Способ частотно-избирательного измеренияКВАдРАТОВ СРЕдНЕКВАдРАТичНыХ зНАчЕНийНАпРяжЕНий, МОщНОСТЕй или эНЕРгиии уСТРОйСТВО для ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01R23/00 

1

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для анализа электрических процессов в автоматических и полуавтоматических контрольно-измерительных системах с целью частотно-избирательного измерения квадратов среднеквадратичных значений напряжений, мощностей на активной нагрузке известной величины или энергий электрических процессов.

Известен способ, основанный на частотной селекции исследуемого электрического процесса и осуществляемый с помощью устройств, содержащих полосовые, режекторные фильтры и измерительные преобразователи 1.

Недостатком такого устройства является большое время измерений исследуемых . процессов .

Наиболее близким к изобретению является способ частотно-избирательного измерения кэадратов среднеквадратичных значений напряжений, мощностей или энергий, заключающийся в том, что исследуемый электрический процесс в интервале времени исследования разлагают в ряд Фурье и измеряют квадраты среднеквадратичных значений напряжений, мощностей или энергий гармонических составляющих ряда 2.

Недостаток известного.способа заключается в необходимости аппаратурного определения мощности каждой гармонической составляющей спектра исследуемого процесса с целью последующего определения мощности в заданных полосах спектра путем их соответст0 вующего суммирования, что приводит к относительной избыточности обрабатываемой информации и, следовательно, к потере времени, необходимого .для ее получения и обработки, или избыточности аппаратуры и делает указанный метод малоприемлемым для измерения широкополосных процессов.

Цель изобретения - уменьшенле времени измерения.

20 Поставленная цель достигается тем, что в способе частотно-избирательно. го измерения квадратов среднеквадратичных значений напряжений,мо1цнрстёй или энергий, зак.пючающемся в

25 том, что исследуемый электрический процесс в интервале времени исследования разлагают в ряд Фурье и измеряют квадраты среднеквадратичных значений напряжений, мощности или

30 энергию гармонических составляющих

ряда, полный квадрат среднеквадратичных значений напряжений, мощность и энергию исследуемого процесса измеряют путем широкополосного неиэбйЕ Зтвльного измерения мощности, и измеряют отдельно квадраты среднеквадратичных значений напряжений, кющность, энергию всех полос спектра исследуемого процесса, кроме остаточных, квадрат среднеквадратичных значений напряжений, мощность, энергию которых определяют как раз- ность между полным квадратом среднеквадратичных значений напряжений, мощностью или энергией исследуемого процесса и суммой квадратов среднеквадратичных значений напряжений, мощностей, энергий всех полос спектра, определяемых методом спектрального анализа энергий.

Кроме того, в устройство, содержащее анализатор энергетического спектра, выходы которого подключены ко входам блока доработки первичных данных, введены широкополосный измеритель полной мощности и сумматор, причем вход широкополосного измерителя полной мощности подключен параллельно входу анализатора энергетического спектра, а его выход - к суммирующему входу сумматора, вычитающие входы которого подключены к выходам блока обработки первичных данных, соединенным с выходными шинами устройства, а выход сумматора являемся дополнительным выходом устройства.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит анализатор 1 энергетического спектра, широкополосный измеритель 2 мощности, сумматор 3 с суммирующим и вычитающими входгши и блок 4 обработки первичных данных, управляемые через входы 5 управления.

Способ осуществляется следующим .образом.

Исследуеьоой электрический процесс y(t) поступает на вход анализатора 1 энергетического спектра и широкополосного измерителя 2 мощности. Анализатор 1 энергетического спектра на свои выходы выдает сигналы, соответствующие результатам преобразований So, ),, Sc(k).

I5 |-bit)

ts.

CD

2p :fr bl-t))-tat ) C2)

(t.)COS.KU) ( ()

где. 8 коэффициент масштаба преобразований; .

HMyf,- целые числа, коэффициенты ряда Фурье)

U) - шаг днскретности угловой частоты разложения в ряд Фурье функции y(t) в интервале времени Т, определяемый как U) т 2П1Т. Сигналы SQ, S(k), Sc(k) с выхода анализатора 1энергетического спектра поступают в блок 4 обработки первичных данных, где на основе их суммнровання по данной программе образуются величины, значения которых с точностью до постоянного множителя равны мощностям измеряемых спектральных полос исследуемого процесса.

На два выхода блока 4 обработки первичных данных поступают сигналы, соответствующие результатам первичной обработки Р и Р , которые могут быть представлены в виде

К.-И

20 So J;Js5(K)(K)--p И) if 56()--P (5)

где ,, - значения коэффициентов Фурье граничных частот полос спектра, мощности которых определяются при

помощи анализатора энергетичес- . кого спектра.

Исследуемый процесс y(t) подается также на вход широкополосного измерителя 2 мощности, который выдает на выходе сигнал Р в соответствии с выражением

p-7Mt)dt-P (6)

с выхода широкополосного измерителя 2 мощности сигнал Р подается на суммирующий вход сумматора 3, на вычнтающие входы которого с выходов блока 4 обработки первичных данных поступают сигналы, например, Р и р , соответствующие энергетическим характеристикам полос спектра,измеряемых при помощ19Ю анализатора 1 энергетического спектра. В сумматоре 3 реализуется операция вычитания

Р - р - р р , (7) где р - результат вычитания с точностью до постоянного множителя, равный энергетической характеристике остаточной полосы спектра, содержать предпочтительно наиболь,шее количество гармонический составляющих.

Для обеспечения однозначного соответствия между обрабатываемыми сигналами и отображаемой ими информацией внутри устройства и на его выходах коэффициенты масштаба выражений 1)(2),(3) и (6) должны быть равны ме собой. При отсутствии дополнительны изменений масштаба в сумматоре 3 и &локе 4 обработки первичных данных величина fi определяет коэффициент пропорциональности выходных величин устройства (Р , Р и Р ), которые при р 1 численно ра-вны квадратам среднеквадратичных значений напряже НИИ, npHftf численно равны мощностям, действующим на активной нагруз ке с величиной сопротивления г, л приР: численно равны энергиям, выделяемым на активной нагрузке с величиной сопротивления г за интервал времени Т..Входы 5 управления всех блоков предназначены для их взаимной синхронизации. Энергетическая характеристика ос таточной полосы спектра Р , содержащей предпочтительно наибольшее количество гармонических составляющих определяется без ее разложения на составляющие S5{k) и (k), где k f для всего множества k. Таким образом сокращается избыточность получаемой и обрабатываемой информа ции и, следовательно, сокращается к личество параллельных каналов синус и косинус-преобразования Фурье в ан лизаторе 1 энергетического спектра параллельного действия на число, ра ное удвоенному количеству гармонических составляющих остаточной поло спектра, в случае использования в предлагаемом устройстве анализатора энергетического спектра последовательного действия суммарное время измерения для приведенного примера аналогичным образом сокращается на величину, равную интервалу времени интегрирования Т, умноженному на ко гармонических составляющих остаточной полосы спектра. Сокращение избыточности аппарату ры или времени измерения расширяет область практического применения предлагаемого способа частотно-избирательного измерения мощностей. Формула изобретения 1, Способ частотно-избирательного измерения квадратов среднеквадратичных значений напряжений, мощностей или энергий, заключающийся в том, что исследуемый электрический процесс в интервале времени исследования разлагают в ряд Фурье и измеряют квадраты среднеквадратичных значений напряжений, мощности или энергию гармоничерких составлякяцих ряда, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени измерений, полный квадрат среднеквсшратичных значений напряжений, мощность и энергию исследуемого процесса измеряют путем широкополосного неизбирательного измерения мсндности, выделяют и измеряют отдельно квадраты среднеквадратичных значений напряжений, мощность, энергию всех полос спектра н-сследуемого процесса, кроме остаточных, квадрат среднеквадратичных значений напряжений, мощность, энергию которых определяют как разность между ПОЛНЫЕ квадратом -среднеквадратичных значений напряжений, мощностью или энергией исследуемого процесса и суммой квадратов среднеквгщратичных значений напряжений, мощностей, энергий всех полос спектра, определяемых методом спектрального анализа энергий. 2. Устройство для осуществления способа по п, 1, содержащее анализатор энергетического спектра,выходы которого подключены ко входам блока обработки первичных данных, отличающееся тем, что в него) введены широкополосный измеритель полной мощности и сумматор, причем вход широкополосного измерителя полной мощности подклк1чен параллельно входу анализатора энергетического спектра, а его выход - к суммирующему входу сумматора, вычитающие входы которого.подключены к выходам блока обработки первичных данных, соединенным с выходными шинами устройства, а выход сумматора является дополнительным выходом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 588504, кл. G 61 R 23/00,19,02,74, 2.Авторское свидетельство СССР 129747, кл. G 01 R 23/00, 12.03.62 (прототип).

.