Способ измерения среднеквадратического значения напряжения Советский патент 1992 года по МПК G01R19/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования в вольтметрах и аналого-цифровых п реобразовэтелях сигналов произвольной формы со встроенным вычислительным блоком.

Цель изобретения - повышение быстродействия измерения за счет ускоренного формирования корректирующего напряжения.

На чертеже представлено устройство для реализации способа.

Устройство содержит первый, второй, третий и четвертый ключи 1, 2. 3. 4. входы которых соединены соответственно с входом устройства, с выходом первого источника 5 опорного напряжения, с выходом второго источника 6 опорного напряжения и с общей шиной. Выходы ключей 1--4 обьеди- нены и соединены с входом последовательно включенных масштабирующего блока 7, квадратора 8 и первого усредняющего блока 9, а также с входом последовательно включенных управляемого делителя 10 и второго усредняющего бпока 11. Выходы усредняющих блоков 9 и 11 соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора 12, выход которого соединен со входом последовательно соединенных блоков 13 преобразования, вычислительного блока 14 и отсчетного блока 15. блока 14 соединен с входом блока 16 управления, выходы которого соединены с УИПДВЛЯЮЩИVJСЬ

ю го ел

ми входами ключей 1-4 и управляемого делителя 10.

Способ осуществляется следующим образом.

Второй ключ 2 замыкается. На вход масштабирующего блока 7 поступает напряжение Uo источника 5. Выходное напряжение блока 7 равно

Ui KMUo + eM

(1)

где Км, ем - коэффициент передачи и напряжение смещения блока 7.

Напряжение Ui квадрируется квадратором 8, выходное напряжение которого равно:

U KK(KMU0 1 ем)2 + Kn(KMU0 + ем) + ек, (2) где Кк, Кл, ек - коэффициенты передачи для квадратичной составляющей, линейной составляющей и напряжение смещения квадратора 8.

Напряжение U усредняется усредняющим блоком 9 и поступает на первый вход сумматора 12. Пусть первоначально коэффициент передачи управляемого делителя 10 равен нулю, тогда выходное напряжение

сумматора равно

AI - + емТ2 (KMU0 + ек) + 8У (3) где Ку - коэффициент передачи блока 9;

еу - суммарное напряжение смещения блоков 9 и 11.

Напряжение AI поступает на вход блока 13, где преобразуется в форму, необходимую для дальнейшей вычислительной обработки и запоминается в блоке 14,

Второй ключ 2 размыкается, третий ключ 3 замыкается, и на вход блока 7 поступает напряжение - U0 источника 6, равное по величине, но противоположное по знаку напряжению источника 5. При этом выходное н а пряжение сумматора 12 будет

.

+ек) + еу(4)

Напряжение А преобразуется и запоминается. В блоке 14 производится вычисление коэффициента К по формуле

К -- -%- -К(2 КкКм&м + Кл Км) (5)

cUo

Посредством сигнала блока 16 управления устанавливается коэффициент передачи управляемого делителя 10 таким образом, чтобы коэффициент передачи по постоянному напряжению последовательно соединенных делителя 10 и блока 11 был равен вычисленному значению коэффициента К.

Третий ключ 3 размыкается, первый ключ 1 замыкается. На вход блока 7 поступает измеряемое напряжение U. Выходное напряжение блока 9 равно:

U3 Ку(Кк() + Кл(Кми + ем) + ек) +еу.

(6)

С учетом того, что на второй вход сумматора 12 поступает напряжение, пропорцио- нальное постоянной составляющей измеряемого сигнала с коэффициентом К, выходное напряжение сумматора 12 равно Аз Т уТкЖги ем2) + Клем + ей) + в,, (7) т.е. в нем отсутствует составляющая, обус- ловленная наличием сигнала, линейно пропорционального измеряемому в выходном сигнале квадратора 8. Значение Аз запоминается.

Первый ключ 1 размыкается, четвертый ключ 4 замыкается, Вход блока 7 подключается к общей шине. Выходное напряжение сумматора 12 устанавливается равным АА Ку(Ккем2 + К„ем + ек) + еу(8)

Значение запоминается, в блоке 14 производится вычисление среднеквадрати- ческого значения измеряемого напряжения поформ уле

25

UCKS Uo

А.1 + Аз - 2А4

(9)

Формула изобретения

Способ измерения среднеквадратиче- ского значения напряжения, заключающийся в том, что последовательно масштабируют, квадрируют, усредняют первое опорное напряжение Uo и запоминают результат усреднения AI, формируют корректирующее напряжение, пропорциональное с коэффициентом К измеряемому напряжению, причем коэффициент К формируют путем установки начального значения коэффициента К, последовательного масштабирования и квадрирования второго опорного напряжения, равного по величине и противоположного по знаку первому опорному напряжению, изменения устанозленного коэффициента К и запоминания его значения, последовательно масштабируют, квадрируют и усредняют измеряемое и нулевое напряжения и запоминают полученные результаты Аз и А соответственно,

вычисляют среднеквадратическое значение напряжения по формуле, отличающий- с я тем, что, с целью повышения быстродействия измерения, усредняют результат квадрирования второго опорного напряжения и запоминают результат усреднения А2. вычисляют измененное значение коэффициента К по формуле

К (А2 - Ai)/2U0.

корректирующее напряжение усредняют и суммируют с результатом усреднения измеряемого напряжения перед запоминанием последнего, среднеквадратическое значение напряжения вычисляют по формуле

и«э U0 V 2(А3 - А4) Ai +A2 -2А4

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при построении вольтметров и АЦП сигналов произвольной формы со встроенным вычислительным блоком. Цель изобретения - повышение быстродействия измерения. Согласно способу последовательно масштабируют, квадрируют и усредняют опорное напряжение +U0, измеряемое и нулевое напряжения и запоминают результаты усреднения, затем формируют корректирующее напряжение, пропорциональное с коэффициентом К измеряемому напряжению, путем масштабирования и квадрирования опорного напряжения - Uo и последующего определения коэффициента К. вычисляют среднеквадратическое значение по математической формуле, приведенной в описании изобретения. Усреднение результата квадрирования напряжения - Uo и вычисление коэффициента К, усреднение корректирующего напряжения и суммирование его с результатом усреднения измеряемого напряжения перед запоминанием последнего обеспечивают ускоренное формирование корректирующего напряжения за один такт. 1 ил.