Предлагаемый способ относится к области электроизмерительной техники и может быть использован для создания цифровых вольтметров среднего значения переменного напряжения произвольной формы.
В известных способах цифрового измерения среднего значения переменного напряжения путем линейного двухполупериодного детектирования входного напряжения и последующего усреднения его, время усреднения, определяемое постоянной времени фильтра, велико и для сигналов одной частоты тем больше, чем большей точности измерения необходимо достичь.
Предлагаемый способ отличается от известных тем, что усреднение полученного после линейного двухполупериодного детектирования напряжения производят, сравнивая его мгновенные значения с уровнем опорного линейно изменяющегося напряжения. Это напряжение обладает амплитудой, большей или равной амплитуде продетектированного напряжения, большим периодом и той же полярностью.
В результате сравнения получают последовательность интервалов времени, в течение которых мгновенные значения продетектированного напряжения превышают уровень опорного напряжения. Затем измеряют суммарную длительность временных интервалов в течение одного периода опорного напряжения, пропорциональную среднему значению входного напряжения.
Это отличие позволяет увеличить быстродействие измерения при сохранении заданной точности не менее, чем на порядок по сравнению с известными способами.
На фиг. 1 представлена примерная блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие его работу.
Устройство содержит линейный детектор 1, устройство 2 сравнения продетектированного напряжения с опорным, генератор 3 опорного напряжения, логическую схему «И» 4, генератор 5 импульсов эталонной частоты, ключ 6, счетчик импульсов с отчетным устройством 7, хронизатор 8.
Входное переменное напряжение U0(t) выпрямляет линейный двухполупериодный детектор 1. Затем в устройстве сравнения сравнивают выпрямленное напряжение U1(t) с опорным линейно изменяющимся напряжением U2(t). В результате сравнения получают последовательность прямоугольных импульсов U3(t). Длительность каждого импульса соответствует интервалу времени, в течение которого мгновенные значения выпрямленного входного напряжения превышают уровень опорного напряжения. Эту последовательность и сигнал U5(t), хронизирующий работу устройства в целом, с помощью схемы «И» 4 подвергают логической операции совпадения и исключают из нее временные интервалы, соответствующие паузе работы генератора 3 опорного напряжения. Полученные последовательности импульсов используют для управления ключом 6, через который от генератора 5 поступают импульсы эталонной частоты на счетчик импульсов с отсчетным устройством 7. Напряжение на выходе ключа 6 имеет вид U4(t). Число импульсов в последовательности U4(t), подсчитанное за время цикла работы хронизатора 8, пропорционально среднему значению входного переменного напряжения.
Методическая погрешность результата измерения зависит от скорости изменения опорного напряжения и может быть поэтому уменьшена до любой необходимой величины. Время усреднения зависит от формы сигнала и уменьшается при изменении их формы от прямоугольной формы до импульсной.
Для достижения, например, погрешности, равной 0,01% при частоте 50 гц, время усреднения составляет для сигналов со скважностью γ=0,5; прямоугольных 5 сек, синусоидальных 1,2 сек, треугольных 0,12 сек.
Способ измерения среднего значения переменного напряжения путем линейного двухполупериодного детектирования и последующего усреднения его, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия процесса измерения, продетектированное напряжение сравнивают с линейно изменяющимся опорным однополярным напряжением, которое имеет по сравнению с продетектированным напряжением не меньшую амплитуду и больший период, и измеряют суммарную длительность интервалов времени превышения уровня опорного напряжения мгновенными значениями продетектированного напряжения за время одного периода опорного сигнала, которая пропорциональна среднему значению измеряемого напряжения.
