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 опорное напряжение Ue, измеряемое и нулевое напряжения и по полученным результатам вычисляют среднеквадратическое значение. Предварительное суммирование упомянутых усредняемых напряжений с соответствующим корректирующим напряжением UK, пропорциональным с коэффициентом К масштабируемому напряжению, причем коэффициент К формируют в несколько тактов путем масштабирования , квадрирования и усреднения опорных напряжений U0- Uk, устраняет линейное пролезание квадрируемых сигналов . 1 ил. чх fe

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

С)0

СО

С)

4, (21) 4703774/21 (22) 08.06.89 (46) 15.12.91. Бюл, М 46 (71) Кишиневский политехнический институт им. С,Лазо (72) В.В.Кийсвик и Ф.И,Жуганарь (53) 62 1.317.322(088.8) (56)Волгин Л.И. Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное. M.: Советское радио, 1977, с. 112.

Авторское свидетельство СССР

Nò1075175, 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

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

Цель изобретения — повышение точности измерения напряжения с постоянной составляющей.

На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации 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 и с общей шиной, выходы ключей 1,2,3 и 4 объединены и соединены через последовательно включенные масштабирующий блок,5U„„1698807 А1 произвольной формы. Цель изобретения— повышение точности измерения напряжения с постоянной составляющей. Согласно способу последовательно масштабируют, квадрируют и усредняют опорное напряжение Ов, измеряемое и нулевое напряжения и по полученным результатам вычисляют среднеквадратическоезначение. Предварительное суммирование упомянутых усредняемых напряжений с соответствующим корректирующим напряжением Ок, пропорциональным с коэффициентом К масштабируемому напряжению, причем коэффициент

К формируют в несколько тактов путем масштабирования, квадрирования и усредне ния опорных напряжений U — Ок, устраняет линейное "пролезание" квадрируемых сигналов. 1 ил.

С:

7,квадратор 8, сумматор 9, усредняющий блок 10, пятый ключ 11, блок 12 преобразования и вычислительный блок 13 с входом отсчетного блока 14. Выход блока 13 соединен также с входом блока 15 управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющими входами ключей 1,2,3 и 4 с управляющим входом управляемого делителя 16 и с управляющими входами пятого и шестого ключей

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

Способ осуществляют следующим образом, В первом такте ключ 2 и ключ 17 замыкаются. На вход масштабирующего блока 7

1698807 поступает напряжение Uo источника 5. Выходное напряжение масштабирующего блока 7 равно

U> = К Uî+е, (1) где KM,eM — коэффициент передачи и напряжение смещения блока 7. Выходное напряжение блока 7 квадрируется квадратором 8 и затем суммируется с выходным напряжением управляемого делителя 16. Выходное напряжение сумматора 9 с учетом погрешностей квадратора 8 равно

В1 — Кс1(Кк(Кгп0о+ em) + Кл(КпА)о+ е„:)+

; Ik)+Kc2KUo+ec, (2) где Кк, Кл, ек — коэффициенты передачи для квадратичной составляющей, линейной составляющей и напряжение смещения квадратора 8;

K«, Kcz, ес — коэффициенты передачи по первому входу, по второму входу и напряжение смещения сумматора 9; К вЂ” коэффициент передачи делителя 16.

Напряжение В1 поступает на вход блока

12, где преобразуется в форму, необходимую для дальнейшей вычислительной обработки, и запоминается в вычислительном блоке 13.

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

В2 = Kc1(Ky(KmUo+ еп) + Кп(-KmUo+ em)

+ Ек)" Kc2 KUc + ec ° (3)

Далее это напряжение преобразуется и запоминается. В вычислительном блоке 13 производится вычисление полусуммы величин А1 и А2. Далее продолжается преобразование опорного напряжения Uo npu одновременном изменении коэффициента

K передачи управляемого делителя 16. Изменение производится в направлении сбли>кения величин Вз и (В1+ В2)/2 и продолжается до момента их сравнения. При этом выходное напряжение сумматора 9 равно

М 2 2

Вз =- Кс1 (Kx(kmUo + em) + Клегп + ек) + ес, (4)

Достигнутое значение коэффициента К равно

К=—

Kct Km

Кс2 (2 К егп+Кл). (5) При данном значении коэффициента К происходит компенсация погрешности, вызванной наличием в выходном сигнале квадратора паразитных членов, линейно зависимых от входных сигналов, Достигнутое значение коэффициента К пропорциональности запоминается и хранится.

В третьем такте ключ 3 и 17 размыкается, ключ 2 и ключ 11 замыкается. На вход масштабирующего блока 7 поступает опорное напряжение Uo источника 5, Выходное

5 напряжение усредняющего блока 10 по окончании интервала времени усреднения с учетом выражений (2) и (5) равно

A1" Ky(K«(Кк (Km Uo .+ е„) + К, е + ек ) + ec ) +ey, (6)

10 где Ky, ey — коэффициент передачи и напряжение смещения усредняющего блока 10.

Значение А> запоминается.

В четвертом такте ключ 2 размыкается, а ключ 1 замыкается. На вход мастабирую15 щего блока 7 поступает измеряемое напряжение . U. Выходное напряжение усредняющего блока 10 по окончании интервала времени усреднения при условии достаточного подавления пульсаций напря20 жения Uz равно

А -Ky(K«(K (Km 0 +em )+ 4егп+ек) +ec)+ey ° (7)

Значение Az запоминается.

25 В пятом такте ключ 1 размыкается, а ключ 4 замыкается. Вход масштабирующего блока 7 подключается к общей шине. Выходное напряжение усредняющего блока 10 по окончании интервала времени усреднения

30 равно

Аз-Ку(Кс1 (Кк Gm + Кп еп+) к) + ес ) +еу, (8)

2 . Значение Аз запоминается, в блоке 13

35 производится вычисление по формуле

А2 — АЗ )„.=(.4 A А, Из выражений (6) — (9) следует, что ис40 комое среднеквадратическое значение напряжения равно

0скз =Л

Таким образом, за счет применения ав45 томатической подстройки. корректирующего напряжения, связанного линейной зависимостью с масштабируемыми напряжениями с коэффициентом К пропорциональности и суммируемого с

50 квадрированными напряжениями, осуществляемой путем изменения коэффициента К пропорциональности, удалось устранить влияние напряжения смещения масштабирующего блока и погрешности квадратора, 55 связанной с линейным "пролезанием" квадрируемых сигналов. Вследствие этого точность измерения сигналов с постоянной составляющей существенно повышается, 1698807

Аг -Аз

0скз = Up

А1 — Аз

Составитель СУыбин

Техред М.Моргентал

Редактор Ю.Середа

Корректор Э.Слиган

Заказ 4393 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государетвенного 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

Формула изобретения

Способ измерения среднеквадратического значения напряжения, заключающийся в том, что последовательно масштабируют, квадрируют и усредняют 5 первое опорное напряжение Up, измеряемое напряжение и нулевое напряжение, запоминают полученные результаты усреднения А1,Aг и Аз соответственно, вычисляют среднеквадратическое значение 10 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 противо- 15 положное по знаку первому опорному напряжению, каждое из упомянутых усредняемых напряжений предварительно суммируют с соответствующим корректирующим напряжением, пропорциональным с 20 коэффициентом К соответствующему масштабируемому напряжению, причем коэффициент К формируют путем установки начального значения коэффициента К последовательного масштабирования, квадрирования и суммирования с соответствующим установленному коэффициенту К корректирующим напряжением первого и второго опорных напряжений, определения и запоминания полусуммы полученных результатов суммирования, изменения установленного коэффициента К в несколько тактов, в каждом из которых последовательно масштабируют, квадрируют и суммируют с соответствующим корректирующим напряжением одно из опорных напряжений и сравнивают полученный результат с указанным значением полусуммы, прекращают изменение коэффициента К и запоминают его значение при установлении равенства сравниваемых значений, а среднеквадратическое значение напряжения вычисляют по формуле