значение. Предварительное суммирование упомянутых усредняемых напряжений с соответствующим корректирующим напряжением UK, пропорциональным с коэффициентом К масштабируемому напряжению, причем коэффициент К формируют в несколько тактов путем масштабирования, квадрирования и усреднения опорных напряжений U0- Uk, устраняет линейное пролезание квадрируемых сигналов. 1 ил. чх fe