Способ измерения разности амплитуд несимметричного гармонического напряжения

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ АМПЛИТУД НЕСИММЕТРИЧНОГО ГАРМОНИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ , основанный на симметрирорании последнего по площадям полуволн обеих полярностей, фогмировании временных интервалов, пропорциональных амплитудам положительных и отрицательных полуволн после симметрирования , и вычитании их длительностей , отличающийся тем, что, с целью повышения точности , измеряют амплитуду и частоту перг вой гармоники симметрированного -напряжения , а искомую разность амплитуд определяют по формуле ft ), яе и и max амплитуды соответственно положительной и отрицательной полуволн нем ходного напряжения ; и,п,И амплитуда и частота первой гармоники симметрирован- ® ного напряжения; (Л t« -разность длительностей отрицатель ной и положительной полуволн симме триров ан н о го напряжения. 4 :д 1 :

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

80 Д}Я. ф3 А

3(59 6 01 1(19/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ти, измеряют амплитуду и частоту пер;. .вой гармоники симметрированного .напряжения, а искомую разность амплитуд определяют по формуле

« Р !

"ад "Ва = "1Е 6о " q 1 о ) + где О щд и () аох () „„и q

t0 фиг.!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3441390/18-21 (22) 18.05.82 (46) 30.09.83. Бюл. 9 36 (72) Л.И.Измайлов и В.Н.Силантьев (53) 621.317.7(088.8) (56) 1. Заездный А.М. Гармонический синтез в радиотехнике и электросвязи. Л., Энергия, 1972, с. 528.

Казанский В.Е.,и др. Дискретные измерительные трансформаторы ° тока и напряжения. Труды МЭИ, M.

1972, вып. 145. с. 70-81. (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ

АМПЛИТУД НЕСИММЕТРИЧНОГО ГАРМОНИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ, основанный на симметрировании последнего по площадям полуволн обеих полярностей, формировании временных интервалов, пропорциональных амплитудам положительных и отрицательных полуволн после симметрырования, и вычитании их длительностей, отличающийся тем, что, с целью повышения точносамплитуды соответственно положительной и отрицательной полуволн ис ходного напряже- ния; — амплитуда и частота первой гармони-,„ ки симметрирован- Е ного напряжения;

- .разность длительностей отрицательной и положительной полуволн сим Ъ метрированного напряжения.

1045143

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для использования при исследовании нелинейных параметров среды в условиях совместного воздействия на нее постоянным и переменным полем. 5

Известен способ измерения разности амплитуд несимметричного гармонического напряжения, предусматривающий суммирование положительных и отрицательных полнулн с пос- 10 .аедующей фиксацией результирующего сигнала (1) .

Недостаток известного способа связан.с ограниченной областью практического применения. Данный способ нельзя, в частности, использовать при наличии в составе входного сиг.нала постоянной составляющей.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ измерения разности амплитуд гармонического напря>кения, н том числе несимметричйого, заключающийся н сймметрировании последнего по площадям полуволн обеих полярностей с помощью трансформатора, формировании временных интервалов, функционально (линейно либо логарифмически). отображающих различные физические, в частности и амплитудные, параметры положительных и отрицательных полунолн после симметриронания, и вычитании (н случае линейного отоб" ра>кения) их длительностей (2(.

Недостаток указанного способа 35 проявляется н невысокой точности измерения, обуслонленной существенным изменением амплитуд полунолн напряжения в процессе его симметриронания.

Пель изобретения — повыщение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения разности амплитуд несимметричного гармонического напряжения, оснонанному на симметрирова.нии последнего по площадям полунолн обеих полярностей, формировании временных интервалов, пропорциональных амплитудам положительных и отрицательных полу- 5() волн после симметриронания, и вычитании их длительностеи, измеряют амплитуду и частоту первой гармоники симметричрованного напряжения„ а искомую разность амплитуд опреде- 55 ляют по формуле: р (»

"»»ах " и ак= »»» » o 3 » в > амплитуды соот- 60 ветственно положительной и отрицательной полуволн исходного напряжения:

U»,. »» 4» — амплитуда и частота первой гармо-, ники симметриро-, ванного напряжения; разность длительностей отрицательной и положительной полуволн симметрированного напряжения

На фиг.1 представлена структура устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 — временные диаграммы сигналов, поясняющие процесс измерения.

На вход симметрирующего блока 1 (фиг.1), н качестве которого могут быть использованы трансформатор или конденсатор, подается исследуемый сигнал(t (фиг.2а) с положительной и отрицательной 0 „»дк амплитуда»>»к х ми, площадями положительной S"è отрицательной полуволн и периодом Т;

При .этом псендопостоянная составляющая (уровень, соответствующий границе между положительными и отрицательными полунолнами) U — если она содержится н исследуемом сигна. ле, режектируется, а гармоническая составляющая LI (фйг.28) симметрируется так, что ее площади положительных 5 » и отрицательных -> полунолн оказываются равными, а длительности Т и Т вЂ” разными.

На выходе симметрырующего блока

1 измеряют амплитуду()»щ первой гармоники амплитудным вольтметром 2, частоту 1» первой гармоники — частотомером 3, а разность длительностей (,> отрицательной и положительной полуволн симметриронанного напряжения — измерителем 4 разности длительностей. Искомую разность амплитуд определяют по показаниям приборов 2-4 с учетом выражения (1) .

Докажем справедливость выражения (1) .

Площадь 5 (фиг.2 ) может быть

М определена как

9 = —,, (7, Ue „(2) где ((„.(— напряжение на выходе симметрирующего блока 1 н моменты времени t.», t,, (, и т.д.

Вместе с тем для 5 справедливо

4. и следующее соотнощение

1=, ("»»сих 0»>скк) (3)

1 де + Ф

"»>>-дк »п,) = g» р .

»>»0»Х У г

Ф с,=., (Umax-sinvtdt — К Т п»с» х

Ф»

1045143

20 а фиг. составитель Л.Морозов

Редактор Ю.Ковач ТехредМ.Гергель Корректор A.Ïîâõ

Заказ 7545/46 Тираж 710. Подписное

ВЙИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4

Я= — — угловая частота исходно % го напряжения, совпадающая с угловой частотой (), первой гармоники симметрированного напряжения.

Решая систему уравнений (2) и (3) относительно разности амплитуд положительной и отрицательной полуволн исходного напряжения, получим

Umxxx Umxxx „, (>x2tolU t (5) е + фо (. - (t

О 4 4

На выходе симметрирующего блока 1 гармоническое напряжение в окрестности перехода его через нуль равноЦ =U („) (« . Поскольку моменты л(, (N о времени (,, (.q, tq и т.д. близки к моментам перехода напряжения на выходе блока 1 через нуль, для пе- менной составляющей 0<у в указанные моменты времени справедливо выражение

«

0 =()(щ() о = () < (о= ()<аЦ>. (5) Нетрудно теперь убедиться, что выражение (4) с учетом (5) приводится к виду, соответствующему (1) . экспериментальные исследования показали, что погрешность определения разности амплитуд положительной и отрицательной полуволн гармонического напряжения предлагаемым способом складывается только из погрешностей определения амплитудыО щ частоты 1 первой гармоники, а так.же разности (О длительностей полуволн после симметрирования напряжения, составляет 3-5% (в зависимости от класса точности используемых измерительных приборов) и ие зависит от наличия или отсутствия в составе измеряемого сигнала псевдопостоянной составляющей.