Способ измерения среднеквадратического значения переменного напряжения

 

СОЮЗ СОВЕтСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

iso 4 С 01 К !9/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР /

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

s (21) 3920315/24-21 (22) 12,05.85 (46) 07.10.86. Бюл. Ф 37 (71) Куйбьппевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбьппева (72) А.М.Косолапов (53) 621.317.7(088.8) (56) Орнатский П.П. и др. Классификация методов измерения напряжений на инфранизких частотах. — Измерительная техника, 1968, и 9.

Шляндин В.М. Цифровые измерительные устройства. — Высшая школа, 1981 с. 287. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕКВАДРА-.

ТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения действующих значений напряжений, токов, а также среднеквадратичных зна-„„SU,, 1262397 А 1 чений случайных величин. Цель изобретения — повышение точности измерений достигается за счет того, что наибольшая составляющая результата проведенных согласно способу измерений, определяемая по числу образованных с помощью мер дискретных значений компенсирующего напряжения, имеющего ту же частоту, что и измеряемое напряжение, находится с высокой точностью. Устройство для реализации способа содержит компенсатор 1 измеряемого сигнала, измеритель 2 среднеквадратичного значения, измеритель 3 среднего значения произведения разности входного и компенсирующего сигналов на значение компеисирующего сигнала, вычислительный блок 4. Измеритель 3 состоит из блока 5 перемножения и вольтметра

6, а компенсатор 1 — из узла 7 сравнения и блока 8 уравновешивания.

1 ил.

1262397 где ЬХ среднее з наче ние квадрата измеренной разности измеряемого и опорного компенсирующего сигналов;

X„ — среднее значение квадра-, та опорного компенсйрующего сигнала;

W — среднее значение произведения измеренной разности на значение опорного компенсирующего сигнала.

Пусть, например, измеряемый сигнал

X(t) = Х,„ singt а компенсирующий сигнал X„(t) = Х „sin(Mt + ф), тогда

hx(t) = X(g) -х„щ;

Т

ых : jax (х(Л(; о

Т хх= jx,H) хх(х(d(; о (2) (3) (4) х, = j x Ä (() Н, о (5) где Т вЂ” период усреднения.

Подставляя в формулу (1) выражения для Х „ dX g u Wx получим соотношеИзобретение относится к электроизмерительной технике и может найти применение для измерения действующих значений напряжений, токов, а также среднеквадратических значений случайных величин.

Цель изобретения — повышение гочности измерения.

Повышение точности измерения среднеквадратического значения достигается эа счет того, что наибольшая составляющая результата измерения, определяемая по небольшому числу образованных с помощью мер дискретных "начений компенсирующего напряжения, имеющего ту же частоту, что и измеряемое напряжение, находится с высокой точностью. Остальные составляющие результаты измерения имеют значения на один-два порядка меньше, поэтому их погрешность более чем на один-два порядка меньше влияет на точность измерения.

Среднеквадратическое значение напряжения связано с отдельными измеренными и вычисленными составляющими соотношением ние для среднеквадратического сигнала х ЯД, т. е. выражение (1) соответствует точному значению измеренного среднеквацратического значения сигнала X(t).

На чертеже представлено устройство для осуществления предлагаемого

10 способа.

Устройство содержит компенсатор 1 измеряемого сигнапа, измеритель 2 среднеквадратического значения с квадратической функцией преобразования

15 и измеритель 3 среднего значения произведения разности входного и компенсирующего сигналов на значение компенсирующего сигнала, вычислительный блок 4. Измеритель 3 состоит иэ пере20 множающего блока 5 и вольтметра 6 среднего значения, а компенсатор

1 состоит иэ узла 7 сравнения и блока 8 уравновешивания.

При измерении сигналов сложной

25 формы устройство содержит блок 9 синхронизации.

Определение Х к, осуществляется в цифровой форйе по дискретным значениям Х „ компенсирующего сигна30 ла, поэтому точность определения

Х к зависит практически только от точности задания компенсирующего напряжения Х K(t) с помощью мер.

Компенсирующий сигнал X (t) и к

З5 измеряемый сигнал сравниваются узлом 7 сравнения, на выходе которого выделяется разность 6 X(t) ., )

Сигнал Х „(t) формируется блоком

8 компенсатора 1 и подается непос40 редственно на первый вход измерителя

3, на второй вход которого задается разность.

Блок 5 перемножает сигналы dX(t) и X„(t), а вольтметр 6 среднее

45 значение произведения, равное W.Разностный сигнал dX(t) поступает также

1 ,на вход измерителя 2,формирующего значение Ь Х, . Выходные сигналы h Х и

*7 2

W измерителей 2 и 3 поступают соответственно на второй и третий входы вычислительного блока 4, первый вход которого связан с выходом компенсатора 1.

Блок 4 производит в соответствии с соотношениями (1) и (5) операции вычисления значения Хк по цифрово3 му сигналу Х (t) с выхода компенсаK тора 1, умножения на два сигнала W мегагерцевого диапазона.

Составитель В.Скоморохов

Техред П.Олейник Корректор Л.Патай

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретейий и открытий

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

Редактор О.Бугир

Заказ 5422/42

Производственно-полиграфическое предприятие, г. ужгород, ул. Проектная, 4

3 12623 с выхода измерителя 3, суммирования значений X, 2W и Х, извлечения корня квадратного из суммы. При выполнении операций вычислительным устройством осуществляется синхрон::зация блока 4 от блока 9 синхронизации, вход которого связан с блоком 8 уравновешивания.

Сигналы X(t) и X„(t) могут быть различной формы, например Х „() мо- ц> жет представлять собой совокупность прямоугольных импульсов, а X(t) может быть сигналом произвольной формы. Основным требованием при формировании X<(t) является близость его среднеквадратического значения среднеквадратическому значению измеряемого сигнала.

Применение предлагаемого способа позволяет, используя измерители низ- 2 1 кой точности среднеквадратического значения и среднего значения произведения двух сигналов, и точный компенсатор измеряемого сигнала с небольшим числом дискретных отсчетов, обеспечить измерение среднеквадрати-, ческих значений сигналов в диапазоне звуковых частот порядка 0,02%, Существенный выигрыш в точности, по сравнению с известным спос бом может быть обеспечен также и в области

Формула изобретения

Способ измерения среднеквадратического значения переменного напряжения, основанный на создании опорного масштабируемого компенсирующего напряжения ч сравнении его с вход" ным переменным напряжением, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют разность входного и огорного компенсирующего напряжений, квадратируют значения указанной разности и опорного компенсирующего напряжения, перемножают значения измеренной разности и опорного компенсирующего напряжения, усредняют полученные значения эа заданный интервал времени, извлекают корень квадратный из суммы средних значений квадрата измеренной разности, квадрата опорного компенсирующего напряжения и удвоенного среднего значения произведения измеренной разности на значение опорного компенсирующего напряжения.