Способ определения коэффициента гармоник

 

Изобретение относится к измерению нелинейных искажений электрических сигналов. Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измеряемых значений коэффициента гармоник. Для этого измеряют действующее значение усиленного в K 1 раз исследуемого сигнала, измеряют действующее значение высших гармоник усиленного в K 2 раз исследуемого сигнала, измеряют действующее значение усиленного в K 2 раз всего исследуемого сигнала, измеряют действующее значение усиленного в K 1 раз всего исследуемого сигнала. Значение коэффициента гармоник определяют по выражению K F = N 1-N 2/√(N=004-N 3) 2-(N 1-N 2) 2 где N 1, N 2, N 3, N 4 - результаты промежуточных измерений. Повышение точности и расширение диапазона измерений достигается за счет информационной избыточности четырех разделенных во времени измерений с последующей обработкой результатов промежуточных измерений. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5!)5 G 01 R 23/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 !!т/ (N — !! ), ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

flPk ГКНТ СССР (21) 4238850/24-21

:(22) 04.05.87 (46) 30.07.90. Бюл. Р 28 (71) Институт кибернетики им. В,М. Глушкова (72) В.Т.Кондратов (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф .121506, кл. С 01 R 23/20, 1959. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ГАРМОНИК (57) Изобретение относится к измерению нелинейных искажений электрических сигналов, Целью изобретения является повьппение точности и расширение диапазона измеряемых значений коэффициента гармоник.Для этого измеряют действующее значение усиленного в К раэ исследуемого сигнала,. измеряют дей- ствующее значение высших гармоник

„.ЯО„„ яящ А1

2 усиленного в К> раз исследуемого сигнала, измеряют действующее значение усиленного в К раэ всего исследуемого сигнала, измеряют действующее значение усиленного в К раз всего исследуемого сигнала. Значение коэффициента гармоник определяют по выражению где N,, !„N>, N < — результаты промежуточных измерений. Повьппение точности и расширение диапазона измерений достигается за счет информационной избыточности четырех раздельных во времени измерений с последующей обработкой результатов промежуточных измерений. ил.

1582148

Изобретение относится к информа,11ионно-измерительной технике и может быть использовано для оценки качестba электроэнергии, качества электрических цепей, для измерения нелинейНых искажений генераторов синусоидальНых сигналов в измерительной технике, в радиотехнике, в энергетике, в проМышленной электрохимии, в электротехнике, телемеханике, связи и т.д.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона

1 змеряемых значений коэффициента гарМоник.

Сущность предложенного способа измерения коэффициента гармоник исследуемого электрического сигнала п h

Ь,(t) = . . U; (t) = .Е U„.sin(iv,t +

tc l Icl заключается в следующем.

Изменяют в К „ раз уровень исследуемого сигнала (1). В результате получают электрический сигнал и h

U2(t) = К„Х U; (t)

qcI

° (1 Р + Ч,) (2) где К,, — коэффициент пропорциональ 1 ности (К., ) 1), который подают на вход режекторного фильтра с коэффициентом передачи на частоте (или ы„= 2ЯЕ „), равном K р,= О, а на остальных частотах 1м,k м>,К р,=

1 (при i Ф 0). Электрический сигнал на выходе режекторного фильтра опишется выражением п

U>(t) К U,.() К Е П $1п . (1 д,t + cP.j (3)

Измеряют действующее значение электрического сигнала (3) на выходе режек торного фильтра, з аграждающего первую гармонику исследуемого электрического сигнала (1) .

Поскольку функция преобразования, например, цифрового вольтметра действующих значений описывается выражением

Я = U„U(t + ) гаК- U+Ц,+ и

° ° ° + U2 S(1 + у ) + 4N = ",> U2 S(1 + с

+ ) +dN, (4) — действующее значение входного сигнала; где Увх 2, Up y ° ° °

° ° е Ug — действующие значения гармоник; — крутизна преобразования;

МИН

S- у- мультипликативная совк ставляющая погрешности измерения;

ДМ

f5 — аддитивная составляющая погрешности измерения; то результат измерения действующего значения сигнала (3) опишется выращ жением

Измеряют уровень исследуемого

30 сигнала (1) в™K раз (К Ф К„). Повторно измеряют действующее значение выходного сигнала и

Uq(t) = Ка Е U. (t) = К2 Е U,$1п" ,„„+, ) а. (6)

35 режекторного фильтра. В результате получают !

+ " +Т) и

Г .Ц2 + 4Я гe2 и

rye U = K X U2

4 1

= к,s(1 + г ). действующее значение сигнала (6) .

Перестраивают центральную частоту f, полосы задержания режекторного фильтра вниз по частоте на значение

df обеспечивающее пропускание всего исследуемого электрического сигнала, т.е. всех его гармонических составляющих.

При этом значение центральной частоты задержания режекторного фильтра устанавливают равным (8) f = f, — 4f, Nq = UpS(1 +у) +4N = K S (1 +у)

Я, г (5)

tm1 г

25 h где П = K,> 112 — действующее зна1 чение сигнала (3).

1582148

1О

Н2 или при которой коэффициенты передачи первой и остальных гармоник равны между собой. Практически значение

ЛЙ, которое выбирают по амплитудночастотной характеристике режекторного фильтра, равно разности частот, при которых коэффициенты передачи режекторного фильтра равны 1 и 0 соответственно.

На выходе режекторного фипьтра появится электрический сигнал

h и

U (t) = К, .Е V;(t) = К, .Е П,.зiп ;f

;= 1

i(iru t .+

Измеряют действующее значение электрического сигнала (9) и, = П,8(1 +g) +AN = К,Я(1 + У) ° и к, U; + г1 1, (10)

ic1 где U = Кг . U . — действующее

1=1 1 значение сигна— ла (9). (14) (1 Н )г (N N )г где N,, N, Из и N< — Резу промежуточных измерений действующих значений электрических сигналов (2), (3),, (6) и (9).

В отличие от известного предложенный способ обеспечивает непосредственное измерение коэффициента гармоник в широком диапазоне их значений.

Причем измерениям подлежат только действующие значения выходных сигналов режекторного фильтра. Ограничения, присущие известному способу и связанные с необходимостью введения поправки в результат измерения IlpH больших значениях коэффициента гармоник, в предложенном способе измерения исключены, Исключение систематических погрешностей измерения обеспечивает повьппение точности, измерения коэффициента гармоник в широком диапазоне частот исследуемых электрических сигналов.

Вновь изменяют уровень исследуемо. го сигнала (1) в К„раз. B результате на выходе режекторного фильтра появится электрический сигнал

"В()К 2 U;(t) = K "Л "(М

1=1 fey

Измеряют действующее значение вы-!

1 ходного сигнала (t 1) режекторного

Фильтра, содержащего все гармонические составляющие и измененного относительно .(1) в К pas:

4 (1 f) 1" () и

20 T. U l + dN> (t2)

1=1

h где Ul = К, Пг. — действующее значение сигнала (11).

0 значении K(> эффициен а гарма нпк судят по выражению (13)

P(N N ) (N > «N<)j

На чертеже приведена структурная схема устройства, реализующего опи35 санный способ измеРения коэффициента гармоник где 1 — широкополосный усилитель, 2 — реж:-:кторный фильтр, 3— цифровой вольтметр действующего значения, 4 — индикатор цифрового вольт40 метра, 5 — арифметический блок, 6— отсчетно-регистрирующее устройство, 7 — блок управления.

Причем широкополосный усилитель 1, режекторный фильтр 2, цифровой вольт45 метр 3, аРиФметический блок 5 и отсчетно-регистрирующее устройство 6 соединены между собой последовательно. Управляющие входы широкополосного усилителя 1, режекторного фильтра

50 2 и арифметического блока 5 подключены соответственно к первому, второму и третьему выходам блока 7 управ.ления. Индикатор 4 соединен с цифро вым вольтметром 3 действующих значе55

Работа устройства состоит в следующем.

Исследуемый сигнал (1) поступает на вход широкополосного усилителя 1.

1582148

С помощью блока 7 управления на управляющий вход широкополосного усиля теля 1 подают сигнал, устанавливающий первое значение коэффициента передачи широкополосного усилителя 1, На управляющий вход режекторного фильтра 2 с второго выхода блока 7 у травления подают сигнал, устанавл вающий центральную частоту полосы р держания режекторного фильтра 2, равную f . В результате на вход цифррвого вольтметра 3 поступает сигал (2). Действующее значение сигнаzk (2) измеряют с помощью вольтмет! ра 3. В результате получают код числ а N, (5), который поступает в первый регистр памяти арифметического

1 блока 5.

Затем с помощью блока 7 управле 1ия на управляющий вход широкополос-.

1 ого усилителя 1 подают сигнал, усз анавливающпй второе значение К> ф эфАициента передачи широкополосного усилителя 1. С помощью цифрового 25 вольтметра 3 измеряют действующее значение выходного сигнала (б) ре екторного фильтра 2. В результате олучают код числа Nq (7), который оступает во второй регистр памяти рифметического блока 5.

С помощью сигнала с второго вы ода блока 7 управления устанавлива т второе значение f< центральной

Частоты задержания режекторного фильт а. В результате на вход цифрового вольтметра 3 поступает электрический игнал, описываемый выражением (9). езультат измерения N> (10) действуего значения сигнала (9) в виде 4О кода поступает в третий регистр памяти арифметического блока 5. Затем с помощью сигнала с первого выхода блока 7 управления устанавливают первоначальное значение К, коэффи- 45 циента передачи широкополосного усилителя 1. На выходе режекторного фильтра 2 появится новый электричеси|й сигнал (11). С помощью цифрового вольтметра 3 измеряют действующее значение этого сигнала. Результат измерения в виде кода числа N < (12) поступают в четвертый регистр памяти арифметического блока 5.

Ло соответствующей команде с третьего выхода блока 7 управления, поступающей на управляющий вход ариф метического блока 5, осуществляется обработка результатов промежуточных измерений согласно выражению (13) ипи (14) . Результат косвенного измерения коэффициента гармоник индицируется с помощью отсчетно-регистрирующего устройства 6.

Обработка результатов промежуточных измерений по выражению (13) или (14) обеспечивает исключение аддитивной и мультипликативной составляющих по грешности измерения.

В предложенном способе измерения повышение точности достигается за счет обеспечения информационной избыточности, полученной путем создания четырех разделенных во времени каналов преобразования исследуемого электрического сигнала с последующей обработкой резупьтатов промежуточных измерений по определенному выражению.

Расширение динамического диапазона измеряемых значений коэффициента гармоник обеспечено за счет исключения методической погрешности измерения, присущей прототипу. В результате отпадает необходимость и во введении поправок в результат измерения при больших значениях коэффициентов гармоник.

Формула изобретения

Способ определения коэффициента гармоник, заключающийся в изменении уровня исследуемого электрического сигнала, измерения действующих значений электрических сигналов на выходе режекторного фильтра, заграждающего первую гармонику исследуемого эпектрического сигнала, с последующей обработкой результатов промежуточных измерений по определенному выражению, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измеряемых значений коэффициента гармоник, изменяют уровень исследуемого электрического сигнала в К, раз, после измерения действующего значения электрического сигнала на выходе режекторного фильтра, заграждающего первую гармонику исследуемого электрического сигнала, измеряют-уровень исследуемого электрического сигнала в К раза (К P К„), повторно измеряют ;,ействующее значение выходного сигнала режекторного фильтра, перестраивают центральную частоту полосы задерживания режекторного фильтра

1582148

Составитель М. Каменский

Техред Л..Сердюкова Корректор О. Ципле

i едактор А. Маковская

Тираж 558

Заказ 2087

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина,101 вниз по частоте на значение, обеспечивающее пропускание всего исследуемого электрического сигнала, измеряют действующее значение выходного сигнала режекторного фильтра, вновь где N1 1 2 N H N результаты про межуточных измерений действующих значений измеряют уровень исследуемого сигнала в К, раэ и измеряют действующее значение выходного сигнала режекторного фильтра, а коэффициент гармоник k определяют по выражению. электрических сигналов на выходе режекторного фильтра.