Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использоваться в вольтметрах переменного напряжения для расширения их функций и осуществления в их структуре калибратора напряжений сложной формы сигнала. Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения работы устройства в режиме калибратора напряжений. Измеряемый сигнал обрабатывается широкополосным усилителем 1 с программируемым коэффициентом усиления, управляемым арифметическим блоком 2 и сравнивающим блоком 4. Сравнение осуществляется с сигналом источника образцового напряжения 3 при помощи блока 5 определения кода экстремума сигнала и умножающего цифроаналогового преобразователя 6. В устройстве имеется система уменьшения погрешностей сравнения, содержащая реверсивные счетчики 7 и 17, триггер 8, таймер 9, элемент задержки 10, логический блок 11, блок 12 управления, переключатель 13, вычитатель 14, усилитель 15, умножающий цифроаналоговый преобразователь 16. Для обеспечения режима калибратора введены выходной масштабный преобразователь 18 и регистр 19 памяти. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 R 19/02

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

°

l (. 4

О

0с (61) 1582140 (21) 4407178/21 (22) 11.04.88 (46) 15.08.91. Бюл. 1Ф 30 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов (72) Г.Г.Живилов (53) 621.317.799 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hh 1582140, кл. G 01 R 19/02. 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в вольтметрах переменного напряжения для расширения их функций и осуществления в их структуре калибратора напряжений сложной формы сигнала. Целью изобретения является расширение области применения за счет

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в вольтметрах переменного напряжения для расширения области их применения эа счет обеспечения работы в режиме калибратора напряжения сложной формы сигнала.

Цель изобретения — расширение области применения эа счет обеспечения работы устройства в режиме калибратора напряжений, На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения содержит широкополосный усилитель 1 с программируемым коэффициентом усиле5U 1670616 А2 обеспечения работы устройства в режиме калибратора напряжений Измеряемый сигнал обрабатывается широкополосным усилителем 1 с программируемым коэффициентом усиления, управляемым арифметическим блоком 2 и сравнивающим блоком 4, Сравнение осуществляется с сигналом источника образцового напряжения 3 при помощи блока 5 определения кода экстремума сигнала и умножающего цифроаналогового преобразователя 6. В устройстве имеется система уменьшения погрешностей сравнения, содержащая реверсивные счетчики 7 и 17, триггер 8, таймер 9, элемент задержки 10, логический блок 11, блок 12 управления, переключатель 13, вычитатель 14, усилитель

15, умножающий цифроаналоговый преобразователь 16. Для обеспечения режима калибратора введены выходной масштабный преобразователь 18 и регистр 19 памяти. 1 ил. ния, на первый вход которого подается измеряемое напряжение, а второй вход соединен с первым выходом арифметического блока 2, с второго выхода которого снимается код измеряемого напряжения, источник

3 образцового напряжения, сравнивающий блок 4 для сравнения среднеквадратических значений напряжений, блок 5 определения кода экстремума сигнала и умножающий цифроаналоговый преобразователь б, первые входы которых соединены с выходом широкополосного усилителя 1 с программируемым коэффициентом усиления, второй вход умножающего цифроаналогового преобразователя 6 соединен с выходом реверсивного счетчика 7 и первым

1670616 входом арифметического блока 2, второй вход которого соединен с выходом блока 5 определения кода экстремума сигнала, второй вход которого соединен с первым входом триггера 8, первый вход которого соединен с входом таймера 9, входом элемента 10 задержки и входом "Пуск", второй вход триггера 8 соединен с выходом таймера 9, а второй выход триггера 8 соединен с третьим входом арифметического блока 2 и с первым входом логи еского блока 11, второй вход которого соединен с выходом сравнивающего блока 4, первый выход логического блока 11 соединен с первым входом реверсивного счетчика 7, а второй вход — с четвертым входом арифметического блока 2, выход элемента 10 задержки соединен с вторым входом реверсивного счетчика 7, с третьим входом блока 5 определения кода экстремума сигнала, пятым входом арифметического блока 2 и третьим входом логического блока 11, первый вход блока 12 управления, соединенный с управляющим входом переключателя 13, соединен с первым выходом триггера 8, а второй вход блока 12 управления — с выходом сравнивающего блока 4, первый вход которого соединен с выходом вычитателя 14, а второй вход — с выходом переключателя 13, первый вход которого соединен с выходом источника 3 образцового напряжения, входом усилителя 15 и первым входом второго умножающего цифроаналогового преобразователя 16, а второй вход переключателя

13 соединен с выходом умножающего цифроаналогового преобразователя 6, выход блока управления 12 через второй реверсивный счетчик 17 соединен с вторым входом второго умножающего цифроаналогового преобразователя 16, выход которого соединен с первым входом вычитатепя 14, второй вход которого соединен с выходом усилителя

15, выход умножающего цифроаналогового преобразователя 6 соединен с информационным входом выходного масштабного преобразователя 18, управляющий вход которого соединен с выходом регистра 19 памяти, выход выходного масштабного преобразователя 18 соединен с выходным зажимом устройства, вход сброса регистра 19 памяти соединен с выходом элемента 10 задержки. а вход записи и информационный вход регистра 19 памяти соединены с зажимами внешнего управления.

Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения работает следующим образом.

Сигнал "Пуск", I,оторый поступает на входы таймера 9, триггера 8 и элемента 10 задержки, вкпючае1 н рабо1у эти элементы.

Элемент 10 задержки формирует импульс сброса всего устройства. триггер 8 с первого выхода подает разрешающий потенциал в блок 5 определения кода экстремума сигнаФ ла, на первый вход блока 12 управления, включая его в работу, и на управление переключателем 13 так, чтобы он включился в первое положение (см.чертеж), при котором осуществляется коррекция дрейфа сравнивающего блока, Триггер 8 включается на время работы таймера 9. Период работы таймера 9 выбирается так,чтобы перекрывался по времени период наиболее низкой частоты измеряемого напряжения и за это время могло бы осуществиться не менее одного такта коррекции сравнивающего блока 4, Процессы определения экстремального значения сигнала в блоке 5 определения кода экстремума сигнала и процесс коррекции сравнивающего блока 4 протекают одновременно и независимо друг от друга. В работу включается блок 5 определения кода экстремума сигнала, который определяет и фиксирует код модуля глобального экстремума (наибопьшего амплитудного значения измеряемого сигнала без учета его знака). При этом коэффициент усиления широкополосного усилителя 1 с программируемым коэффициентом усиления устанавливается арифметическим блоком 2 после сброса равным единице.

С переключателя 13 на второй вход сравнивающего блока 4 приходит напряжение источника 3 образцового напряжения.

Это же напряжение приходит на вход усилителя 15 и первый вход умножающего цифроаналогового преобразователя 16, который под воздействием управляющих сигналов с дополнительного реверсивного счетчика 17 делит напряжение Uo и выдает на первый вход вичитателя 14 сигнал C 1 — коэффициент усиления усилителя 15. На выходе вычитателя 14 формируется напряжение Uo = Ст0о1

C Uo, которое по величине среднеквадратического значения может быть больше или меньше величины среднеквадратического значения напряжения Uo, дпя того, чтобы скомпенсировать напряжение дрейфа сравнивающего блока 4. Компенсация дрейфа осуществляется при работе блока 12 управления и реверсивного счетчика 17. Блок 12 управления на второй вход получает сигналы от сравнивающего блока 4, которые оказывают управляющее воздействие на код реверсивного счетчика 17, В случае равенства Uo - Uo - 0др где 0др — напряжение

1 дрейфа сравнивающего блока 4, следящая

1670616

14 цап умн ОО

Ux1

UH

К н—

1- хмакп н„.... uo

Кн Npc система коррекции приходит s равновесие и флуктуирует с напряжением дискретности блока 16q, умноженным на коэффициент пропорциональности С>. Такое равновесие наступает после нескольких циклов коррекции, и код дополнительного реверсивного счетчика 17 не сбрасывается от измерения к измерению, а только уточняется.

После срабатывания таймера 9 переключается триггер 8, который выключает из работы блок 5 определения экстремума и систему коррекции дрейфа сравнивающего блока 4 и включает в работу по третьему входу арифметический блок 2 и логический блок 11 по первому входу. При этом для последующего измерения О, в качестве образцового источника напряжения используется величина Uo = Uo+ Одр, а на второй

1 вход сравнивающего блока i в резуль ате последующего измерения вместо образцового напряжения Uo от источника 13 поступает через переключатель 13 измеряемое напряжение с умножающего цифроаналогового преобразователя 6, величина;:;-.орого как можно точнее должна быть равна I апря жению Uo.

Арифметический блок 2 на второй вход принимает код экстремума измеряемого напряжения, фиксирует его по команде ог триггера 8 и производит нормирование .. о амлитуде выходного сигнала широкополосного усилителя 1 с програмируемым коэффициентом усиления по формуле где Кн — коэффициент усиления широкополосного усилителя 1, необходимый для того, чтобы амплитуда его выходного напряжения равнялась бы заданной величине;

UH — заданная величина амплитуды выходного сигнала широкополосного усилителя 1 с программируемым коэффициентом усиления при нормировании сигнала по амплитуде;

О,„,„, — экстремальное значение выходного сигнала, зафиксированное блоком 5 определения кода экстремума сигнала.

Код нормализации, соответствующий величине коэффициента усиления широкополосного усилителя 1 с программируемым коэффициентом усиления К, с первого выхода арифметического блока 2 подается на второй вход широкополосного усилителя 1 с программируемым коэффициентом усиления. На выходе широкополосного усилителя

1 с программируемым коэффициентом усиления устанавливается величина средне15

35 квадратического значения напряжения U>

= КОх с амплитудой, близкой к заданной величине U>. С выхода широкополосного усилителя 1 с программируемым коэффициентом усиления напряжение Ох, нормиро1 ванное по амплитуде, подается на умножающий цифроаналоговый преобразователь 6. который управляется реверсивным счетчиком 7 и сравнивающим блоком 4 через логический блок 11. Напряжение Ux

1 делится умножающим цифроаналоговым преобразователем 6 так, чтобы на его выходе установилось среднеквадратическое значение напряжения, равное по величине

1 среднеквадратическому значению Uo = Оо+

+ Одр, которое в качестве образцового установлено на первом входе сравнивающего блока 4 с выхода вычитателя 14. На выходе реверсивного счетчика 7 устанавливается код, соответствующий этому коэффициенту деления где N дап умн максимальное значение кода умножающего цифроаналогового и реобразователя 6;

Uo — среднеквадратическое значение образцового напряжения источника 3.

1аким образом, исключается погрешность от дрейфа сравнивающего блока 4.

Указаные операции нахождения кода реверсивного счетчика 7 осуществляются с тактовой частотой логического блока 11, который в зависимости от выходного сигнала сравнивающего блока 4, формирует на суммирующий или вычитающий входы pesepсивного счетчика 7 импульсы, которые изменяют его код Npc до тех пор, пока не наступит равенство напряжений на входах сравнивающего блока 4.

После прохождения цикла работы логического блока 11 по уравновешиванию напряжений на входах сравнивающего блока

4 и по- учения кода реверсивного счетчика 7 логи .вский блок 11 с второго выхода формирует сигнал на четвертый вход арифметического блока 2, по которому код Npc записывается в арифметической блок 2.

Далее арифметический блок 2 вычисляет код величины среднеквадратического значения измеряемого напряжения по формуле

1670616

Составитель B.Ñòåïàíêèí

Редактор Л.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор О,Кравцова

Заказ 2748 Тираж 397 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 и устанавливает это значение кода на втором выходе, который является выходом устройства, На выходе умножающего цифроаналогового преобразователя 6 при любой величине (в пределах диапазона измерения) измеряемого напряжения устанавливается напряжение измеряемого сигнала, равное по среднеквадратическому значению напряжению источника 3 образцового напряжения. Это позволяет испольэовать это напряжение сигнала как образцовое и подать его на вход выходного масштабного преобразователя 18.

Выходной код с второго выхода арифметического блока 2 сопровождается стробимпульсом, который поступает во внешнее устройство управления. Этот импульс может быть использован для формирования управляющего сигнала для записи кода выходного напряжения и регистр 19 памяти, если требуется испольэовать устройство в качестве калибратора напряжения. Код из регистра 19 памяти поступает на выходной масштабный преобразователь 18 и управляет выходным напряжением устройства, которое поступает на его аналоговый выход, Одному измеренному значению входного сигнала может соответствовать множество кодов, записываемых в регистр 19 памяти. Каждому коду соответствует свое калиброванное значение напряжения, по частоте и форме совпадающее с измеряемым сигналом на входе устройства, Новый цикл измерения осуществляется подачей следующего сигнала "Пуск".

5 Таким образом, устройство может быть использовано как калибратор для аттестации вольтметров, измеряющих напряжение . сложной формы, что расширяет область его применения.

10 Формула изобретения

Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения по авт,св. hh.1582140, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области примене15 ния эа счет обеспечения работы устройства в режиме калибратора напряжений, в него введены регистр памяти и выходной масштабный преобразователь, дополнительный выходной зажим и зажимы внешнего управ20 ления, информационный вход выходного масштабного преобразователя соединен с выходом первого умножающего цифроаналогового преобразователя, управляющий вход выходного масштабного преобразова25 теля соединен с выходом регистра памяти, а выход выходного масштабного преобразователя соединен с дополнительным выходным зажимом, вход сброса регистра памяти соединен с выходом элемента задержки, 30 вход записи и информационный вход регистра памяти соединены с зажимами внешнего управления,