Устройство для измерения коэффициента гармоник

Предложенное изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться при контроле качества сети электропитания. Техническим результатом от реализации данного изобретения является повышение точности измерения и расширение области применения прибора. Предложенное устройство для измерения коэффициента гармоник содержит входное устройство, избирательный фильтр, вход которого присоединен к выходу входного устройства, блок управления, коммутатор, присоединенный управляющими входами к выходам блока управления, блок вычисления, индикатор, вход которого присоединен к выходу блока вычисления, блок синхронизации, вход которого подключен к блоку управления, избирательный фильтр выполнен перестраиваемым по частоте, причем входы управления частотой фильтра присоединены к выходу блока синхронизации, переключаемый информационный вход коммутатора присоединен к выходу избирательного фильтра, устройство содержит N+1 умножителей-накопителей, где N - количество измеряемых гармоник, входы которых присоединены к информационным выходам коммутатора, а выходы умножителей-накопителей присоединены к блоку вычисления. Кроме того, входное устройство может быть снабжено блоком автоматического выбора предела входного напряжения или блоком коррекции постоянной составляющей. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Описание изобретения

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может использоваться при контроле качества сети электропитания.

Известен «Способ определения коэффициента гармоник» SU 1582148 [1], заключающийся в изменении уровня исследуемого электрического сигнала, измерении действующих значений на выходе режекторного фильтра, заграждающего первую гармонику исследуемого электрического сигнала с последующей обработкой результатов промежуточных измерений по определенному выражению.

В описанном устройстве применен перестраиваемый режекторный фильтр, цифровой вольтметр и арифметический блок с запоминающими регистрами. Результаты измерений, полученные при соответствующих значениях центральной частоты задержания режекторного фильтра, поступают в соответствующие запоминающие регистры. После проведения цикла измерений арифметический блок вычисляет по приведенным в изобретении формулам значения коэффициентов гармонических составляющих во входном сигнале.

Недостатком устройства является сложность вычислений, обусловленная непрямым измерением гармоник. Недостатком также является повышенный уровень сигнала, измеряемого цифровым вольтметром с ограниченной дискретностью, так как в измеряемом сигнале присутствуют все гармоники, кроме задержанной. Повышенный уровень сигнала и сложность вычислений приводит к понижению точности измерений коэффициентов гармоник.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Устройство для измерения коэффициента гармоник» SU 1239623 [2]. Устройство содержит входное устройство, избирательный фильтр, вход которого присоединен к выходу входного устройства, блок управления, коммутатор, присоединенный управляющими входами к выходам блока управления, сумматор, блок вычисления, индикатор, вход которого присоединен к выходу блока вычисления.

Устройство содержит N+1 избирательных фильтров, где N - количество измеряемых гармоник и такое же количество присоединенных к избирательным фильтрам среднеквадратических детекторов. Подключая избирательные фильтры к блоку вычисления отношения, измеряют отношение уровня сигнала соответствующей гармоники к основному сигналу. Подключая сумматор к блоку вычисления отношения, измеряют суммарную величину всех гармоник к основному сигналу.

Прямое измерение отношения величины основного сигнала к величине соответствующей гармоники позволяет увеличить точность измерений по сравнению с [1] при определенной величине точности вольтметра.

Недостатком известного устройства является повышенное количество элементов, в частности избирательных фильтров, приводящее к пониженным экономическим показателям при изготовлении прибора. Другим недостатком является пониженная точность измерения, обусловленная погрешностями сумматора. Также недостатком является пониженная область применения прибора, обусловленная невозможностью измерения величины произвольной группы гармонических составляющих входного сигнала.

Техническим эффектом данного изобретения является повышение экономических показателей при производстве прибора, повышение точности измерения, расширение области применения прибора.

Технический эффект достигается тем, что устройство дополнительно содержит блок синхронизации, вход которого подключен к блоку управления, избирательный фильтр выполнен перестраиваемым по частоте, причем входы управления частотой фильтра присоединены к выходу блока синхронизации, переключаемый информационный вход коммутатора присоединен к выходу избирательного фильтра, устройство содержит N+1 умножителей-накопителей, где N - количество измеряемых гармоник, входы которых присоединены к информационным выходам коммутатора, а выходы умножителей-накопителей присоединены к блоку вычисления.

На чертеже схематически показано предлагаемое устройство, где:

1 - входное устройство;

2 - избирательный фильтр;

3 - коммутатор;

4 - блок управления;

5 - блок вычисления;

6 - индикатор;

7 - блок синхронизации;

8 - умножители-накопители.

Измеряемый сигнал от входного устройства 1 попадает на избирательный фильтр 2. Измеряемый сигнал отфильтровывается и с выхода избирательного фильтра 2 поступает на переключаемый информационный вход коммутатора 3. Частота избирательного фильтра 2 определяется состоянием управляющих выходных сигналов блока синхронизации 7, вход которого присоединен к выходу блока управления 4. Сигнал от блока управления также управляет направлением переключения входного информационного сигнала коммутатора 3. Информационный сигнал от коммутатора 3 поступает на входы умножителей-накопителей 8. Информационные сигналы с выходов умножителей-накопителей 8 поступают на входы блока вычисления 5. Сигнал с выхода блока вычисления 5 поступает на вход индикатора 6.

В данном устройстве снижено количество фильтров гармоник за счет применения перестраиваемого избирательного фильтра. Снижение количества фильтров ведет к снижению издержек и повышению экономических показателей при производстве прибора.

Применение умножителей-накопителей приводит к повышению точности измерения, так как обеспечивает непрерывный цикл измерения, обновляется лишь текущее значение измерения.

Предлагаемое устройство позволяет измерять суммарную величину коэффициента гармоник, вносимую произвольной группой гармонических составляющих входного сигнала (например, с 3 по 5-й), не изменяя принципиальной схемы прибора. Изменяется при этом лишь алгоритм работы блока управления. Возможность произвольного измерения величины суммарного коэффициента гармоник группы гармонических составляющих расширяет область применения прибора.

Промышленное применение. Изобретение может быть с успехом применено при производстве измерительной техники, в частности при производстве измерителей качества сетей электропитания.

1. Устройство для измерения коэффициента гармоник, содержащее входное устройство, избирательный фильтр, вход которого присоединен к выходу входного устройства, блок управления, коммутатор, присоединенный управляющими входами к выходам блока управления, блок вычисления, индикатор, вход которого присоединен к выходу блока вычисления, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок синхронизации, вход которого подключен к блоку управления, избирательный фильтр выполнен перестраиваемым по частоте, причем входы управления частотой фильтра присоединены к выходу блока синхронизации, переключаемый информационный вход коммутатора присоединен к выходу избирательного фильтра, устройство содержит N+1 умножителей-накопителей, где N - количество измеряемых гармоник, входы которых присоединены к информационным выходам коммутатора, а выходы умножителей-накопителей присоединены к блоку вычисления.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входное устройство снабжено блоком автоматического выбора предела входного напряжения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что входное устройство снабжено блоком коррекции постоянной составляющей.