Помехоустойчивый способ измерения аналоговых сигналов Советский патент 1982 года по МПК H03K13/02 

Изобретение относится к измеритель ной технике и может найти применение при построений аппаратуры, измеряющей различные физические величины в произ водственных условиях. Известен помехоустойчивый способ измерения аналоговых сигналов, ванный на интегрировании измеряемой величины за время, равное или кратное периоду помехи, наложенной на измеряемую величину П Недостаток способа - необходимость точной подстройки опорного напряжения или длительности интервала интегрирования под период действующей помехи. Поскольку основным источником помехи является силовая сеть переменного тока ,то необходимо изменять дли тельность интервала интегрирования в соответствии с изменением длительности периода сетевого напряжения. Эт услржняет измерительное устройство. Кроме того, из-за быстрых флуктуации частоты сетевого напр.чжения оказывает ся невозможной точная подстройка интервала интегрирования, что в конечном счете ограничивает помехоустойчивость. Известен помехоустойчивый способ измерения аналоговых сигналов, основанный на интегрировании измеряемой величины за время Т, равное или кратное периоду наложенной на сигнал периодической помехи 2 , Недостатками способа являются- относительно низкая помехоустойчивость и сложность реализации. Цель изобретения - повышение помехоподавления и упрощения его реализации . Указанная цель достигается тем, что в способе измерения аналоговых сигналов, основанном на интегрировании измеряемой величины за время Т, равное или кратное периоду наложенной на сигнал периодической помехи, интегрирование аналогсвогс сигнала производят на протяжении П5ти временных интервалов длительностью 0-, IT, о,IT, 0,6Т, о,IT, о,IT, разделенных между собой временными интервалами длительностью О,IT. .1 - 4 приведены диаграммы поясняющие помехоустойчивый способ измерения аналоговых сигналов. Участки,амплитудно-частотных характеристик в увеличенном масштабе в районе 1-й и 3-й гармоник помехи приведены на оси 3 и 4. Кривая 1 (фит.1) соответствует сумме измеряемой величины и помехи, линия 2 - постоянный уровень. Цифрами 3 и 4 (фиг.2) обозначены амплитудно-частотные характеристики предлагаемого и известного способов Способ осуществляют следующим образом. Измеряемую величину интегрируют с ггостоянным весом в течение интервала времени, в сумме равного или кратного периоду Т. Но этот интерва расчленяют на пять отдельных подинт валов длительностью О,IT, О,IT, 0,6Т О, IT, О,IT, отделенных друг от дру га промежутками времени, paвны ш 0,1 Т. Заштрихованные участки под кривой I (фиг.1) показывают площадь которая соответствует получаемому т ким путем интегралу. Найдем амплитудно-частотную характеристику / G{cu)/ измерительного устройства, реализующего предлагаемы метод e dt + + /a(u;)| J:|J, о .гт dti l e- dt+ /. . + Г е о,чт ,П,,%т - - После преобразований, получим, IQ 11) 1 Hfe ().,-€)(eO--e(. где , Ijii/T , ,2j1L. Поскольку Ci/ 2Kf, где f - частота помехи, Uf , где k - отношение интервала интегрирования Т к периоду помехи (1/f). Соответственно leViu,)sm(o,iRK-0,)l. В итоге частотная характеристика будет определяться соотношением jQtk)« -2Д ISin(0,1 ruk) Sin(ОИЯk-0,5Л)5.-п% Jt К xCO,5lk -0,1 rOsin(0,iak -0,m),15tK-0,U xSin {Q,,9fl)sin(0,1Sk-0,W)5ih(0,3iK-0,AX)K Sin (0,15i к -0,63t)in (0,irk - 0,8Л},1- . „. Для полезного сигнала () модул частотной характеристики равен едини це. Поэтому иомехоподавление н логарифмической мере можно найти как -2ое§ 1QIK)I1. Кривая 3 (фиг.2) показывает зависимость помехоподавления от относител| ной частоты помехи k, а кривая 4 показывает помехоподавление для предлагаемого способа. Как видим, при номинальной частоте помехи подавления первой ()H всех высших гармоник (, 3, 4...) помехи неограничено велики. Характер кривых 3 и 4 (фиг.1) свидетельствует также о том, что предлагаемый способ обеспечивает высокое помехоподавление при частотах, близких к частотам 1-й, 3-й, 7-й, 9-й и 1 1-й гармоник помехи. В свою очередь, известный способ хорошо подавляет помехи в окрестности 1-й, 5-й, 7-й и .11-и гармоник помехи и таким, образом обеспечивает эффективное помехоподавление большего числа гармоник помехи (5 против 4-х при счете до 11-й гармоники) и дает возможность существенно подавить 3-ю гармонику помехи. Третья га1Я4оника является, как правило, самозначительной из высших гармоник помехи. Содержание третьей гармоники Б спектре помехи на 1-2 десятичных порядка превышает содержание 5-й гармоники. Предлагаемый и известный способ имеют примерно одинаковую способность подавлять основную гармонику помехи (фиг.З). Если же рассмотерть подавление третьей гармоники помехи (фиг.4) то предлагаемый способ гораздо совершеннее. Достоинством предлагаемого способа является то, что при его реализации улучшение технических характеристик достигается при одновременном упрощении устройства. Формула изобретения Помехоустойчивый способ измерения аналоговых сигналов, основанный на ин1егрировании измеряемой величины за время Т, равное или кратное периоду наложенной на сигнал периодической помеху, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоподавления и упрощения его реализации, интегрирование аналогового сигнала

производят на протяжении Пяти временных интервалов длительностью О, IT, О,IT, 0,6Т, О, IT, О, IT, разделенных между собой временными интервалами длительностью О,IT.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Прянишников В.А. Цифровые вольтметры постоянного тока. Л., Энергия,

1976, с.46, 75-77, 181, рис.1-17, 2-7, 4-28.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2760855, кл.НОЗК 13/00, 1979 (прототип).

Cpui.f

К

д5

2,9f 3 SffS (Риг.