Способ измерения амплитудного значенияэлектрического сигнала

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЮТИЯЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (32) Заявлено 183679 {21) 2780339/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 150781. Бюллетень Н9 26

Дата оп) бликования описания 150781

Союз Советских

Социалистических

Республик

«>847218

-фт фВ

Ъ (51)М. Кл

01 R 19/04

Государственный комите1

СССP оо дедам изобретений и открытий (5Q) УД (621. 317. .726(088.8) (72) Автор изобретения

В.Т. Кондратов

Ордена Ленина институт кибернетики,АН Украинской CCP

1 (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНОГО

ЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано в устройствах для анализа гармоник, в анализаторах амплитудночастотных характеристик и в фазочувствительных вольтметрах.

Известен способ измерения ампли— тудного значения электрического сигнала в котором число-импульсным ме1

t0 тодом определяется длительность первого полупериода по моментам перехода через нуль измеряемого напряжения с последующей фиксацией момента времени, отстоящего на 3/4 периода от начала цикла, соответствующего 15 максимуму измеряемого сигнала (1 1.

Недостаток способа — низкая точность измерения, обусловленная необходимостью измерения периода электрического сигнала по моментам его 20 перехода через нуль.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ измерения амплитудного значения электрического сигнала, основанный на сравнении двух значений амплитуд исследуемого сигнала, в котором исследуемый сигнал сдвигают по времени на заданный интервал, сравнивают сдвинутый сигнал с исследуемым по амплитуде и в момент равенства сравниваемых сигналов измеряют амплитуду сигнала, сдвинутого относительно исследуемого на интервал времени, меньший заданного (2).

Однако этот способ характеризуется недостаточной чувствительностью и точностью измерения в диапазоне инфраннзких частот, обусловленной зависимостью результата от величины интервалов временных сдвигов сигналов и необходимостью измерения их с высокой товностью по моментам перехсда через изиль.

Цедь изобретения — повышение чувствительнооти и точности измере т ния.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения амплитудного значения электрического сигнала, основанном на введении в него дополнительного фазового сдвига, суммировании сдвинутых по фазе сигналов с равными амплитудами, сравнении мгновенных значений исследуемого и сдвинутого по фазе электрических сигналов и измерении в моменты из равенства амплитуды суммарного сигнала, из исследуемого электрического сигнала вычитают сдвинутый псз

847218 фазе сигнал, в момент равенства нулю мгновенного значения амплитуды суммарного сигнала измеряют амплитуду раэностного сигнала., затем ottределяют отношение амплитуд раэностного и сумматорного сигналов, полученное напряжение функционально преобразуют последовательно по закону арктангенса и по синусоидальному закону, а о значении амплитуды исследуемого электрического сигнала судят по отношению полонины амплитуды раэностного напряжения на функцио-. нально преобраэЬванное напряжение.

На фиг. 1 показана временная диаграмма, характеризующая сущность предлагаемого способа; на фиг. 2 - блок- 1З схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

В. исследуемый электрический сигнал

0. (t) 01, sin 4ю () вводят дополнительйый фазовый сдвигЦ щ

0 (с) = 0щ sin (u)t " Fg) . (2)

Суммарный электрический сигнал равен

0 (с) = 0„(с) u (t) = 20,„25

%(- sin (ю t -, ), (3)

В момент равенства (при t = t4 ) исследуемого и сдвинутого по фазе электрических сигналов 30

Ол (с) = 0 (t) (4) определяют амплитуду суммарного сигнала (3), равную Ь

0g = 20 Sos (5)

Затем из исследуемого (1) сигнала вычитают сдвинутый по фазе электрический сигнал (2) и получают разностный сигнал (в момент равенства нулю значения амплитуды суммарного сигнала при t = t ), 40

U = 20„„s in fx и (6)

Далее определяют отношение ампли туд суммарного и разностного сигнала, а о значении амплитуды исследуе= 45 мого электрического сигнала судят по результату деления половины значения амплитуды

Устройство„ реализующее предлагаемый способ, содержит фазовращатель

1, вычитатель 2, сумматор 3, компараторы 4 и 5, одновибраторы 6 и 7, ключи 8 и 9,.запоминающие устройства 10 и 11, автоматические переключатели 12 и 13, первый делитель. 14, блок 15 управления, функциональный Щ арктангенсный преобразователь 16, функциональный синусный преобразователь 17, делитель 18 напряжения, второй делитель 19, отсчетно-регистрирующее устройство 20. 65

Входная клемма устройства через фазовращатель 1 соединена с первыми входами вычитателн 2 и сумматора

3, вторые входы которых соединены с входной клеммой, а выходы которых присоединены к первым входам компараторов 4 и 5, вторые входу которых соединены с шиной "Земля". Выходы компараторов 4 и 5 через одновибраторы 6 и 7 присоединены к цепям управления ключей 8 и 9, сигнальные входы которых соединены соответствен но с выходами сумматора 3 и вычитателя 2, а их выходы присоединены к запоминающим устройствам 10 и 11, выходы которых присоединены к соединенным между собой разноименным входам автоматических переключателей

12 и 13. Выходы автоматических переключателей 12 и 13 присоединены ко входам первого делителя 14, выход которого соединен с функциональным арктангенсным преобразователем 16, выход которого присоединен ко входу функционального синусного преобразователя 17 (синус или косинус).

С блоком 15 управления соединены цепи управления автоматических переключателей 12 и 13 и преобразователей

16 и 17. Выход функционального синусного преобразователя 17 присоединен к первому входу второго делителя 19, второй вход (вход делимого) через делитель 18 напряжения соединен с выходом сумматора 3. Отсчетнорегистрирующее устройство 20 присоединено к выходу второго делителя 19 °

Устройство работает следующим образом, Исследуемый сигнал поступает на вход фаэовращателя 1, на выходе которого в сигнал вносится фазовый сдвиг ЧХ . Сдвинутый по фазе сигнал поступает на первые входы вычитателя

2 и сумматора 3, на вторые входы которых поступает исследуемый сигнал. С выходов вычитателя 2 и сумматора 3 сигналы поступают соответственно на первые входы компараторов

4 и 5, формирующих в моменты времени и с короткие импульсы, запускающие одновибраторы 6 и 7 на время ; достаточное для запоминания суммарного и раэностного сигналов, кото- . рое осуществляется при помощи ключей 8 и 9, подключающих на время выходы сумматора 3 и вычитателя 2 ко входам запоминающих устройств 10 и 11. В зависимости от состояния автоматических переключателей 12 и

13, устанавливаемого при помощи блока 15 управления, первый делитель 14 определяет отношение амплитуд суммарного (раэностного) и раэностного (суммарного) сигналов. Результат вычисления поступает на функциональный арктангенсный преобразователь (вычислитель круговых функций) 16.

Режимы работы устройства, определяе847218 по фазе электрических сигналов и измерении в моменты их равенства амплитуды суммарного сигнала, о т л ич а ю щ и и с .я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, из исследуемого электрического сигнала вычитают сдвинутый по фазе сигнал, в момент равенства нулю мгновенного значения амплитуды суммарного сигнала измеряют амплитуду разностного сигнала, затем определяют отношение амплитуд разностного и суммарного сигналов, полученное напряжение Функционально преобразуют последовательно по закону арктангенса и по синусоидальному 5 закону, а о значении амплитуды исследуемого электрического сигнала судят по отношению половины амплиту- ды разностного напряжения на функционально преобразованное напряже2Q ние.

Формула изобретения

Способ измерения амплитудного значения электрического сигнала, основанный .на введении в него дополнительнОго фазового сдвига, суммировании сдвинутых по фазе сигналов с равными амплитудами, сравнении мгновенных значений исследуемого и сдвинутого

Составитель С. Коротков

Редактор О. Персиянцева Техред И. Рейвес Корректор,Г.Решетник

Заказ 5480/71 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений к открытий

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

Филиал ППП " Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4 алые величиной фазового сдвига 9х, устанавливаются блоком 15 управления в соответствии с выражениями (7)и. (8).. В результате преобразований на вход делителя и на его вход делимого поступают напряжения в соответствии с (7) и (8), а с выхода делителя 19 на вход отсчетно-регистрирующего устройства 20 — напряжение, равное амплитуде исследуемого сигнала. Повышение чувствительности и точности измерения в предлагаемом способе достигается эа счет измерения амплитуд суммарного и раэностного сигналов в определенные моменты

I времени, не связанные с моментамиперехода исследуемого сигнала через нуль.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

В 181731, кл. G 01 R 19/04, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 284168, кл. G 01 и 19/04, 1968 (прототип).