Одноканальное устройство сравнения гармонических составляющих двух напряжений

 

Союз Советских

Социалистических е еспублмк

О П И С А Н И Е ()661494

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 28.03.77 (21) 2467964/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) M Кл 2

G05B 1/01

G 01 R 17/10

Государственный комтет

СССР ло делам изобретений н открытий

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания 15.05.79 (53) УДК 621.52. .008.2 (088.8)(72) Авторы изобретения

А. И. Суд-Злочевский и Ю. А. Скрипник

y" прожйалейности ф ! бй .ф

Киевский технологический институт легк (71) Заявитель (54) ОДНОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЛСТВО

ДЛЯ СРАВНЕНИЯ ГАРМОНИЧЕСКИХ СОСТАВЛЯЮЩИХ

ДВУХ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для повышения точности сравнения амплитуд основных или высших гармоник двух переменных напряжений независимо от их фазовых соотношений 5

Известны одноканальные устройства для сравнения амплитуд переменных напряжений (фазонечувствительные дифференциальные индикаторы), выполненные в виде одного измерительното канала с поочередным подключением к источникам сравниваемых напряжени й111, В одноканальных устройствах усилитель напряжения выполняется избирательным, что позволяет настраиваться на требуемую гармонику сравниваемых напряжений. При неравенстве амплитуд сравниваемых гармоник избирательный усилитель усиливает модулированное по амплитуде напряжение, состоящее из коммутационных пакетов сравниваемых напряжений.

Эти устройства обладают достаточно высокой чувствительностью и широким динамическим диапазоном. В них усиливается не весь спектр модулированных колебаний, а- —— только одна из боковых частот, «а которую

2 настраивается избиральный усилитель. Амплитуда напряжения боковой частоты определяется разностью амплитуд сравниваемых напряжений, поэтому даже насыщение избирательного усилителя не вызывает потери чувствительности одноканального индикатора.

Недостатком такого индикатора являет- ся значительная зависимость результата сравнения от фазовых углов коммутируемых напряжений, так как боковые частоты в спектре пакетного напряжения возникают не только при амплитудной модуляции (разности амплитуд сравниваемых напряжений), но при фазовой модуляции (разности начальных фаз сравниваемых напряжений) .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является одноканальное устройство, содержащее периодический переключатель, входами подключенный к входным шинам, избирательный усилитель, синхронный детектор, выходом подключенный к выходному прибору, и коммутационный генератор, подключенный к управляющим входам периодического переключателя и синхронного детектора (2).

661494

Недостатком устрсйства являются ограниченный диначпческии диапазон, низкие чувствительность и точность из-за насьпцения избирательного усилителя колебаниячи несущей частоты, амплитуда которых при малой глубине модуляции (относительная разность амплитуд меньше /0) в сотни раз превышает амплитуду колебаний боковых частот, пропорциональных разности сравниваемых ам литуд.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона, повышение чувствительности и точности сравнения амплитуд гармоник переменных напряжений независимо от их фазовых соотношений.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенное устройство для сравнения гармонических составляющих двух. напряжений, содержащее периодический переключатель, избирательный усилитель, синхронный детектор, выходной прибор, коммутационный генератор, введены фазочувствительный детектор, сглаживающий и полосовой фильтры, сумматор, инвертор-ограничитель, регулируемый делитель на11ряжения, выходом подключенный через инвертор-ограничитель ко входу полосового фильтра и первому входу сумматора и непосредственно к управляющему входу фазочувствитель 1010 детектора, выход которого подключен непосредственно ко входу синхронного детектора и через сглаживающий фильтр к управляющему входу управляемого делителя напря>кения. Выход последнего подключен ко второму входу сумматора, выход которого подключен ко входу фазочувствительного детектора через изб и ра тельный у сил ител ь. В ход полосового фильтра соединен с выходом периодического переключателя.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, а на фиг. 2 — временные диаграммы поясняющие его работу.

Устройство содержит периодический переключатель 1, соединенный с входными шинами устройства, полосовой фильтр 2, инвертор-ограничитель 3, регулируемый делитель напряжения 4, сумматор 5, избирательный усилитель б, фазовый детектор 7, сгла-.. живающий фильтр 8, синхронный детектор 9, коммутационный генератор О и выходной прибор 11.

Сравниваемые напряжения Ul u Uz подаются на входные клеммы переключателя 1.

С его выхода пакеты напряжений Ul и U», следующие с частотой коммутации, подаются на вход фильтра 2, настроенного на необходимую гармоническую составляющую.

Пакеты выделенной фильтром гармонической составляющей (фиг. 2, а) одновременно воздействуют на один из входов сумматора 5 и на вход инвертора-ограничителя

3. Напряжение с выхода инвертора-ограничителя 3 подается на управляющий вход детектора 7 и на вход делителя напряжения

4, автоматически регулирующий уровень снимаемого с него напряжения, которое подается на второй вход. сумматора 5.

Таким образом, на входы сумматора 5 подаются два противофазных напря>кения.

Одно из них U (фиг. 2, а) промодулировано с частотой коммутации по амплитуде (при неравенстве амплитуд сравниваемых

1О

15 гармоник) и по фазе (при неравенстве начальных фаз сравниваемых гармоник). Второе напряжение 1 (фиг. 2, б) промодулировано по фазе как и первое, однако его амплитуда не изменяется с частотой коммутации. Амплитуда этого напряжения задается делителем напряжения 4, который автоматически управляется через фильтр 8 напряжением на выходе детектора 7.

Если амплитуда напряжения на выходе делителя начряжения . равна среднему арифда опорного напряжения, подаваемого 113 управляющий вход детектора 7 постоянна, а фаза его может изменяться с частотой коммутации (фиг. 2, б), если сравниваемые гармонические составляющие не совпадают по фазе. Благодаря этому фазовые соотношения сигнального и опорного напряжений на входах детектора 7 не зависят от фазовых

55 метическочу:;начс1111ю ачплитуд на выходе фильтра 2, т. е. Б. = ", то на выходе сумматора 5 полност1но подавляется несу1цая частота, которая не несет полезной информации о неравенстве сравниваемых напряжений. В этом случае напряжение на выходе сумматора (фиг. 2, в) содержит только боковые частоты, несущие полезную информацию о неравенстве сравниваемых гар-. моник. Напряжение на выходе суччатора в этом случае промодулировано только по фа3р. При этом его амплитуда тем меньше, чем меньше разница между амплитудами сравниваемых гармоник. Для сравнения чало отличающихся гармонических составля1ощих выходное напряжение сумматора усиливает.ся усилителем б в неооходичое число р33 без потери информации из-за насыщения этого усилителя. Так как выходное напря>кение

35 c> м матора 5 усиливает уcll IHTQ.TI б, То его выходе выделяются боковые частоты той гармонической составляющей, на которую он настроен, В случае, когда амплитуда напряжения на выходе делителя 4 нс равна среднему

4О арифметическому значению амплитуд на выходе фильтра 2, на выходе сумматора 5 происходит только частичное подавление несущей частоты. В этом случае напря>кение

Н3 выходе сумматора (фиг. 2, в) промодулировано не только Ilo фазе, но и по ачпли45 тудс. На фиг. 2 в показано напря>кение на выходе сумматора 5 для случая, когда / < 7/гт йm и

Напряжение с выхода усилителя 6 подается на сигнальный вход детектора 7, управляющий вход которого подключен к выходу инвертора-ограничителя 3. Амплиту661494 сдвигов сравниваемых напряжений. Следовательно, результат сравнения амплитуд гармонических соотношений не зависит от их фазовых соотношений.

На выходе детектора 7 выделяется огибающая частоты коммутации (фиг. 2, г).

При полном подавлении несущей частоты напря>кение на выходе детектора 7 не имеет постоянной составляющеи, а при неполном подавлении появляется постоянная составляющая. Знак этой постоянной составляющей определяется тем, больше или меньше амплитуда напряжения на выходе делителя 4, чем среднее арифметическое значение " . Переменная составляюцгая частоты коммутации напряжения на выходе IS детектора 7 как при полном, так и при неполном подавлении несущей пропорциональна только разности амплитуд сравниваемых гармонических составляющих.

Напряжен»е огибающей с выхода детектора 7 подастся на вход синхронного детектора 9, управлясчого от кочмутационного генератора 10. Г!остоянная составляющая напряжения на выходе детектора 9 (фиг. 2, д) пропорциональна разности амплитуд сравниваемых гармоник, что регистрируется выходным прибором 11.

Для авто ч ат» чес кого у» ра влс»ня делителем напряжения 4 с целью»одавлс»ия несущей, в устройстве используется информация с выхода детектора 7. При не»ол»ом подавлении несущей на выходе детектора 7

»оявлнстся постоянная составляющая определенного з»ака. Эта постоянная составляющая Bblët.ëÿåòñÿ ф»льтром 8, напряжение с вы хо lа которого управляет делителем 4 так, чтооы свести се к Ilv1lo и таким обра- 35 зом автомат»чсск»»одав»ть несущую частоту. е

Благодаря введению zn»o,ч»»тельных зве»ьсв и связей авточатически подавляются колебания несущей частоты в чодулирован- 4О ном сигнале, в результате чего избирательный усилитель ис»ользуется для усиления только информативной части сигнала.

Это позволяет значительно расширить динамический диапазон и существенно повысить чувствительность и точность сравнения амплитуд гармоник независимо от их фазовых соотношений.

Формула изобретения

Одноканальное устройство для сравнения гармонических составляющих двух напряжений, содержащее периодический переключатель, входами подключенный к входным шинам, избирательный усилитель, синхронный детектор, выходом подключенный к выходном) прибору, и коммутационный генератор, подключенный к управляющим входам периодического переключателя и синх-: ронного детектора, отличающееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона, повышения чувствительности и точности сравнения амплитуд гармоник переменных напряжений независимо от их фазовых соотношений, в него введены фазочувствительный детектор, .сглаживающий и полосовой фильтры, сумматор, инвертор-ограничитель, регулируемый делитель напряжения, выходом подключенный через инвертор-ограничитель к выходу полосового фильтр3 и первому входу сумматора и непосредственно к управляющему входу фазочувствительного детектора, выход которого подключен непосредственно ко входу синхронного детектора и через сглаживающий фильтр к управляющему входу управляемого делителя напря>кения, выходом подключенного ко второму входу сумматора, выход которого подключен ко входу фазочувствительного детектора через избирательный усилитель, причем вход полосового фильтра соединен с выходом периодического переключателя.

Источники информации, принятые во в»ив мание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 121864, кл. G 01 R 17/10, 22.Х. 1958.

2. Авторское свидетельство СССР № 119257, кл. G 01 R 17/00, 5Х11. 1958.

»»»»жь»»»»»»»» . » « »»«»ь .«. «««»1 ..". .-..»..«".«s".. «Ô . »"л:.; .» .—, ° . «»» ». 4м»»»».-.: ..., ° ». Вию Фя»»»»»ю»»»»»» 6»»»»».: «, .«, бб1494

Фиг. у

Ug д и

Со ста в и тель П. Ля гин

Редактор Л. Утехина Техред О. Луговая Корректор М. Демчик

Заказ 2467/48 Тираж 1014 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета CCCf по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П П П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4