Способ измерения амплитуды переменного электрического сигнала

 

Использование: измерение максимума амплитуды переменного высокочастотного (до 1 МГц) сигнала с точностью 0,2...О,5%, в датчиках с частотно-амплитудным выходом для исследования быстропеременных физических или технологических процессов. Сущность изобретения: в моменты перехода переменного сигнала через ноль формируют импульс задержки, по заднему фронту которого формируют измерительный импульс, причем длительность измерительного импульса 6,. и импульса Ъ задержки ла соотношениями U связаны с частотой сигналА1 / И 6М - т7Г 2-iTf - arCSln(1 - JQQ)); Д чх. /V JЛ Ч 6 4f где f - частота, Гц, Д - требуемая погрешность, %, а ампли уду сигнала измеряют по заднему фронту измерительного импульса. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 19/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ЮТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4808175/21 (22) 30.03.90 .(46) 07.05.92. Бюл. Р 17 (75) Л.Н.Кузичев (53) 62 1.317.326 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1170364, кл. G 01 R 19/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР

К 181731, кл. G 01 R 19/04, 1964. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ ПЕ, РЕМЕННОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА (57) использование: измерение максимума амплитуды переменного высокочастотного (до 1 ИГц) сигнала с точностью 0,2...0,5Х, в датчиках с частотно-амплитудным выходом для исслеИзобретение относится к области электрических измерений, в частности к способам измерения максимума ампли» туды переменного высокочастотного электрического сигнала, и может быть использовано для построения прецизионных датчиков контрольно-измерительной аппаратуры.

Известен способ измерения амплитуды переменного электрического сигнала, заключающийся в том, что определяют начало периода путем определения момента времени перехода переменного напряжения через ноль, в момент начала периода формируют импульс задержки, по окончании которого формируют измерительный импульс.

Способ не имеет ограничений по амплитуде сигнала, но с ростом частоты. Я0„„1732285 А1

2 дования быстропеременных физических или технологических процессов. Сущность изобретения: в моменты перехода переменного сигнала через ноль формируют импульс задержки, по заднему фронту которого формируют измерительный импульс причем длительность изФ л мерительного импульса и импульса задержки с связаны с частотой сигна3 ы

h ла соотношениями с =- — — — (---2 йЕ 2

6 . л 1 л — arcsin(1 — — -) ); с; = — — — 4.ц, 100 . 4f где f — частота, Гц, — требуемая погрешность, Ж, а ампли1-уду сигнала измеряют по заднему фронту измерительного импульса. 1 ил. падает точность регистрации амплитуды. Это обусловлено тем, что передний фронт измерительного импульса . формируется в момент времени, соответствующий максимуму амплитуды, а фиксация амплитуды происходит по заднему фронту этого импульса на спадаю- Ж. щем участке переменного Сигнала за © счет конечной длительности измери- тельного импульса. С ростом частоты сигнала растет крутизна спада измеряемого напряжения и ошибка измерения. максимума амплитуды.

Цель изобретения — повышение точности измерения амплитуды высокочастотного сигнала.

Сущность изобретения заключается в совмещении заднего фронта измерительного импульса с моментов времени

Y(t) Y„„sin(2 s -р-), 1О где t - текущее. время л

1 с - период сигнала;

1 макс " максимум амплитуды.

Фиксация амплитуды производится 15 на устройстве выборки-хранения (УВХ), управляемом измерительным импульсом длительностью

«л

"КЬ "нб э (2) где ке, не - временные координаты

4 A конца и начала выборки, причем по переднему фронту (c <>) УВХ переходит в режим выборки, а по заднему фронту (ьк ) - в режим хранения. Л

Тогда пульсации напряжения на выходе УВХ будут (" ке) - Y(cue),1щд

Л зхп(2Ф „" ) (1 p() ° 100X. (3) л ке зьп(2 и — —.-) л

Поскольку максимум амплитуды Y «соответствует моменту времени и/4, то полагая

n„ кв= 4

"не " ""u4

1 (« «««

У (4) где f — частота имеем

45 — — (— — агсзхп(1 - - — ))

1 Я . Ь

2af 2 100 л (5) :

Г

1 .Полученное условие соответствует

dY восходящему участку („ О) синусоиды, поэтому длительность импульса задержки будет

Л 1 h

j ИВ «»««cg

4f (6) 173228 достижения максимума амплитуды переменного сигнала и выборе длительности измерительного импульса, обеспечиваю" щей заданную точность измерений.

Пусть, для определенности, сигнал

Y(t) синусоидальный, и начальная фаза равна нулю

Условие (5) определяет длительность измерительного импульса, обес- печивающего заданную точность пульсаций напряжения на выходе УВХ относительно максимума амплитуды, фиксируемого по заднему фронту измерительного импульса.

Условие (6) определяет длительность импульса задержки выборки, обеспечивающей выполнение условия (5). При этом импульс задержки цолжен формироваться в момент перехода синусоидального напряжения через ноль, а передний фронт измерительного импульса формируется по заднему фронту импульса задержки.

В заявленном способе нет ограничений на абсолютное значение амплитуды, однако способ имеет ограничение по верхней частоте сигнала. Это следует из того, что при Фп ь 10 8 реально достижимо отношение Ф /6 =

10. -, поэтому 10 с или f

A 1 ИГц.

Оценим погрешность способа: из (5) следует, что при Ф/hc< = 10 погрешность Ь = 0,2 .

На чертеже показаны эпюры синхронизации измеряемого синусоидального сигнала, с импульсами задержки, измерительными импульсами и результирующий сигнал на выходе УВХ. ..л

Л

Обозначения: c — период сигнала

° у — длительность импульса задержки; ф — длительность измерительного имл и пульса, о ие и ке — временные координаты начала и конца выборки.

В моменты перехода синусоидального сигнала через ноль формируют импульсы задержки длительностью ., по . л заднему фронту которых формируют передний фронт измерительных импульсов длительностью 4, причем длительность измерительного импульса и импульса задержки связаны с частотой синусоидального сигнала условием (6). фиксацию амплитуды синусоидального сигнала производят по заднему фронту измерительного импульса.

Пример. На УВХ производится измерение амплитуды синусоидалвного сигнала частоты 80 КГц (hc = 1,25k и 10 с) беэ нелинейных искажений формы. Заданная погрешность измерений

Д = 0,5 . По условию (5) оцределяют . требуемую длительность измерительного импульса си 0,03л10 с, а по (6)

17322 определяют требуемую длительность импульса задерюси C = 1,22к10 ñ. Сил нусоидальный сигнал подают непосредственно на вход. УВХ и на устройства формирования импульса. задержки при

5 переходе синусоидального сигнала через ноль, по заднему фронту импульса задержки формируют измерительный импульс, которым управляют работой УВХ, 1р подавая его на управляющий вход.

Рациональный выбор длительности измерительного импульса, по отношению к периоду измеряемого сигнала, и синхронизация его -заднего фронта с 15 максимумом амплитуды сигнала позволяют достичь цели изобретения - повышения точности определения амппитуды высокочастотного сигнала.

I 20

Использование изобретения позволит создать устройство для высокоточного (0,2...0,5%) определения амплитуды высокочастотных сигналов (до 1 ИГц).

1 2S

85 6

Формула изобретения

Способ измерения амплитуды переменного электрического сигнала, заключающийся в том что определяют начало периода путем определения момента времени перехода переменного электрического сигнала через ноль, в момент начала периода формируют импульс задержки, по окончании которого формируют измерительный импульс, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения амплитуды высокочастотного сигнала, длительность измерительного импульса и импульса задержки су выбираи ют из соотношений где f — частота сигнала, Гц;

6 - требуемая погрешность, %, а амплитуду измеряют по заднему фронту измерительного импульса.

1732285 4 /св

Составитель Л.Кузичев

Редактор В.Вугренкова ТехредА.Кравчку Корректор g.щекмар

Заказ 1580 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101