Устройство для измерения коэффициента гармоник

 

Изобретение может быть использовано при исследовании характеристик электрических сигналов, например коэффициенты гармоник. Устройство содержит полосно-пропускающий фильтр 1, преобразователь 2 сигнала, полосно-заграждающий фильтр 5, измеритель 6 действующего значения, блок 8 сравнения, интегратор 10, преобразователь 12 сигнала, переключатели 3,7 запоминающий блок 9, блок 11 управления, делитель 13 переменого напряжения и сумматор 14, являющихся выходом преобразователя 2 сигнала. Устройство работает в два такта. Погрешность измерителя 6 действующего значения не входит в результат измерения коэффициента гармоник Кг, а влияние параметра λ - коэффициента основной гармоники полосно-заграждающего фильтра 5 можно существенно уменьшить за счет выполнения условия настройки Кп = 1, где Кп - коэффициент преобразования пропускающего фильтра на частоте основной гармоники. Поэтому устройство позволяет получить высокие показатели точности и чувствительности. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

С011ИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 01 R 23/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4075558/24-21 (22) 11.06.86 (46) 30.04.89.Бюл. N - 16 (72) М.И.Глухимчук, С,В.Андреев, Н.В.Голубенко и О.Н.Величко (53) 621.317.44 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1038883, 1983 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ГАРМОНИК (57) Изобретение может быть использовано при исследовании характеристик электрических сигналов, например коэффициенты гармоник, Устройство содержит полосно-пропускающий фильтр

1, преобразователь 2 сигнала, полосно-заграждающий фильтр 5, измеритель

6 действующего значения, блок 8 сравнения, интегратор 10

„„SU„„1476399 А1 тель 12 сигнала, переключатели 3,7 запоминаюший блок 9, лок 11 управления, делитель 13 переменного напря жения и сумматор 14, являющийся выходом преобразователя 2 сигнала. Устройство работает в два такта. Погрешность измерителя 6 действующего значения не входит в результат измерения коэффициента гармоник К „ а влияние параметра коэффициента основной гармоники полосно-заграждающего фильтра 5 можно существенно уменьшить за счет выполнения условия настройки К „ = I где К „ — коэффициент преобразования пропускающего фильтра на частоте основной гармоники. Поэтому устройство позволяет получить высокие показатели точности и чувствительности.

1476399

Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может использоваться при исследовании характеристик электрических сигналов, Целью изобретения является повышение точности измерения коэффициента гармоник и уменьшение аппаратурных затрат.

На чертеже представлена структур- 10 ная схема измерителя коэффициента гармоник.

Устройство содержит пропускающий полосно-пропускающий фильтр 1, выход которого соединен с сигнальным 15 входом преобразователя 2 сигнала, выход которого соединен с одним входом первого переключателя 3, другой вход которого объединен с входом пропускающего фильтра 1, соединен с 20 клеммой 4 входного сигнала. Выход первого переключателя 3 соединен через заграждающий полосно-заграждающий фильтр 5 с входом измерителя 6 действующего значения, выход которо- 25 го подключен к входу второго переключателя 7, один выход которого подключен к первому входу блока 8 сравнения, а второй выход через запоминающий блок 9 — к второму входу 30 блока 8 сравнения, выход которого через интегратор 10 соединен с управляющим входом преобразователя 2 сигнала. Блок ll управления соединен с управляющими входами переключателей

3 и 7. Преобразователь 2 сигнала содержит соединенные последовательно преобразователь 12 сигнала основной гармоники в пропорциональный по действующему значению сигнал высших гар- 40 моник (например двухполупериодный выпрямитель) и делитель 13 переменного напряжения с регулируемым калиброванным значением коэффициента деления, выход которого соединен с 45 одним входом сумматора 14, второй вход которого соединен с входом преобразователя 12, а выход сумматора 14 является выходом преобразователя 2. Управляющий вход делителя 13 напряжения является управляющим входом преобразователя 2.

Устройство работает в два такта.

Работой ключей 3,7 управляет блок 11 управления. В исходном состоянии пе> реключатели 3,7 находятся в положении м и исследуемый входной сигнал U „ преобразуется заграждающим фильтром

S и измерителем 6 действующего значе-» ЁР ОО » где U,,U> — действующее значение соответственно основной и высших гармоник исследуемого;, сигнала UzÄ;

Ка, К - коэффициенты преобразования заграждающего фильтра 5 соответственно на частотах основной и высших гармоник;

d — - относительная погрешность измерителя 6 действующего значения.

Затем по сигналу с блока 11 управления переключатели 3,7 переводятся в положение и исследуемый сигнал

П „ преобразуется пропускающим фильтром 1, на выходе которого образуется сигнал основной гармоники (2) Кп Пав где К „ - коэффициент преобразования пропускающего фильтра 1 на частоте основной гармоники.

Полученный сигнал основной гармоники Ug преобразуется в преобразователе 2 сигнала преобразователем 12 во вспомогательный сигнал высших гармоник (3) Пз КаР П2 причем коэффициент преобразования преобразователя 12 выбирают равным

1 при этом обеспечивается равенство действующих значений сигналов Пэ, Ug

Us=U (4)

B качестве такого преобразователя может использоваться, например, двухполупериодный выпрямитель, который преобразует синусоидальный сигнал основной гармоники в сигнал высших гармоник такого же действующего значения и не содержащего основной гармоники, затем сигнал Uz преобразуется делителем 13 с коэффициентом деления К, на выходе которого сигнал равен

Ua= КЪПь (5) В сумматоре 14 складывается сигнал основной гармоники U и сигнал ния. Результат этого преобразования запоминается запоминающим блоком 9.

1476399

П5 117 4

7 1 (6) 6

1

К, К

Кз Kr к

25 (13) (8) 30 (9), о.ткуда

Kr

К

К прКв (10) Ug где К г= —— о

Кр р высших гармоник Б4. Поэтому на выходе сумматора 14 преобразователя 2 действующее значение сигнала равно

После преобразования этого сигнала в заграждающем фильтре 5 и преобразователе действующего значения на первый вход блока 8 сравнения поступает сигнал а на второй вход блока 8 сравнения— выходной сигнал U, запоминающего блока 9, полученный в первом такте.

Выходной сигнал блока сравнения, пройдя через интегратор 10, изменяет коэффициент деления К 4 делителя 13 до достижения равенства напряжений на обоих входах блока 8 сравнения, т.е. до выполнения условия.

"1 = " .

Из (1 ), (7), (8) следует

- измеряемый коэффициент гармоник иссле- 40 дуемого сигнала; — коэффициент подавлеКв

К ния основной гармоники заграждающего фильтра 5 °

При условии настройки К, = 1

К „= 1 из (1О) получаем т.е. значение коэффициента К делителя 13 напряжения численно равно значению измеряемого коэффициента гармоник К, исследуемого сигнала.

Причем погрешность Ю измерителя 6 действующего значения и параметр заграждающего фильтра 5 не влияют в этом случае на результат измерения.

Таким образом, результат измерения

К, исследуемого сигнала отсчитывается по значению К 1 делителя 13 или в случае линейного закона управления коэффициентом К 1 делителя 13 выходным сигналом U,„,,.,интегратора 10 результат измерения К, пропорционален выходному сигналу U>box интегратора 1О.

Определим результирующую погрешность измерения коэффициента гармоник К „ с учетом неточного выполнения условий настройки, т.е. с учетом относительных погРешностей 1,р, У„ соответственно преобразователя и про. 4 пускающего фильтра 1. В этом случае

K„ð= 1 + y„ð в K„= 1 +yп, (12) Относительная погрешность результата измерения с учетом (10) равна

Подставляя (12) в (13), и после несложных преобразований, пренебрегая членами второго порядка малости, получаем

Л7

) "- -(у„, + у,+ -- — ) „) (14) г

Таким образом, составляющая погрешности 7 ! содержащая параметр заграждающего фильтра 5 (коэффициент подавления основной гармоники >), в выражении (14) для погрешности результата измерения входит сомножителем „ и при выполнении условия К = 1, т.е. при т„= О, параметры режекторного фильтра 5 не влияют на погрешность результата измерения. В этом случае можно обходиться без режекторного фильтра 1. Однако равенство К, = 1 в реальных устройствах выделения основной гармоники (пропускающей фильтр 1) выполняется с погреш-.. ностью „, поэтому для получения высокой точности измерения коэффициента гармоник необходимость в фильтре 1 остается, но в этом слу-. чае влияние коэффициента подавления 3 заграждающего фильтра 5 на погрешность результата измерения уменьшается благодаря множителю

6399 откуда

Л или К = — — ° (16) 10 — 10 К, Следовательно, по сравнению с прототипом в этом случае в десять раз снижаются требования к селективности (коэффициенту подавления основной . гармоники h) заграждающего фильтра или при одинаковой селективности в десять раз повышается чувствительность измерения К,.

Таким образом, как видно из (10), (14), погрешность измерителя 6 действующего значения не входит в результат измерения К,, а, влияние параметра Ь заграждающего фильтра 5 может быть существенно уменьшена за

Составитель В.Смолин

Редактор M.Áàíäóðà Техред Л.Олийнык

Корректор В.Гирняк

Заказ 2152/46 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

5 147 Минимальное значение измеряемого коэффициента гармоник (чувствительность) в устройстве-прототипе ограничивается селективными свойствами (коэффициента > ) заграждающих фильтров, т.е. прототип не позволяет измерять значения коэффициента гармоник меньше, чем коэффициент подавления из-эа наличия при этол в выходном сигнале заграждающего фильтра оснонной гармоники по уровню, превышающему высшие гармоники, и погрешность измерения в этом случае превы-. шает 100 . В предлагаемом устройстве, как следует из (14), при г = 100, г,= 1 пренебрегая г получаем пр>

Л

1=0,01 + — - 0,01, (15)

t. счет выполнения условия настройки

К „ = 1. Поэтому устройство позволяет получить более высокие показатели

5 точности и чувствительности.

Ф о р м у л а изобретения

Устройство для измерения коэффициента гармоник, содержащее полосно-пропускающий фильтр, преобразователь сигнала, полосно-эаграждающий фильтр, выход которого соединен с входом измерителя действующего значения, блок сравнения, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого подключен к управляющему входу преобразователя сигнала, о т л и ч аю щ е е с я тем, что,с целью повышения .точности измерения, дополнительно введены первый и второй переключатели, запоминающий блок и блок управления, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго ключей, выход пропускающего фильт.

25 ра соединен с сигнальным входом преобразователя сигнала, выход которого соединен с одним входом первого переключателя, другой вход которого объединен с входом пропускающего фильтра

30 и соединен с клеммой входного сигнала, а выход — с входом заграждающего фильтра, выход измерителя действующего значения соединен с входом второго переключателя, один выход кото-, рого подключен к первому входу блока сравнения, а второй выход через запоминающий блок — к второму входу блока сравнения.