Способ измерения квадрата эффективного значения переменного напряжения произвольной формы
Изобретение относится к электроизмерительной технике и решает задачу измерения квадрата эффективного напряжения произвольной формы. Цель изобретения - повышение точности за счет учета погрешности формы входного напряжения. Способ измерения заключается в формировании переменного треугольного напряжения с амплитудой, большей амплитуды входного напряжения, сравнении мгновенных значений входного и треугольного напряжений, формировании из входного напряжения одной из двух видов последовательности импульсов с длительностью, равной интервалам времени, в течение которых мгновенные значения входного напряжения либо превышают мгновенные значения треугольного напряжения, либо меньше этих значений, усреднении сформированной последовательности. Обе последовательности формируют параллельно, одну в паузе другой, определяют их текущую разность в каждой знаковой области измеряемого напряжения и суммируют полученные результаты, дополнительно инвертируют измеряемое напряжение, из которого формируют две последовательности, одну в паузе другой, а текущие разности последовательностей измеряемого и инверсного напряжений суммируют в каждой знаковой области измеряемого и инверсного напряжений. Квадрат эффективного значения определяют суммированием полученных сумм за период. Приведены варианты устройств для реализации способа, в состав которых входят инверторы, ключи, генератор треугольного напряжения, компараторы, сумматоры, усредняющие блоки. 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
ÄÄSU ÄÄ1543350 (51)5 С 01 R 19/02
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н Д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
2 ровании из входного напряжения одной из двух видов последовательности им- . пульсов с длительностью, равной интервалам времени, в течение которых мгновенные значения входного напряжения либо перемещают мгновенные значения треугольного напряжения, либо меньше этих значений, усреднении сформированной последовательности. Обе последовательности формируют параллельно, одну в паузе другой, определяют их текущую разность в каждой знаковой области измеряемого напряжения и суммируют полученные результаты, дополнительно инвертируют измеряемое напряжение, из которого формируют две последовательности, одну в паузе другой, а текущие разности последовательностей измеряемого и инверс ного напряжений суммируют в каждой знаковой области измеряемого и инверсного напряжений. Квадоат эффективного значения определяют суммированием полученных сумм за период. Приведены варианты устройств для реализации способа, в состав которых входят инверторы, ключи, генератор треугольного напряжения, компараторы, сумматоры, усредняющие блоки. 4 ил.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР
1 (21) 4295211/24-21; 4295212/24-21;
4295213/24-21 (22) 28.07.87 (46) 15.02.90. Бюл. N - 6 (71) Азербайджанский научно-исследовательский институт энергетики им. И.Г. Есьмана (72) Е.И. Хайкин (53) 621.371 ° 7.322(088.8) (56) Заявка Франции 1Ф 2298111, кл. G 01 R 19/02, 1976.
Авторское свидетельство СССР
Р 1173331, кл. G 01 R 19/02, 1985.. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КВАДРАТА ЭФФЕКТИВНОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО .НАПРЯЖЕНИЯ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и решает задачу измерения квадрата эффективного напряжения произвольной формы. Цель изобретения — повышение точности за счет учета погрешности формы входного напряжения. Способ измерения заключается в формировании переменного треугольного напряжения с амплитудой, большей амплитуды входного напряжения, сравнении мгновенных значений входного и треугольного напряжений, формиИзобретение относится к технике электроизмерений и может быть использовано в устройствах для измерения эффективных значений переменных напряжений произвольной формы, в частности квадрата эффективного значения сигналов произвольной формы, например, несимметричных сигналов.
Цель изобретения — повышение точности измерения за счет учета погрешности формы входного напряжения.
1543350 длительность периода измеряемого напряжения; длительность положительной области значений измеряемо35 го напряжения; амплитудное значение переменного треугольного сигнала; измеряемое напряжение.
U т макс
U(t)40
Среднее значение импульсной последовательности, сформированной на интервалах времени, когда измеряемое напряжение меньше треугольного: т, 1 ц (цг ()с с Я 2Тц
+ —, f u(c)dc. (2) о
Усреднение текущей разности по положительной области дает т, Ð ()dt, (3) макс о
Для отрицательной области значений измеряемого напряжения среднее значение последовательности сформированных импульсов на интервалах вре45
На фиг ° 1 представлены временные диаграммы; на фиг. 2-4 показаны примеры устройств для реализации предлагаемого способа.
Сущность способа заключается в следующем.
Измеряемое напряжение сравнивают с треугольным, амплитуда которого превьппает амплитуду входного напряжения. По результатам сравнен%я из входного напряжения формируют импульсные последовательности. Последовательность формируют так, что в моменты времени, когда входное напря- 15 жение больше треугольного, напряжение последовательности повторяет входное и, когда входное напряжение меньше треугольного, напряжение последовательности равно нулю, и наоборот. г0
При этом среднее значение последовательности сформированных импульсов на интервалах времени, когда измеряемое напряжение превышает мгновенные значения треугольного напря- 25 жения, составляет (фиг. 16):
TI
1 с (2Тц ()т, тмакс
1 о ,+ — U(t)dt, 30 о где Т мени, когда измеряемое напряжение превьппает мгновенные значения треугольного напряжения (фиг. 1, 6):
1 тя.
= nu т тмакс
1 т, 2Т (4) т, где Т вЂ” длительность . отрицательной области значений измеряемого напряжения.
Среднее значение последовательности сформированных импульсов на интервалах времени, когда измеряемое напряжение меньше мгновенных значений треугольного напряжения: т н 1 цг ()Д
2тц,„,„, т, — — v()Pe., 2Т ) т, (5) — и (c)dc . (s)
2 т макс о
- Устройство (Лиг. 2) содержит инверторы 1, 2 и 3, компараторы 4 и 5, ключи 6, 7, 8 и 9, генератор 10 п еременного треугольного напряжения, усредняющие блоки 11 и 12 и суммирующий блок 13. Вход инвертора 1, перУсреднение текущей разности по отрицательной области дает тг. ц,, = ) u* (c)dc (61 т макс т, Напряжение, получаемое за весь период Т: т
2 1
" = ") (.) " Р(-) = ТЦ„.„ о (7) т, е. пропорционально квадрату эффективного значения.
В случае дополнительного инвертирования измеряемого напряжения операции преобразования остаются те же с учетом зеркального отображения в противоположную знаковую область.
Совместная обработка измеряемого и инверсного сигналов позволяет увеличить количество преобразований.
Таким образом, в результате совместного преобразования входного и инверсного сигналов с учетом знаков формируемых импульсных последовательностей напряжение, получаемое при усреднении разностей за весь период
Т, определяется как т
43350 6
15 — 20
5 15 вый вход компаратора 4 и сигнальные входы ключей 6 и 7 соединены с входной шиной. Выход инвертора 1 соединен с первым входом компаратора 5 и сигнальными входами ключей 8 и 9.
Вторые входы компараторов 4 и 5 соединены с выходами генератора 10 переменного треугольного напряжения, а выходы — с управляющими входами ключей 6, 7 и 8, 9 соответственно.
Выходы ключей 6 и 8 соединены с первыми входами усредняющих блоков 11 и 12 соответственно, а выходы ключей . 7 и 9 — с входами инверторов 2 и 3 соответственно,. выходы которых соединены с вторыми входами усредняющих блоков 11 и 12 соответственно. Выходы усредняющих блоков 11 и 12 соединены с соответствующими входами суммирующе
ro блока 13, выход которого является выходом устройства.
Устройство (фиг, 3) содержит инвер тор 14, вход которого, а также сигнальный вход первого блока 15 ключей и первый вход первого компаратора 16 со единены с входной шиной, а выходы инвертора 14 соединены с первым и сигнальным входами вторых компараторов
17 и блока 18 ключей соответственно.
Вторые входы первого и второго компараторов 16 и 17 соединены с выходом генератора 19 переменного треугольного напряжения. Выходы первого и второго компараторов 16 и 17 соединены с управляющими входами первого и второго блоков 15 и 18 ключей соответственно. Первый и второй выходы первого блока 15 ключей соединены с первыми входами сумматора 20 и сумматора-инвертора 21 соответственно, а первый и второй выходы второго блока 18 клю-.. чей —. с вторыми входами первого сумматора 20 и сумматора-инвертора 21 соответственно. Выходы первого сумматора 20 и сумматора-инвертора 21 соединены с соответствующими входами второго сумматора 22, выход которого соединен.с входом усредняющего блока 23.
Устройство (фиг. 4) содержит инвертор 24, первый компаратор 25, второй ключ 26, первый ключ 27, третий ключ 28, четвертый ключ 29, второй компаратор 30, генератор 31 переменного треугольного напряжения, первый усредняющий блок 32, второй усредняющий блок 33 и суммирующий блок 34.
Вход инвертора 24, первый вход первого компаратора 25, а также сигналь- ные входы первого 27 и второго 26 ключей соединены с входной шиной.
Первый вход второго компаратора 30, сигнальные входы третьего 28 и четвертого 29 ключей соединены с выходом инвертора 24. Выход первого компаратора 25 соединен с управляющими входами первого 27 и третьего 28 ключей. Выход второго компаратора 30 соединен с управляющими входами второго 26 и четвертого 29 ключей. Выход генератора 31 переменного треугольного напряжения соединен с вторыми входами первого 25 и второго 30 компараторов. Выходы первого 27 и третьего 28 ключей соединены с соответствующими входами первого усредня" ющего блока, а выходы второго 26 и четвертого 29 ключей — с соответствующими входами второго усредняющего блока 33. Выходы усредняющих блоков 32 и 33 соединены с соответствующими входами суммирующего блока 34, выход которого является выходом преобразователя.
Устройство, представленное на фиг. 2, работает следующим образом.
Компаратор 4, ключи 8 и 9, инвертор 2 и блок 11 образуют канал преобразования измеряемого сигнала, а инвертор 1, компаратор 5, ключи 6 и 7 и блок 12 — инверсного.
Измеряемое напряжение инвертируется инвертором 1. Измеряемое и инверсное напряжения сравниваются на соответствующих компараторах 4 и 5 с треугольным напряжением, дюрмируемым генератором 10 переменного треугольного напряжения. По результатам сравнения компараторы 4 и 5 выдают управляющие сигналы на соответствующие входы ключей 8, 9 и 6, 7 так, что ключи, образующие соответствующую пару, открываются и закрываются попеременно.
Измеряемое напряжение преобразуется следующим образом. Как только мгновенные значения входного напряжения превысят мгновенные значения треугольного напряжения, компаратор
4 подает отпирающий сигнал на ключ 8, который подключает входное напряжение к первому входу усредняющего блока 11 .
Этот же отпирающий сигнал для ключа
9 является запирающим. Когда мгновенные значения входного напряжения становятся меньше мгновенных значений
1543350 греуг.>льного напряжения, компаратор 4 запирает ключ 8 и отпирает ключ 9 и входное напряжение поступает на вход инвертора 2, инвертируется и подается на второй вход усредняющего блока 11.
Таким образом, на входах усредняющего блока 11 присутствуют в каждом полупЕриоде импульсы разной полярности.
Усредняющий блок 11 выделяет среднее значение импульсного напряжения, поступающего на его BYoäû. СледовательнО, инвертор 2 и блок 11 осуществляют операцию вычитания и усреднения двух формируемых импульсных последователь- 15 ностей, организованных компаратором
4 и ключами 8 и 9.
Принцип работы канала инверсного напряжения. аналогичен изложенному.
Кбмпаратор 5 управляет работой ключей 20
6 и 7. Инвертор 3 инвертирует импульсное напряжение, поступающее с выхода кЛюча 7, а усредняющий блок 12 выделяет среднее значение импульсного пряжения. . 25
Суммирующий блок 13 складывает средние значения напряжений, поступа ющие на его входы, напряжение на его выходе пропорционально квадрату 30 эффективного значения измеряемого напряжения на входе устройства.
Работа устройств, представленФ х на фиг. 3 и 4, аналогична работе описанного устройства с учетом того, что устройство, представленное на фиг, 3, осуществляет преобразование входного сигнала. с помощью двух двухпозиционных ключей 15 и 18, заменяющих два ключа каждый, присутствующие в устройствах, показанных на фиг. 2 и 4.
Фо р м ул а и з о б р е т е н ия
Способ измерения квадрата эффективного значения переменного напряжения произвольной формы, заключающийся в том, что формируют треугольное напряжение с амплитудой, большей амплитуды входного напряжения, сравнивают мгновенные значения входного и треугольного напряжений, формируют из входного напряжения одну из двух последовательностей импульсов с длительностью, равной интервалам времени, в течение которых мгновенные значения входного напряжения либо превышают мгновенные значения треугольного напряжения, либо меньше мгновенных значений треугольного напряжения и усредняют сформированную последовательность, средний уровень напряжения которой пропорционален квадрату эффективного значения входного напряжения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, обе. последовательности импульсов формируют одновременно, определяют их текущую разность в каждой знаковой области измеряемого напряжения, суммируют полученные разности и усредняют.
15ч3350
uz. 2
1543350
@08.
Составитель С. Рунков
Техред А.Кравчук Корректор А. Обручар
Редактор. А. Лежнина
Заказ 398 Тираж 552 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
11303 5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
11роизводстне нно-издате ч. ский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101
