Способ измерения среднеквадратического значения напряжения

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в вольтметрах напряжения произвольной формы. Цель изобретения - повышение точности измерения напряжения с постоянной составляющей. Согласно способу последовательно масштабируют, квадрируют и усредняют первое опорное .напряжение Uo, измеряемое и нулевое напряжения и по полученным результатам усредняют , вычисляют среднеквадратическое значение напряжения,формируют второе опорное напряжение, противоположное по знаку первому. Предварительно суммируют упомянутые усредняемые напряжения с соответствующим корректирующим напряжением UK, пропорциональным с коэффициентом К квадрируемому напряжению, причем коэффициент К формируют в несколько тактов, в каждом из которых его изменяют, последовательно масштабируют, квадрируют и суммируют с UK опорные напряжения U0 и -U0, а прекращают формирование при установлении равенства результатов суммирования . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0 .

О

QO

О

Ql, (21) 4702950/21 (22) 08,06.89 (46) 15.12.91. Бюл. ¹ 46 (71) Кишиневский политехнический институт им. С.Лазо (72) В,В.Кийсвик и Ф.И,Жуганарь (53) 621.317.322(088.8) (56) Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное.М.: Советское радио, 1977, с, 112, Авторское свидетельство СССР

¹ 1075175, кл. G 01 R 19/02, 1981. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в вольтметрах напряжения произвольной формы. Цель изобретения— повышение точности измерения напряже/

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в вольтметрах напряжения произвольной формы со встроенным вычислительным блоком.

Цел ь изобретения — повышение. точности измерения напряжения постоянной составляющей, На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит первый, второй, третий и четвертый ключи 1,2,3 и 4, входы которых соединены соответственно с входом устройства, с выходом первого источника 5 опорного напряжения, с выходом второго источника 6 опорного напряжения

„„ ЫÄÄ 1698805 А1 ния с постоянной составляющей. Согласно способу последовательно масштабируют, квадрируют и усредняют первое опорное напряжение 00, измеряемое и нулевое напряжения и по полученным результатам усредняют, вычисляют среднеквадратическое значение напряжения, формируют второе опорное напряжение, противоположное по знаку первому. Предварительно суммируют упомянутые усредняемые напряжения с соответствующим корректирующим напряжением

Ок, пропорциональным с коэффициентом К квадрируемому напряжению, причем коэффициент К формируют в несколько тактов, в каждом из которых его изменяют, последовательно масштабируют, квадрируют и суммируют с Ок опорные напряжения U< и -U<, а прекращают формирование при установлении равенства результатов суммирования. 1 ил. и с общей шиной, выходы ключей 1,2,3 и 4 объединены и соединены через последовательно включенные масштабирующий блок

7, квадратор 8, сумматор 9, усредняющий блок 10, пятый ключ 11, блок 12 преобразования, вычислительный блок 13, к входу отсчетыого блока 14. Выход блока 13 соединен также с входом блока 15 управления, первый вход которого соединен с управляющими входами ключей 1,2.3 и 4, второй выход — с управляющим входом делителя 16, третий выход — c управляющими входами пятого и шестого ключей 11 и 17. Вход делителя

16 соединен с выходом блока 7, а выход — с вторым входом сумматора 9. Вход ключа 17 соединен с выходом сумматора 9, а выход— с выходом ключа 11.

1698805

Способ осуществляют следующим образом.

В первом такте ключи 2 и 17 замыкаются. На вход масштабирующего блока 7 поступает напряжение Uo источника 5. 5

Выходное напряжение блока 7 равно

U = Км(.)о+ ем, (1) где Км eM — коэффициент передачи и напряжение смещения блока 7. Выходное напряжение блока 7 квадрируется квадратором 8 10 и затем поступает на первый вход сумматора 9. Выходное напряжение сумматора 9 с учетом погрешностей квадратора 8 и корректирующего напряжения (выходного напряжения управляемого делителя 16) равно 15

В11 = Кс) (Кк(Км Uo + ем) + (Kn (Км0о + ем) +

+ ек) + Ксг К(Км0о + ем) +ес, (2) где КК,К, ек — коэффициенты передачи для квадратичной составляющей, линейной составляющей и напряжение смещения квад- 20 ратора 8;

К 1, Ксг, ес — коэффициенты передачи по первому входу, по второму входу и напряжение смещения сумматора 9;

К вЂ” коэффициент передачи делителя 16. 25

Напряжение 8 )i поступает на вход блока 12, где преобразуется в форму, необходимую для дальнейшей вычислительной обработки, и запоминается в вычислительном блоке 13. 30

Во втором такте ключ 2 размыкается, ключ 3 замыкается и на вход масштабирующего блока 7 поступает напряжение Uo источника 6, равное по величине, но противопложное по знаку напряжению ис- 35 точника 5. При этом выходное напряжение сумматора 9 равно

Вг! = Кс1(Кк(Км(.)о+ ем} + Kn(K»duo+ ем)+ г

+ ек) + К,гК(-K>uo + ем) + е, (3)

Далее это напряжение преобразуется и за- 40 поминается. В вычислительном блоке 13 величины В1 и B2i сравниваются. С учетом . выражений (2) и (3) имеем

В1I - 21 = 2Км(.) о(2 Кс) Ккем + Кс1Кл +) сг К). (4) опорных напряжений, изменения величины коэффициента К повторяется, Изменение величины К производится по определенному алгоритму (например, последовательного приближения, поразрядного уравновешивания). При некотором)-м повторении величины

В() и Вг) оказываются равными и обеспечивается выполнение равенства (5). Достигнутое значение коэффициента К пропорциональности запоминается и хранится.

В третьем такте ключ 3 и ключ 17 размыкаются, а ключ 2 и ключ 11 замыкатюся. На вход масштабирующего блока 7 поступает опорное напряжение Uo источника 5. Выходное напряжение усредняющего блока 10 по окончании интервала времени усреднения с учетом выражений (2) и (5) равно

А!=ко(кс (К»(км Uo + ее )+ Kc ем+ ек)+ Kcz Ке + ec)+еу, (6) где Ky, ey — коэффициент передачи и напряжение смещения блока 10, Значение Ai запоминается, В четвертом такте ключ 3 размыкается, а ключ 1 замыкается. На вход масштабирующего блока 7 поступает измеряемое напряжение U. Выходное напряжение усредняющего блока 10 по окончании интервала времени усреднения, при условии. достаточного подавления пульсаций напряжения (.)г, равно

А -Ку(К 1(К»(К» U + е,. )+ Кл еи+ е»)+ Ка Кем+ ела)+е ° (7)

Значение Аг запоминается, В пятом такте ключ 1 размыкается. Ключ

4 замыкается, Вход масштабирующего блока 7 подключается к общей шине. Выходное напряжение усредняющего блока 10 по окончании интервала времени усреднения равно

Ае-К»(кс1 (К» (К» ем + Kc ен+е» ) + Kcz К ем + е, ) +еу, (8)

Значение Аз запоминается и в блоке 13 производится вычисление по формуле

u„„„=u, А, (9)

Аг -Аз

А1 -Аз

Из выражений (6) — (9) следует, что искомое среднеквадратическое значение напряжения равно

0скз = 0 2 (10)

Таким образом, за счет применения автоматической подстройки корректирующего напряжения, связанного линейной зависимостью с квадрируемыми напряжениями с коэффициентом К пропорциональВыражение (4) отражает специфическую погрешность, вызванную наличием в выходном сигнале квадратора паразитных членов, линейно зависимых от Uo; Очевидно, что для ее устранения необходимо выполнение равенства

К = — -) — (2 Кк м + Кл).

Кс1 (5) с2

В зависимости от величины и знака разности (4) посредством блока 15 управления производится изменение коэффициента К ности и суммируемого с квадрированными напряжениями, осуществляемой путем изменения коэффициента К пропорциональпропорциональности в сторону уменьшения абсолютной величины разности (4). Процесс масштабирования и квадрирования ности, удалось устранить влияние напряжения смещейия масштабирующего

1698805

Аг -Аз

0скз — Uo

А1 — Аз

Составитель С.Рыбин

Техред М.Моргентал

Редактор Ю. Середа

Корректор 3.Слиган

Заказ 4393 Тираж Подписное

ВНИИХИ 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 блока 7 и погрешности квадратора 8, связанной с линейным "пролезанием" квадрируемых сигналов. Вследствие этого точность измерения сигналов с постоянной составляющей существенно повышается.

Формула изобретения

Способ измерения среднеквадратического значения напряжения, заключающийся в том, что последовательно масштабируют, квадрируют и усредняют первое опорное напряжение 00, измеряемое напряжение и нулевое напряжение, запоминают полученные результаты усреднения А1,Аг и Аз соответственно, вычисляют среднеквадартическое значение напряжения по формуле, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения напряжения с постоянной составляющей, формируют второе опорное напряжение, равное по величине и противоположное по знаку первому опорному напряжению, каждое из упомянутых усредняемых напряжений предварительно суммируют с соответствующим корректирующим напряжением, пропорциональным с коэф5 фициентом К соответствующему квалрируемому напряжению, причем коэффициент К формируют в несколько тактов, в каждом из которых изменяют значение коэффициента

К, последовательно масштабируют, квадри10 руют и суммируют с соответствующим корректирующим напряжением первое и второе опорные напряжения, сравнивают полученные в этом такте результаты суммирования, прекращают изменение коэффи15 циента К и запоминают его значение при установлении равенства сравниваемых значений, а среднеквадратическое значение напряжения вычисляют по формуле