Способ измерения параметров синусоидального напряжения и измеритель его реализующий (варианты)



Способ измерения параметров синусоидального напряжения и измеритель его реализующий (варианты)
Способ измерения параметров синусоидального напряжения и измеритель его реализующий (варианты)
Способ измерения параметров синусоидального напряжения и измеритель его реализующий (варианты)
Способ измерения параметров синусоидального напряжения и измеритель его реализующий (варианты)

 


Владельцы патента RU 2577549:

Аванесян Гарри Романович (RU)

Изобретение относится к области электрорадиоизмерений и может быть использовано при построении цифровых измерителей среднеквадратического значения синусоидальных сигналов. Технический результат, достигаемый при использовании настоящей группы изобретений, заключается в обеспечении возможности реализации относительно простых цифровых устройств. Особенностью способа и его вариантов является определение необходимого параметра синусоидального напряжения путем измерения только его мгновенного значения, выбранного строго в определенный момент времени, который зависит как от частоты исследуемого напряжения, так и от измеряемого параметра. В состав измерителя входят аналоговый компаратор, аналого-цифровой преобразователь, формирователь временных интервалов и блок усреднения. 6 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области электрорадиоизмерений и может быть использовано при построении цифровых измерителей среднеквадратического, средневыпрямленного и амплитудного значений синусоидальных сигналов.

Известен способ, который достаточно широко используется в современных цифровых измерителях [Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах/ Под общей редакцией Б.Н. Тихонова - М.: Горячая линия - Телеком, 2007, стр. 160-161, рис. 7.10], согласно которому исследуемое переменное напряжение синусоидальной формы преобразуют в постоянное, как правило, путем его двухполупериодного выпрямления, после чего полученное средневыпрямленное значение преобразуют в цифровой вид, а конечный результат представляют после перемножения цифрового кода средневыпрямленного напряжения на постоянный коэффициент, зависящий от того, какой из параметров (среднеквадратическое или амплитудное значение) следует измерить, например, для получения среднеквадратического значения средневыпрямленное умножают на .

Недостатками способа являются необходимость выполнения аналоговой операции преобразования переменного напряжения в постоянное, от точности которой зависит конечный результат, а также необходимость выполнения арифметических операций перемножения на постоянные коэффициенты. Разумеется, от аналоговой операции преобразования переменного напряжения в постоянное можно отказаться, преобразуя в цифровой код непосредственно переменное напряжение и реализовать таким образом в цифровом базисе алгоритм, непосредственно вытекающий из определений средневыпрямленного и/или среднеквадратического значений, см. например [Пат. RU 2298194. Опубл. 27.04.2007. Бюл. №12]. Однако такой подход требует выполнения еще большего количества арифметических операций, например, для получения среднеквадратического значения потребуется выполнить операции возведения в квадрат, суммирования, деления и извлечения квадратного корня.

В качестве прототипа выбран способ измерения параметров синусоидального напряжения, согласно которому для определения амплитудного значения измеряют интервал времени между двумя точками полуволны, имеющими равные значения, и далее вычисляют амплитудное или среднеквадратического значение по известной функциональной связи между измеренным временным интервалом и требуемым параметром [Пат. RU 2229138. Опубл. 20.05.2004. Бюл. №14]. Способ позволяет получать информацию о значениях исследуемого напряжения путем измерений только во временной области, исключая таким образом операцию амплитудно-цифрового преобразования напряжения. В то же время его недостатком, ограничивающим применение, является необходимость выполнения относительно сложной арифметической операции вычисления значения тригонометрической функции, связывающей измеренный временной интервал с оцениваемым напряжением. Кроме того, чувствительность способа зависит от выбора уровня, на котором измеряют временной интервал между одноименными точками, что на практике, при фиксированном уровне, приводит к ограничению реального диапазона измерений.

В состав устройства-прототипа, реализующего известный способ, входят два аналоговых компаратора, синхронизатор, измеритель временных интервалов и функциональный преобразователь. Первые входы аналоговых компараторов объединены и составляют вход устройства, второй вход первого аналогового компаратора является входом порогового уровня, второй вход второго аналогового компаратора соединен с шиной нулевого потенциала, выход первого аналогового компаратора соединен со входом синхронизатора, выход которого соединен с управляющим входом измерителя временных интервалов, информационный вход которого соединен с выходом второго аналогового компаратора, выходы измерителя временных интервалов соединены с соответствующими входами функционального преобразователя, выход которого является выходом устройства [Пат. RU 2229138. Опубл. 20.05.2004. Бюл. №14]. Недостатки устройства обусловлены недостатками способа, это прежде всего необходимость применения функционального преобразователя, служащего для вычисления значений тригонометрических функций, то есть относительная сложность реализации и ограниченный диапазон измерений.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит главным образом в упрощении реализации способа и расширении диапазона измерений.

Технический результат достигается тем, что в способе измерения параметров синусоидального напряжения, имеющего период Τ (вариант 1), согласно изобретению, в момент перехода напряжением нулевой отметки начинают отсчет заранее заданного временного интервала, в момент его окончания осуществляют выборку мгновенного значения напряжения, полученное абсолютное значение мгновенного значения напряжения является оценкой измеряемого параметра синусоидального напряжения.

Технический результат достигается также тем, что для реализации способа по варианту 1, в измеритель среднеквадратического значения синусоидального напряжения, содержащий аналоговый компаратор, первый вход которого является входом измерителя среднеквадратического значения синусоидального напряжения, согласно изобретению, введены аналого-цифровой преобразователь и формирователь временных интервалов, вход которого соединен с выходом аналогового компаратора, второй вход которого соединен шиной нулевого потенциала, выход формирователя временных интервалов соединен с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого подключен ко входу измерителя среднеквадратического значения синусоидального напряжения, выходом которого является выход аналого-цифрового преобразователя.

Технический результат достигается также тем, что в способе измерения параметров синусоидального напряжения, имеющего период Τ (вариант 2), согласно изобретению, в момент перехода напряжением нулевой отметки начинают отсчет заранее заданного временного интервала, в момент его окончания осуществляют выборку мгновенного значения напряжения, указанную процедуру повторяют n раз для n периодов с запоминанием полученных абсолютных значений мгновенных значений напряжения, для получения оценки измеряемого параметра синусоидального напряжения усредняют n абсолютных мгновенных значений.

Технический результат достигается также тем, что для реализации способа по варианту 2, в измеритель среднеквадратического значения синусоидального напряжения, содержащий аналоговый компаратор, первый вход которого является входом измерителя среднеквадратического значения синусоидального напряжения, согласно изобретению, введены аналого-цифровой преобразователь, формирователь временных интервалов и блок усреднения, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, второй вход аналогового компаратора соединен с шиной нулевого потенциала, выход измерителя временных интервалов соединен с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого подключен ко входу измерителя среднеквадратического значения синусоидального напряжения, выходом которого является выход блока усреднения.

Технический результат достигается также тем, что в способе измерения параметров синусоидального напряжения (вариант 3), согласно изобретению, определяют период Τ синусоидального напряжения, далее в момент перехода напряжением нулевой отметки начинают отсчет заранее заданного временного интервала связанного с периодом Т, в момент его окончания осуществляют выборку мгновенного значения напряжения, полученное абсолютное значение мгновенного значения напряжения является оценкой измеряемого параметра синусоидального напряжения.

Технический результат достигается также тем, что в способе измерения параметров синусоидального напряжения (вариант 4), согласно изобретению, определяют период Τ синусоидального напряжения, далее в момент перехода напряжением нулевой отметки начинают отсчет заранее заданного временного интервала связанного с периодом Т, в момент его окончания осуществляют выборку мгновенного значения напряжения, указанную процедуру повторяют n раз для η периодов с запоминанием полученных абсолютных значений мгновенных значений напряжения, для получения оценки измеряемого параметра синусоидального напряжения усредняют n абсолютных мгновенных значений.

Сущность изобретения поясняется графическим материалом. На фиг. 1 показаны временные диаграммы, поясняющие принцип измерений. На фиг. 2 представлена обобщенная функциональная схема измерителя. На фиг. 3 представлена функциональная схема одного из возможных вариантов реализации измерителя, работающего с напряжением постоянной частоты, включая функциональную схему формирователя временных интервалов, а на фиг. 4 - функциональная схема измерителя напряжения произвольной частоты, включая функциональную схему формирователя временных интервалов, рассчитанного на работу с сигналами произвольной частоты. На фиг. 5 приведены временные диаграммы, поясняющие принцип действия измерителя напряжения произвольной частоты

Временные диаграммы (фиг. 1) содержат входной a{t) синусоидальный сигнал с постоянным периодом Τ и изменяющейся амплитудой А, временные интервалы u(t) длительностью T/8 и T/4, а также короткие импульсы выборки С на выходе формирователя временных интервалов.

Функциональная схема по фиг. 2 содержит аналоговый компаратор 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, формирователь 3 временных интервалов и блок 4 усреднения, выход которого является выходом измерителя, входом a(t) которого является положительный (неинвертирующий) вход компаратора 1, отрицательный (инвертирующий) вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, выход компаратора 1 соединен со входом формирователя 3 временных интервалов, выход которого соединен с тактовым входом С АЦП 2, информационный вход DI которого объединен с положительным входом компаратора 1.

Функциональная схема по фиг. 3 содержит аналоговый компаратор 5, АЦП 6, генератор 7 тактовых импульсов, триггер 8, логический элемент И 9, счетчик 10, цифровой компаратор 11, регистры 12 и 13 с высокоимпедансным состоянием выхода, входы разрешения выхода ОЕ которых являются входами выбора режима измерений RMS и МАХ соответственно, положительный вход которого является входом a(t) измерителя, выходом которого является выход АЦП 6, информационный вход DI которого объединен с положительным входом аналогового компаратора 5, выход которого соединен с тактовым входом С триггера 8, D-вход которого является входом логической «1», а обнуляющий вход R объединен с обнуляющим входом R счетчика 10 и подключен к выходу цифрового компаратора 11, первый информационный вход которого соединен с выходом счетчика 10, счетный вход CU которого соединен с выходом элемента 2И 9, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а второй вход - с выходом триггера 8, второй информационный вход цифрового компаратора 11 соединен с выходами регистров 12, 13, а к выходу компаратора 11 подключен тактовый вход АЦП 6. Элементы 7-13 образуют формирователь временных интервалов.

Функциональная схема по фиг. 4 содержит аналоговый компаратор 14, АЦП 15, триггеры 16, 17, логические элементы 2И 18 и 3И 19, а также реверсивный счетчик 20, выход переноса обратного счета PD которого соединен с тактовым входом С АЦП 15, информационный вход DI которого объединен со входом аналогового компаратора 14, выход которого соединен с объединенными тактовыми входами С триггеров 16, 17, прямые выходы которых соединены с первыми входами элементов 2И 18 и 3И 19 соответственно, вторые входы которых являются входами тактовых импульсов CLK1 и CLK2 соответственно, третий вход элемента 3И 19 соединен с инверсным выходом триггера 16, выход элемента 2И 18 соединен со входом прямого счета CU (суммирующий вход) счетчика 20, а выход элемента 3И 19 - со входом обратного счета CD (вычитающий вход) счетчика 20, вход обнуления триггера 17 соединен с выходом переноса PD счетчика 20, а D-вход триггера 17 является входом логической единицы.

Временные диаграммы (фиг. 5) содержат входной a{t) синусоидальный сигнал с периодом Г и среднеквадратическим значением ARMS, импульсы S на выходе компаратора 14, импульсы Q1 на выходе триггера 16, счетные импульсы CU на входе прямого счета реверсивного счетчика 20, импульсы Q2 на выходе триггера 17, пакеты счетных импульсов CD на входе обратного счета реверсивного счетчика 20 и импульсы C(PD) на выходе переноса счетчика 20.

Идея заявленного способа измерения параметров синусоидального напряжения, к которым относятся среднеквадратическое значение, средневыпрямленное и амплитудное, состоит в том, что искомое значение может быть выражено через фазу синусоиды, которая остается неизменной при изменении амплитуды А. Следовательно, отсчет с началом любой полуволны временного интервала, соответствующего заданной фазе, по сути определяет момент достижения синусоидой мгновенного значения a(t), равного искомому параметру Ах. Указанное иллюстрируется графиками по фиг. 1, где показаны временные интервалы длительностью T/8 и T/4 (см. фиг. 1, б и в) и соответствующие им мгновенные значения на фиг. 1, a. Искомое значение Ax при отсчете временного интервала с дискретом Δt и длительностью nΔt (n - целое число) определяется формулой

где

- временной сдвиг, характеризующий конкретную полуволну с номером k;

k=0, 2, 4, 6, … - для положительных полуволн;

k=1, 3, 5, 7, … - для отрицательных полуволн;

Δtx - погрешность привязки временного интервала nΔt к началу полуволны.

Для измерения среднеквадратического значения ARMS синусоидального напряжения интервал nΔt задают равным T/8 (см. фиг.1,б), для измерения амплитудного А - равным T/4 (см. фиг.1,в). При измерении средневыпрямленного значения A|AVG| следует исходить из отношения , следовательно указанное значение синусоидального напряжения будет соответствовать фазе φ = arcsin (2/π), что после вычислений и выражения в долях периода T дает значение, равное T/9,1 (arcsin (2/π)≈ 0,69), то есть nΔt = T/9,1

По окончании формирования заданных временных интервалов генерируют короткий импульс С (см. фиг.1, г) передний фронт которого определяет момент выборки мгновенного значения а(t) напряжения, абсолютное значение которого в момент времени, соответствующий фазе, выбранной вышеприведенным путем, является оценкой измеряемого параметра синусоидального напряжения. Указанный импульс при схемотехнической реализации способа необходим для тактирования АЦП.

Несложно понять, что в реальных условиях измерений присутствуют помехи, приводящие к ошибкам определения искомой фазы (положения импульса выборки С). В этом случае, допуская, что ошибки распределены по нормальному закону или другому с симметричной формой, целесообразным с точки зрения снижения погрешностей является усреднение результатов измерения мгновенных значений за серию полуволн, причем усреднять можно проводя измерения не только в каждом очередном периоде, но и в каждой полуволне, увеличивая, таким образом, в 2 раза количество полученных отсчетов.

Принцип действия измерителя, показанного на фиг.2, заключается в следующем. Входной синусоидальный сигнал а(t), представляющий собой измеряемое переменное напряжение, подается одновременно на вход аналогового компаратора 1 и АЦП 2, однако АЦП 2 тактируется строго в моменты времени, соответствующие достижению а(t) заданного значения, согласно рассматриваемому способу измерений, то есть в моменты времени tφ

где

nΔt = Т/4 - при измерении амплитудного значения;

nΔt = T/8 - при измерении среднеквадратического значения;

nΔt = T/9,1 - при измерении средневыпрямленного значения. Моменты времени tφ отсчитываются в предположении, что точкой начального отсчета сигнал а{t) является нуль. Если же вести отсчет от начала полуволны, причем независимо какой, положительной или отрицательной, то моменты взятия выборок определяются окончанием интервала времени nΔt, который отсчитывается формирователем 3 от начала действия полуволны. По окончании отсчета интервала nΔt формирователь 3 вырабатывает импульс выборки, подаваемый на тактовый вход АЦП 2, в результате последний оцифровывает и запоминает отсчет напряжения а(tφ) до прихода на вход С следующего импульса. Отсчеты, полученные указанным образом, поступают в блок 4 усреднения, служащий для получения оценки искомого параметра как результата усреднения единичных измерений.

Изменение длительности формируемого временного интервала позволяет переключать измеритель в режим измерения одного из возможных параметров синусоидального напряжения Аrms, А|AVG|, А. В качестве примера на фиг.3 показана схема измерителя с раскрытым формирователем временных интервалов, в котором предусмотрена возможность управления указанными интервалами. Запуск формирователя временных интервалов осуществляется по переднему фронту импульса на выходе компаратора 5, в связи с чем триггер 8 переходит в состояние логической «1» на выходе, и через логический элемент 2И 9 на счетный вход счетчика 10 начинают поступать тактовые (счетные) импульсы, вырабатываемые генератором 7. Текущий код на выходе счетчика 10 сравнивается с помощью компаратора 11 с одним из кодов, хранящихся в регистрах 12, 13. В первом из них хранится код величины T/8, во втором - величины T/4. В зависимости от того, какой из параметров АRMS или А следует измерить, на правый по схеме вход компаратора 11 подается код T/8 (регистр 12) или Т/4 (регистр 13). Переключение осуществляется подачей на один из входов RMS или МАХ разрешающего уровня ОЕ (Output Enable), необходимого для включения выхода выбранного регистра, оставляя в высокоимпедансном состоянии выход другого. В момент равенства кодов - текущего и хранящегося в одном из регистров 12, 13 - на выходе компаратора 11 появляется скачок напряжения, который возвращает триггер 8 в исходное состояние и обнуляет счетчик 10, после чего уровень сигнала на выходе компаратора И возвращается к прежнему. Таким образом формируется короткий импульс выборки С, подаваемый на вход АЦП 6.

Необходимо отметить, что погрешность формирования временных интервалов может быть достаточно просто уменьшена путем выбора периода следования счетных импульсов Δt, кратного формируемому временному интервалу. Существенный вклад в погрешность измерений во временной области оказывает Δtx - нестабильность момента привязки начала временного интервала к моменту перехода синусоиды через нуль, что с одной стороны вызвано нестабильностью моментов срабатывания входного аналогового компаратора 5 (1), а с другой - случайным характером соотношения во времени момента перехода синусоиды через нуль и положением фронта ближайшего счетного импульса на выходе генератора 7. В частном случае погрешность определения среднеквадратического значения Ах, вызванная случайной ошибкой Δtx начала формирования временного интервала длительностью T/8, будет определяться из выражения

а относительная погрешность

Снижение погрешности ΔА достигается либо синхронизацией тактовых импульсов формирователя временных интервалов с моментом перехода синусоиды через нуль, то есть жесткой привязки фазы тактовых импульсов к нулевым значениям исследуемого напряжения, либо снижением периода Δt следования тактовых импульсов до значения, приводящего к допустимым погрешностям ΔА. В последнем случае следует исходить из того, что максимальное отклонение начала формируемого временного интервала от требуемого положения будет определяться дискретом Δt, в предположении, что задержка срабатывания цепей запуска формирователя временных интервалов пренебрежимо мала по сравнению с Δt.

К отмеченному, касающемуся погрешностей измерений, следует добавить, что поскольку способ, в вышепредставленном виде, рассчитан на работу с синусоидальным напряжением известной и постоянной частоты, то отклонение частоты от заданной безусловно приведет к ошибкам измерений. В то же время при применении способа, в частности, для контроля сетевого напряжения частотой 50 Гц со среднеквадратическим значением 220 В, допустимое существующим ГОСТом максимальное отклонение частоты на 0,4 Гц приведет к относительной ошибке определения среднеквадратического значения не более 1%.

Из приведенных описания способа и функциональных схем измерителей (см. фиг. 1-3) видна как алгоритмическая, так и структурная простота заявленных решений, легкость получения оценки выбранного параметра и, как следствие, возможность создания простого, надежного и недорогого цифрового измерителя. Единственная арифметическая операция, необходимая для усреднения результатов - это суммирование отсчетов в накапливающем сумматоре, усреднение же результатов может легко производиться без операций деления путем накапливания результатов, число которых кратно 10. Что же касается диапазона измерений, то он определяется только разрядностью применяемого АЦП.

Для применения вышерассмотренного подхода в ситуациях, когда частота синусоидального напряжения не известна, требуется предварительное ее измерение и учет полученной информации в формирователе временных интервалов. Функциональная схема такого измерителя показана на фиг. 4 (без блока усреднения). Особенностью измерителя является формирователь временных интервалов, который позволяет задавать временные интервалы, зависящие от частоты поступающего на его вход клиппированого синусоидального напряжения a(t) (см. фиг. 5). Клиппирование осуществляется в аналоговом компараторе 14, который в данной схеме целесообразно реализовать с петлей гистерезиса, и выбором нижнего порога срабатывания максимально близкого к нулю. Это необходимо для однократного срабатывания компаратора 14 при приближении синусоиды к нулю в реальных условиях воздействия помех.

Работа формирователя складывается из двух этапов, на первом осуществляется измерение периода Т, на втором - отсчет временного интервала, в частном случае, равного Т/8 (для упрощения изложения материала будем считать, что измеритель по фиг. 4 служит только для измерения среднеквадратического значения напряжения). В компараторе 14, как показано на временной диаграмме (см. фиг. 5), происходит клиппирование входного напряжения с выделением импульсов S (Signum), передние фронты которых определяют моменты перехода синусоиды через нуль. Указанные импульсы поступают на вход счетного триггера 16 (T-триггер), который работает в режиме деления на два, выделяя таким образом импульсы (выход Q1) с длительностью, равной периоду входных импульсов. Измерение длительности указанных импульсов - периода Т - осуществляется путем дискретного счета тактовых импульсов CLK1, поступающих с выхода элемента 2И 18 на вход прямого счета CU реверсивного счетчика 20. Счет заканчивается по отрицательному фронту импульса на прямом выходе (Q1) триггера 16, который (фронт) совпадает с моментом перехода синусоиды через нуль при изменении полярности с отрицательной на положительную, а появившийся при этом высокий логический уровень на инверсном выходе триггера 16 разрешает прохождение тактовых импульсов CLK2 на вход обратного счета CD реверсивного счетчика 20. При этом триггер 17 находится в состоянии высокого логического уровня на выходе (выход Q2), так как он был в это состояние переведен положительным фронтом импульса S. Таким образом запускается процесс отсчета требуемого временного интервала T/8, значение которого задается как величиной Т, так и отношением периодов тактовых импульсов CLK1 Δt1 и CLK2 Δt2, для получения временного интервала в N раз меньшего периода Т должно выполняться условие: . При измерении среднеквадратического значения N=8, амплитудного N=4 и средневыпрямленного N=9,1. По окончании обратного счета, фактически отсчета требуемого временного интервала, на выходе переноса PD счетчика 20 появляется перепад напряжений, который обнуляет триггер 17, в связи с чем прекращается подача тактовых импульсов CLK2 на вход CD счетчика 20, на выходе переноса завершается формирование короткого импульса, отстоящего от начала полуволны на время, равное T/8 (см. фиг. 5), и служащего импульсом выборки C(PD) для АЦП 15.

Из описания принципа действия формирователя временных интервалов, показанного на фиг. 4, несложно понять, что для переключения режимов измерений следует менять отношение периодов N тактовых импульсов. В частности, это может быть осуществлено путем использования одного опорного генератора тактовых импульсов, частота которого в зависимости от режима измерений уменьшается в 8 или 4 раз. При этом опорная частота используется как частота тактирования последовательности CLK2, являясь частотой, определяющей дискрет, и соответственно, точность, формирования временного интервала, а частота последовательности CLK1, уменьшенная в N раз, используется для отсчета периода исследуемого синусоидального напряжения.

1. Способ измерения среднеквадратического значения синусоидального напряжения, имеющего период Т, отличающийся тем, что в момент перехода напряжением нулевой отметки начинают отсчет временного интервала, равного T/8, в момент его окончания осуществляют выборку мгновенного значения напряжения, полученное абсолютное значение мгновенного значения напряжения является оценкой измеряемого параметра синусоидального напряжения.

2. Измеритель среднеквадратического значения синусоидального напряжения, содержащий аналоговый компаратор, первый вход которого является входом измерителя среднеквадратического значения синусоидального напряжения, отличающийся тем, что в него введены аналого-цифровой преобразователь и формирователь временных интервалов, вход которого соединен с выходом аналогового компаратора, второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, выход формирователя временных интервалов соединен с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого подключен ко входу измерителя среднеквадратического значения синусоидального напряжения, выходом которого является выход аналого-цифрового преобразователя.

3. Измеритель среднеквадратического значения синусоидального напряжения по п. 2, отличающийся тем, что формирователь временных интервалов, входящий в его состав, представляет собой устройство, на выходе которого по завершении отсчета временного интервала, равного T/8, появляется импульс окончания счета.

4. Способ измерения среднеквадратического значения синусоидального напряжения, имеющего период Т, отличающийся тем, что в момент перехода напряжением нулевой отметки начинают отсчет временного интервала, равного T/8, в момент его окончания осуществляют выборку мгновенного значения напряжения, указанную процедуру повторяют n раз для n периодов с запоминанием полученных абсолютных значений мгновенных значений напряжения, для получения оценки измеряемого параметра синусоидального напряжения усредняют n абсолютных мгновенных значений.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что отсчет временного интервала, равного T/8, осуществляют во время действия положительной полуволны.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что отсчет временного интервала, равного T/8, осуществляют во время действия отрицательной полуволны.

7. Способ по п. 4, отличающийся тем, что отсчет временного интервала, равного T/8, осуществляют во время действия как положительной, так и отрицательной полуволн.

8. Измеритель среднеквадратического значения синусоидального напряжения, содержащий аналоговый компаратор, первый вход которого является входом измерителя среднеквадратического значения синусоидального напряжения, отличающийся тем, что в него введены аналого-цифровой преобразователь, формирователь временных интервалов и блок усреднения, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, второй вход аналогового компаратора соединен с шиной нулевого потенциала, выход измерителя временных интервалов соединен с тактовым входом аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого подключен ко входу измерителя среднеквадратического значения синусоидального напряжения, выходом которого является выход блока усреднения.

9. Измеритель среднеквадратического значения синусоидального напряжения по п. 8, отличающийся тем, что формирователь временных интервалов, входящий в его состав, представляет собой устройство, на выходе которого по завершении отсчета временного интервала, равного T/8, появляется импульс окончания счета.

10. Способ измерения среднеквадратического значения синусоидального напряжения, отличающийся тем, что определяют период Т синусоидального напряжения, далее в момент перехода напряжением нулевой отметки начинают отсчет временного интервала T/8, в момент его окончания осуществляют выборку мгновенного значения напряжения, полученное абсолютное значение мгновенного значения напряжения является оценкой измеряемого параметра синусоидального напряжения.

11. Способ измерения среднеквадратического значения синусоидального напряжения, отличающийся тем, что определяют период Т синусоидального напряжения, далее в момент перехода напряжением нулевой отметки начинают отсчет временного интервала T/8, в момент его окончания осуществляют выборку мгновенного значения напряжения, указанную процедуру повторяют n раз для n периодов с запоминанием полученных абсолютных значений мгновенных значений напряжения, для получения оценки измеряемого параметра синусоидального напряжения усредняют n абсолютных мгновенных значений.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство содержит первый измерительный резистор (1), подсоединенный между входом (2) измерения напряжения и общей точкой (5), и второй измерительный резистор (3), подсоединенный между общей точкой (5) и базовым электрическим заземлением (4).

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения действующего значения напряжения в электрических сетях переменного тока. .

Изобретение относится к области электрорадиоизмерений. .

Изобретение относится к электронике. .

Изобретение относится к электрорадиоизмерениям, а именно к измерениям постоянной составляющей гармонического сигнала. .

Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к измерению больших постоянных токов пакета шин. .

Изобретение относится к области электрорадиоизмерений и может быть использовано при построении цифровых измерителей среднеквадратических значений синусоидальных сигналов. Технический результат, достигаемый при использовании настоящей группы изобретений, заключается в обеспечении возможности реализации относительно простых цифровых устройств с широким диапазоном измеряемых значений. Особенностью способа и его вариантов является определение необходимого параметра синусоидального напряжения путем измерения только его мгновенного значения, выбранного строго в определенный момент времени, который зависит как от частоты исследуемого напряжения, так и от измеряемого параметра. Например, в моменты времени и , когда модуль мгновенного значения синусоидального сигнала будет равен его среднеквадратическому значению URMS. Основными функциональными блоками устройства, реализующего способ, являются формирователь импульсов, измеритель периода, формирователь временных интервалов, компаратор двоичных кодов, аналого-цифровой преобразователь и блок усреднения. 10 н.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх