Устройство для цифрового измерения мощности Советский патент 1980 года по МПК G01R21/00 

тока и источник эталонного напряжения, соединенный со входом устройства по напряжению, причем выход источника эталонного напрялсения подключен к блоку перемножения непосредственно, а выход источника эталон ного тока - через третий ключ, второй вход которого соединен с блоком выделения периода. На чертеже показана функциональная блок-схема устройства для цифрового измерения мощности. Устройство содержит соединенные последовательно источник 1 эталонного напряжения, блок 2 перемножения, первый ключ 3, интегратор 4, блок 5 сравнения, селектор б, блок 7 деления. Источник 8 эталонного тока через третий ключ 9 подсоединен к блоку 2 перемножения; второй ключ 10 выходом подсоединен ко входу интегра тора 4, а генератор 11 импульсов - ко входу селектора б. Блок 12 выделения периода входом соединен с первой входной шиной устройства и выходом - с ключами 3, 9, 10, селектором 6 и блоком 7 деления. Источник 13 опорного напряжения подключен ко входу ключа 10. Вторая входная шина устройства соединена с блоком 2 пере множения. Устройство работает следующим образом. В первом такте ключ 9 закрыт. На первый вход по току блока 2 перемнож ния подается входной ток 3 (t), а на вход источника 1 эталонного напряжения Uo подается входное напряжение U(t). При этом на вход по напряжению блока 2 перемножения подается напряжение U(t) + 1/0. Выходное напряжение блока 2 перемножения равно Uni (t) .+ Uol-:i (t), (1) где Kn - коэффициент преобразования Блок выделения 12 периода в первом такте открывает ключ 3 на время п периодов входных колебаний напряжения U (t) , где Т - период колебаний U(t). В процессе первого такта интегрирования длительностью Tj ПТ, интегрируется напряжение (t) + )i Bbu-r j (t)(i)dt о k 1 и(ф(Ш1- Uo.3(tMtj. If Кг ( .БыхгТ )J|tlcii jn, При симметричной форме кривой D(t) и УО const составляющая I Uoa(i). Отсюда UBbu.iVl (2) В момент окончания первого такта интегрирования блок 12 выделения периода закрывает ключ 3 и открывает ключ 10 и селектор 6. в течение второго такта интегрируется напряжение УОП источника 13 опорного напряжения, пока напряжение ,,y., (2) станет равным нулю . На вход блока 7 деления поступает число импульсов i fcT,., где fg - частота импульсов генератора 11. На основании уравнения (2) с учетом уравнения (3) получаем .fuii)Dlt)du|,,,. Так как fudi-auidf п.Т, f Uli)-D{t) .Uo. 2-. Отсюда, с учетом уравнения,получаем Р- i.-K Н третьем такте блок 12 вьвделения периода включает ключ 9. При этом на токовый вход блока 2 перемно;хення подается дополнительно к току О (t) эталонный ток 3, Напряжение на выходе блока 2 перемножения равно U K,u(t).U,3(t)Oj (t)-Dlt) + UltV3o UoD(t). В третьем такте интегрирования блок 12 выделения периода открывает ключ 3 на время Tj п-Т и подает- этим напряжение Un на вход интегратора 4. В процессе интегрирования получаем Г j (tldi симметричных колебаниях U(t) 3(t), а также при UQ const, D const составляквдие .Тхn.T . J Uo.D(, j ao-U(t). оо На основании уравнения (7) с уче уравнения (8) получаем W- ltidi .j dil п°Т° ХпГ ( u baWdt П -FTfJ I- LП-Т о п п Кп-ИТхр ,-Vn.T, в момент окончания третьего т та блок 12 выделения периода зак вает ключ 3 и открывает ключ 10 При этом начинается интегрирован напряжения UQ до равенства нулю UBb,. 0; .. На основании (9) имеем КП-П-ТХР 1 - - Px Po -;TUon-n. За время четвертого такта на вход блока 7 деления с выхода се тора &поступает число импульсов равное N2 fo-T На основании уравнения (10) с уч том уравнения (11) имеем Кп-ПТх t x Po-lРавенство (5) можно записать Uon-Ji 1, .„ rrt р - .( X Разделим уравнение (12) на урав ние (13) kn-TT xiPx Pp) -Uon-Na/tp п TчPx ЬОП-NI. Отсюда Операция деления (N2-Ni) выполняется в блоке 7 деления. Из уравнения (14) видно, что результат преобразования не зав сит от постоянной времени € инте тора 4, значения частоты fp ген тора 11, значения напрях;ения U от источника 13 и, что особенно важно, от коэффициента преобразования Кп блока 2 перемножения. Стабильность параметров этих блоков требуется лишь на время преобразования в четырех тактах, что технически легко осуществимо. Важной особенностью устройства для цифрового измерения активной мощности является то, что в нем на вход по напряжению блока 2 перемножения подается в четырех тактах интегрирования без переключений сумма входного и эталонного напряжений U(t)+Uo, а переключается лишь ключ 9 для подачи эталонного тока DO с источника 8 этапонного тока. Это позволяет устранить влияние неинформативных параметров источников напряжений U(t) и DO (внутреннее сопротивление, частота колебаний и т.д.) на коэффициент преобразования блока перемножения по входу по напряжению, а также устранить влияние неинформативных,параметров источника тока 3 (t) (частота колебаний, изменение амплитудной и частотной характеристик перемножителя по токовому входу и т.д.). Погрешность преобразования мощности в код в основном определяется точностью задания 1) , 3 , которое, в свою очередь, определяется стабильностями параметров источников 1 и 8 эталонных напряжения и тока. Таким образом, точность предлагаемого устройства для цифрового измерения мощности значительно выше точности известного устройства мощности, так как в нем на результат преобразования не влияет значение коэффициента преобразования блока перемножения, значения неинформативных параметров источников входного тока, входного и эталонного напряжений. Медленный дрейф параметров этих элементов не влияет на результат преобразования мощности в код, что позволяет использовать устройство в тяжелых производственных условиях для измерения мощности непрерывных и радиоимпульсных колебаний с высокой точностью в широком диапазоне частот. Формула изобретения Устройство для цифрового измерения мощности, содержащее последовательно соединенные .блок перемножения, первый ключ, интегратор, блок сравнения, селектор и блок деления, причем ко вторым входам первого ключа, селектора и блока деления подключен соединенный со входом устройства блок вьщеле ния периода, выход которого также соединен с первым входом второго ключа, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения,выход -

КО ВХОДУ интегратора, а третий вход селехтора соединен с генератором импульсов, отличающееся тем,что, с целью повышения точности измерения,-оно дополнительно содержит эталонный источник тока и эталонный источник напряжения, соединенный со входом устройства по напряжению, причем выход эталонного источника напряжения подключен к блоку перемножения непосредственно, а выход эталонного источника тока - через третий ключ, второй вход которого соединен с блоком выделения периода.

Источники информации, принят|ле во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 451014, кл. G.01 R 21/06, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР 508748, кл. G 01 R 19/26, 1976.