Амплитудно-фазовый анализаторгАРМОНиК пЕРиОдичЕСКиХ НАпРяжЕНий Советский патент 1981 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуды и фазы гармоник периодических напряжений известен анализатор амплитуды и ф зы гармоник периодических напряжений содержащий гетеродин, фильтр нижних частот, множительное устройство, экстремальный блок и управляемый фаз вращатель Ш Недостатком этого анализатора является ограниченная точность измерения амплитуда и фазы гармоник напр жений, обусловленная погрешностью ра боты множительного устройства, при подаче на его входы сигналов, значительно отличающихся друг от друга по уровню и слабой помехозащищеиностью схемы, вследствие перегрузки мно жительного устройства напряжениями, частоты которых значительно отли- . чаются от частоты анализируемой гармоники. Наиболее близким по техническрй сущности к предлагаемому является смплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений, содержащий блок формирования квадратурных сигналов, последовательно соеди ненные первый синхронный детектор и первый фильтр низких частот, второй синхронный детектор и второй фильтр низких частот, блок преобразования, координат, индикатор фазы и индикатор амплитуды, выходы блока формирования квадратурных сигналов подключены к первым входам первого и второго синхронных детекторов, первый выход блока преобразования координат подключен к индикатору Фазы. Кроме того, это 4 стройство содержит также квадратурный генератор, измери ельный преобразователь вибраций, фазометр, индикатор уровня и сумматор 2. иднако этот ангшизатор не обеспечивает точности измерения амплитуды и фазы гармоник напряжений, из-за погрешности работы множительных устройств, при подаче на их входы сигналов, значительно отличгиощихся друг от друга по уровню, из-за слабой помехозащищенности схемы и из-за перегрузки миожительнб1Х устройств напряжениями, частоты которых значительно отличаются от частоты ангшизируемой гармоники . Цель изобретения - повышение точности ги плитудно-фазового ангшизатора гармоник периодических напряжений. Указанная цель достигается тем, что в -амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений, содержащий блок формирования квадратурных сигналов, последовательно сое диненные первый синхронный детектор и первый фильтр низких частот, второй синхронный детектор и второй |фильтр низких частот, блок преобразо 1вания координат, индикатор фазы и , индикатор амплитуды,выходы блока фор мирования квадратурны}): сигналов подключены к первым входам первого и вто рого синхронных детекторов,первый выход блока преобразования координат подключен к индикатору фазы,введены активный управляемый фильтр,преобразозатель частота-напряжение,первый, второй и третий цифровые аттенюаторы, первый и второй блоки сравнения,первый и второй источники образцового напряжения,первый и второй преобразо ватели аналог-код,первый вход устройс ва соединен с первым входом активного управляемого фильтра, второй вход которог-о подключен к выходу преобразователя частота-напряжение, вход которого соединен со вторым входом устрой ства и со входом блока формирования квадратурных сигналов, выход активного управляемого фильтра подк11кзчен к первому входу первого цифрового аттенюатора, ыход которого соединен со вторым входом первого,и второго синхронного детектора и с первым входом первого блока сравнения, ко второму входу которого подключен первый источ ник образцового напряжения, выход пер вого блока сравнения соединен со входом первого преобразователя аналогкод, выход которого подключен ко втор му-входу первого цифрового аттенюатора и к первому входу индикатора амплитуды, второй вход которого соединен с выходом второго преобразователя аналог-код, с первыми входами второго и третьего цифровых аттенюаторов, ко вторым входам которых подключены выходы, соответственно, первого и второго фильтров низких 4acTOTj выходы второго и третьего цифрового аттенюатора соединены со входами блока преобразования координат, второй выход которого соединен с первым входом вто рого блока сравнения, ко второму входу которого подключен второй источник образцового напряжения, выход второго блока сравнения соединен со входом второго преобразователя ана.лог-код. На чертеже изображена блок-схема устройства. Амплитудно-фазовый анализатор гарМОНИК периодических напряжений содерхшт блок 1 формирования квадратурных сигналов, первый и второй синхронные детекторы 2 и 3, первый и второй фильтры 4 и 5 низких частот, блок 6 преобразования кординат, активный управляемый фильтр 7, преобразователь 8 частота-напряжение, первый, второй и третий цифровые аттенюаторы 9, 10, 11, первый и второй блоки 12 и 13 сравнения, первый и второй источники 14 и 15 образцового напряжения первый и второй преобразователи 16 и 17 аналог-код, индикатор 18 фазы и индикатор 19 амплитуды. Амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений работает следующим образом. Исследуемое напряжение вида () через активный управляемый фильтр 7 и первый цифровой аттенюатор 9 поступает на вторые (сигнальные) входы первого и второго синхронных детекторов 2 и 3. Средняя частота полосы пропускания активного управляемого фильтра 7 определяется номером исследуемой гармоники и задается фильтру выходным напряжением преобразователя 8 частота-напряжение, на вход которого поступает опорное напряжение UQ(t) с частотой исследуемой гармоники. Полоса пропускания активного управляемого фильтра 7 одинакова для всех гармоник и составляет две декады, таким образом, активный управляемый фильтр 7 не вносит фазовых искажений в процессе измерения. На выходе пер- вого цифрового аттенюатора 9 максимальное напряжение сигнала поддерживается постоянным и не зависит от номера исследуемой гармоники. Это достигается за. счет изменения коэффициента передачи первого цифрового аттенюатора 9 пропорционально напряжению рассогласования, с выхода первого блока 12 сравнения, между значениями напряжений с выхода первого цифрового аттенюатора 9 и вьахода первого источника 14 образцового напряжения. Напряжение рассогласования в первом преобразователе 16 аналог-код из аналоговой формы переводится в цифровую и поступает с его выходл на второй (управляющий) вход первого -цифрового аттенюатора 9 и первый вход индикатора 19 амплитуды. Опорное напряжение с частотой исследуемой гармоники поступает на вход блока 1 формирования квадратурных сигналов, с выходов которого на первые (управляющие) входы первого и второго синхронных детекторов 2 и 3 поступают.сигналы напряжения той же частоты, но сдвинутые по фазе друг относительно друга на 90. На выходах первого и второго синхронных детекторов 2 и 3 образуются напряжения, содерх ащие постоянную составляющую, несущую информацию об амплитуде и фазе исследуемой гармоники, и содержащую ряд гармоник переменную составляющую, которую отфильтровывают с помощью первого и второго фильт ров 4 и 5 низких частот. Таким образом, на выходах первого и второго фильтров 4 и 5 низких частот остается лишь по ОДНОЙ постоянной составляющей сигнала, которые представляют собой проекции вектора (амплитуды) гармоники в прямоугольной системе координат. Эти сигналы, соответ ственно, через второй и третий ци.фро вые аттенюаторы 10 и 11 поступают на второй и первый входы блока б преобразования координат,со второго (ам плитудного) выхода которого напряжение поступает на первый вход второго,блока 13 сравнения. Цифровой сигнал с выхода второго преобразователя 17 аналог-код поступает на индикатор 19 амплитуды. С первого выхода.блока б преобразования координат снимается напряжение, пропорциональное фазе измеряемой гар МОНИКИ. Преимуществом амплитудно-фазового анализатора гармоник периодических напряжении является высокая точность измерения амплитуды и фазы гармоник периодических сигналов, обусловленна стабилизацией диапазонов входных напряжений основных элементов схемы: первого и второго синхронных детекто ров и блока преобразования координат прямоугольных в полярные, и уменьшением влияния гармоник, частоты которых значительно отличаются от частоты ансшизируемои гармоники, что позволяет сделать процесс анализа не за висящим от порядкового номера этой гармоники. Формула изобретения Амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений, содержащий блок формирования квадратурных сигналов, последовательно со диненные первый синхронный детектор первый фильтр низких частот, второй синхронный детектор и второй фильтр низких частот, блок преобразования координат, индикатор фазы и индика.тор амплитуды, выходы блока формирования квадратурных сигналов подключены к первым входам первого и второго синхронных детекторов, первый выход блока преобразования-координат подключен к индикатору фазы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности амплитудно-фазового ансшизатора гармоник периодических напряжений, в него введенй активный управляемый фильтр, преобразователь частота-напряжение, первый, второй и третий цифровые аттенюаторы , первый и второй блоки сравнения, первый и второй источники образцового напряжения, первый и второй преобразователи ансшог-код, первый вход устройства соединен с первым входом активного управляемого фильтра, второй вход которого подключен к выходу преобразователя частота-напряжение, вход которого соединен со вторым входом устройства и со входом блока формирования квадратурных сигналов, выход активного управляемого фильтра подключен к первому входу первого цифрового аттенюатора, выход которого соединен со вторым входом первого и второго синхронного детектора и с первым входом первого блока сравнения, ко второму входу которого подключен первый источник образцового напряжения, выход первого блока сравнения соединен со входом первого преобразователя аналогкод, выход которого подключен ко второму входу первого цифрового аттенюатора и к первому входу индикатора амплитуды, второй вход которого соединен с выходом второго преобразователя аналог-код, с первыми входами второго и третьего цифровых аттенюаторов , ко входам которых подключены выходы, соответственно, первого и второго фильтров низких частот, выходы второго и третьего цифрового аттенюатора соединены со входами блока преобразования координат, второй выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения ко второму входу которого подключен второй источник образцового напряжения, выход второго блока сравнения соединен со входом второго преобразователя аналог-код. Источники информации, принятые во внимание при -экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 321768, кл. G 01 R 23/16, 19.11.71. 2.Авторское свидетельство СССР 615364, кл. G 01 Н 1/00, 15.07.78 (прототип ).