Амплитудно-фазовый анализаторгармоник периодических напряжений

 

Сеюэ Сееетснии

Севрталнстнчеснни

Реса ублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЗЛЬСТВУ

G 01 Н 23/16

ГвсуяврствеииыЯ квмитет

СССР

IIo 1c4IM изобретеииЯ и еткрыти Я (23) Приоритет

Опубликовано 230 381!Бюллетень Не 11

Дата опубликоеаммя описания 230381 (53) УДК 621. 317.1 (088.8) P2) Летори изобретения

В.A.Ìåäíèêîâ и Г.П.Ионин

1 !

1 ,: : 1 - -..;-„, Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени---авиационный институт им. акад. С.П.Королева (7! ) Заявитель (54) АМПЛИТУДНО-ФАЗОВЫЙ АНАЛИЗАТОР ГАРМОНИК

ПЕРИОДИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуды и фазы гармоник периодических напряжений. известен анализатор амплитуды и фазы гармоник периодических напряжении, содержащий гетеродин, фильтр нижних частот, множительное устройство, экстремальный блок и управляемый фазовращатель 51) .

Недостатком этого анализатора является ограниченная точность измерения амплитуды и Фазы гармоник напряжений, обусловленная погрешностью работы множительного устройства, при !5 подаче на его входы сигналов, значительно отличающихся друг от друга по уровню и слабом помехозащищенностью схемы, вследствие перегрузки множительного устройства напряжениями, 29 частоты которых значительно отличаются от частоты анализируемой гармоники.

Наиболее близким по техническрй сущности к предлагаемому является 2э амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений, содер-. жащий блок Формирования квадратурных сигналов, последовательно соеди ненные первый синхронный детектор и 30, первый фильтр низких частот, второй синхронный детектор и второй фильтр низких частот, блок преобразования, координат, индикатор фазы и индикатор амплитуды, выходы блока формирования квадратурных сигналов подключены к первым входам первого и второго синхронных детекторов, первый выход блока преобразования координат подключен к индикатору фазы. Кроме того, это Устройство содержит также квадратурный генератор, измерительный преобразователь вибрации, фаэометр, индикатор уровня и сумматор Г2).. однако этот анализатор не обеспечивает точности измерения амплитуды и фазы гармоник напряжений, из-за погрешности работа множительных устройств, прм подаче на нх входы сигналов, значительно отличающихся друг от друга по уровню,мэ-за слабой помехоэащищенности схемы и иэ»за перегрузки множительных устройств напряжениями, частоты которых значительно отличаются от частоты анализируемой гармоники

Цель изобретения — повьааение точности амплитудно-фазового анализатора гармоник периодических напряжений.

81567О

Указанная цель достигается тем, что в амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений, содержащий блок формирования квадратурных сигналов, последовательно соединенные первый синхронный детектор и первый фильтр низких частот, второй синхронный детектор и второй

I фильтр низких частот, блок преобразо,вания координат, индикатор фазы и . индикатор амплитуды, выходы блока Фор- мирования квадратурных сигналов под20 ватели аналог-код,первый вход устройства соединен с первым входом активного управляемого фильтра, второи вход которого подключен к выходу преобразователя частота-напряжение, вход которого соединен со вторым входом устройства и со входом блока формирования квадратурных сигналов, выход активного управляемого фильтра подключен к первому входу первого цифрового аттенюатора, выход которого соединен со вторым входом первого и второго синхронного детектора и с первым входом первого блока сравнения, ко второму входу которого подключен первый источник образцового напряжения, выход первого блока сравнения соединен со входом первого преобразователя аналогкод, выход которого подключен ко второключенык первым входам первого и второ ro си нхро н ных дет ект оро в, пер вый выход блока преобразования координат подключен к индикатору фазы, введены активный управляемый фильтр, преобразователь частота-напряжение, первый, второй и третий цифровыв аттенюаторы, первый и второй блоки сравнения,первый и второй источники образцового напряжения, первый и второй лреобраэому.входу первого цифрового аттенюатора и к первому входу индикатора амплитуды, второй вход которого соединен с выходом второго преобразователя аналог-код, с первыми входами второго и третьего цифровых аттенюаторов, ко вторым входам которых подключены выходы, соответственно, первого и второго фильтров низких частот> выходы второго и третьего цифрового аттенюатора соединены со входами блока преобразования координат, второй выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, ко второму входу которого подключен второй источник образцового напряжения, выход второго блока сравнения соединен со входом второго преобразователя ана.лог код °

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Амплитудно-фазовый анаЛизатор гармоник периодических напряжений содержит блок 1 формирования квадратурных сигналов, первый и второй синхронные детекторы 2 и 3, первый и второй фильтры 4 и 5 низких частот, блок 6

50 преобразования кординат, активный управляемый фильтр 7, преобразователь

8 частота-напряжение, первый, второй и третий цифровые аттенюаторы 9, 10, 11, первый и второи блоки 12 и 13 сравнения, первый и второй источники 14 и 15 образцового напряжения

> первый и второй преобразователи 16 и

17 аналог-код, индикатор 18 фазы и индикатор 19 амплитуды.

Амплитудно-Фазовый анализатор гармоник периодических напряжений работает следующим образом.

Исследуемое напряжение вида

U (4)= IJ. Bin(iuut +g.)

9Х „„im

1 через активный управляемыи фильтр 7 и первый цифровой аттенюатор 9 поступает на вторые (сигнальные) входы первого и второго синхронных детекторов 2 и 3. Средняя частота полосы пропускания активного управляемого Фильтра 7 определяется номером исследуемой гармоники и задается Фильтру выходным напряжением преобразователя 8 частота-напряжение, на вход которого поступает опорное напряжение Llp„ (t) с частотой исследуемои гармоники.

Полоса пропускания активного управляемого фильтра 7 одинакова для всех гармоник и составляет две декады. таким образом, активный управляемый фильтр 7 не вносит фазовых искажений в процессе измерения. На выходе первого цифрового аттенюатора 9 максимальное напря>кение сигнала поддерживается постоянным и не зависит от номера исследуемой гармоники. Это достигается эа.счет изменения коэффициента передачи первого цифрового аттенюатора 9 пропорционально напря>кению рассогласования, с выхода первого блока 12 сравнения, между значениями напряжений с выхода первого цифрового аттенюатора 9 и выхода первого источника 14 образцового напряжения.

Напряжение рассогласования в первом преобразователе 16 аналог-код иэ аналоговой формы переводится в цифровую и поступает с его выхода на второй (управляющия) вход первого .цифрового аттенюатора 9 и первый вход индикатора 19 амплитуды.

Опорное напряжение с частотой исследуемой гармоники поступает на вход блока 1 формирования квацратурных сигналов, с выходов которого на первые (управляющие) входы первого и второго синхронных детекторов 2 и 3 поступают. сигналы напря>кения тои же частоты, но сдвинутые по фазе друг относительно друга на 90 . На выходах первого и второго синхронных детекторов 2 и 3 образуются напряжения, содержащие постоянную составляющую, несущую информацию об амплитуде и фазе исследуемой гармоники, и содержащую ряд гармоник переменную

815670 составляющую, которую отфильтровывают с помощью первого и второго фильтров 4 и 5 низких частот. Таким образом, на выходах первого и второго фильтров 4 и 5 низких .частот остается лишь по одной постоянной составляющей сигнала, которые представ5 ляют собой проекции вектора (амплитуды) гармоники в прямоугольной сис° теме координат. Эти сигналы, соответственно, через второй и третий цифровые аттенюаторы 10 и 11 поступают на второй и первый входы блока 6 преобразования координат,со второго (амплитудного) выхода которого напряжение поступает на первыи вход второго блока 13 сравнения.

Цифровой сигнал с выхода второго преобразователя 17 аналог-код поступает на индикатор 19 амплитуды. С первого выхода. блока 6 преобразования координат снимается напряжение, 2() пропорциональное фазе измеряемоп гармоники

Преимуществом амплитудно-фазОвого анализатора гармоник периодических напряжении является высокая точность измерения амплитуды и фазы гармоник периодических сигналов, обусловленная стабилизацией диапазонов входных напряжений основных элементов схемы: первого и второго синхронных детекторов и блока преобразования коорйинатпрямоугольных в полярные, и уменьшением влияния гармоник, частоты которых значительно отличаются от частоты анализируемои гармоники, что позволяет сделать процесс анализа не за- З5 висящим от порядкового номера этой гармоники.

Формула изобретения

Амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений, содержащий блок формирования квадратурных сигналов, последовательно сое-45 диненные первый синхронный детектор и первый фильтр низких частот, второй синхронный детектор и второй фильтр низких частот, блок преобразования координат, индикатор фазы и индика.тор амплитуды, выходы блока формирования квадратурных сигналов подключены к первым входам первого и второго синхронных детекторов, первый выход блока преобразования. координат подключен к индикатору фазы, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности амплитудно-фазово"

ro анализатора гармоник периодических напряжений, в него введены активный управляемый фильтр, преобразователь частота-напряжение, первый, второй и третий цифровые аттенюаторы, первый и второй блоки сравнения, первый и второй источники образцового напряжения, первый и второй преобразователи аналог-код, первый вход устройства соединен с первым входом активного управляемого фильтра, второй вход которого подключен к выходу преобразователя частота-напряжение, вход которого соединен со вторым входом устройства и со входом блока формирования квадратурных сигналов, выход активного управляемого фильтра подключен к первому входу первого цифрового аттенюатора, выход которого соединен со вторым входом первого и второго синхронного детектора и с первым входом первого блока сравнения, ко второму входу которого подключен первый источник образцового напряжения, выход первого блока сравнения соединен со входом первого преобразователя аналог код, выход которого подключен ко второму входу первого цифрового аттенюатора и к первому входу индикатора амплитуды, второй вход которого соединен с выходом второго преобразователя аналог-код, с первыми входами второго и третьего цифровых аттенюаторов, ко вторым входам которых подключены выходы, соответственно, первого и второго фильтров низких частот, выходы второго и третьего цифрового аттенюатора соединены со входами блока преобразования координат, второй выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения ко второму входу которого подключен второй источник образцового напряжения, выход второго блока сравнения соединен со входом второго преобразователя аналог-код.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 321768, кл. G 01 к 2.3/16, 19.11.71.

2. Авторское свидетельство СССР

9 615364, кл. G 01 Н 1/00, 15.07.78 (прототип ).

815670

Составитель М.Пластинин

Техред А.Вабинец Корректор Н.Стец

Редактор Н.Рогулич

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул, Проектная, 4

Заказ 1030/7б Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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