Способ определения гармонических составляющих сигнала

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>949530 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 210580 (21) 2939501/18-21 с присоединением заявки ¹

151) М Кл з

G 01 R 23/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 621. 317 (088. 8) Опубликовано 070882. Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 070882. (72) Автор изобретения

В.П. Горбнль!

Красноярский политехнический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАРМОНИЧЕСКИХ СОСТАВЛЯЮЩИХ

СИГНАЛА

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения амплитуд синфаэных и квадратурных гармонических составляющих сложных электрических колебаний.

Известен способ определения гармонических составляющих сигнала, заключающийся в том, что опорные колебания формируют в виде совокупности кусочно-постоянных сигналов типа функций Уолша или Радемахера, а последующее перемножение и интегрирование анализируемого сигнала на опорные сигналы выполняют в форме определения релейной корреляционной зависимости анализируемого сигнала относительно опорного (1), Недостатками этого способа являются ограниченность его функциональных воэможностей и сложность реализации, которые обусловлены тем, что анализируемый сигнал содержит в себе опорный сигнал как реакцию некоторой контролируемой системы, на вход которой этот опорный сигнал предварительно подают в качестве тестовогс . При этом необходимо обеапечить, чтобы анализируемый сигнал не содержал нечетных гармоник, кроме первой, что достигается формированием определенным образом входного тестового сигнала.

Наиболее близким по технической сущности является способ, заключающийся в хопе .что генерируют опорный сигнал в виде последовательности импульсов единичной амплитуды, npe ð образуют сигналы перемножением их на опорную последовательность, формируют с заданными весами первую и вторую суммы сигналов, полученных перемножением, усредняют эти сумвы сигналов, в результате чего получают соответствующие величины.амплитуд сннфаэной и квадратурной гармонических составляющих (2).

Этот способ имеет значительную погрешность определения гармонических составляющих, обусловленную необходимостью выполнения в процессе измерения суммирования с противоположными знаками близких по значению величин, в результате чего происхо25 д т потеря точности.

Цель изобретения — повышение точности определения гармонических составляющих.

Эта цель достигается тем, что согласно способу определения гармо949530

30 нических составляющих. сигнала, генерируют опорные последовательности прямоугольных импульсов, перемножают сигнал на опорные последовательности, формируют с заданными весами первую и вторую суммы результатов перемно- 5 жения, усредняют эти суммы на интервале анализа, интегрируют анализируемый сигнал на интервале анализа до перемножения, а в процессе фор)мирования одной из сумм используют 10 в качестве суммируемой составляющей входной проинтегрированный сигнал.

На чертеже представлена функциональная схема устройства реалиэующе7 го предлагаемый способ.

Устройство содержит источник 1 анализируемого сигнала, блок 2 выделения периода, преобразователь 3 исследуемого сигнала в частоту, счетчик 4, преобразователь 5 кодчастота, генератор б опорных функций, управляемые делители 7 и 8, выходные сумматоры 9 и 10.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

С выхода источника 1 анализируемый сигнал поступает на блок 2 выделения периода, в котором форми- . руется сигнал, равный периоду основной гармоники анализируемого .сигнала. Этот сигнал с началом каждого периода запускает генератор б опорных функций, который на своих выходах формирует две опорные подсистемы

8- ... 1 й(1+1).,.. 8, )1и(1) где n — номер определяемой гармоники;

1 = 1,2,...,И.

Устройство позволяет определить одну из и гармоник, что достигается 40 путем соответствующего выбора значения п н последующего формирования генератором опорных функций знаковых функций соответствующих периодов, а также путем задания в делителях 7 и 8 соответствующих коэффициентов ..OL1 и Ð1 °

Например, для того чтобы отличить а от аз, на выходе блока 9 необхо- .

1 димо для а задать и = 1, а для а3 задать и З.Кроме того, в делителях

7 и 8 коэффициенты суммирования а(; и р1 должны для а., содержать,множитель и = 1, а для аз этот множитель должен быть n = 3. Если необходимо, например, одновременно получить а и а, то устройство должно содержать два соответствующих канала. Количество формируемых генератордм б функций выбирают исходя из требуемой точности получения гармонических составляю- 0 щих. Например, для точности 1В первой гармоники (n = 1) имеем

1/(2 g+ l) <.20 1или N > 2.

Одновременно с началом формирования периода T основной гармоники ин- 65 тегрируют исследуемый сигнал на интервале анализа. Для этого в устройстве имеется преобразователь. 3 исследуемого сигнала в частоту и счетчик 4. Преобразователь 3 является формирователем импульсов, частота которых пропорциональна величине входного сигнала

f =KS где f — частота импульсов;

S - амплитуда исследуемого сигнала Ю

К - коэффициент преобразования.

Таким образом, частота импульсов на выходе блока 3 является переменной величиной, пропорциональной мгновенному значению исследуемого сигнала, а величина коэффициента преобразования К выбирается в каждом конкретном случае применения по заданной точности, периоду наивысшей гармоники и ее амплитуде.

Преобразованный предлагаемым способом сигнал в виде последовательности импульсов поступает на счетчик 4, который по сигналу с выхода блока 2 выделения периода начинает счет импульсов, в результате чего на выходе счетчика 4 формируется код текущего значения, пропорционально интегралу

Э(Ца S(t) 34

Начало интегрирования t = 0 сооТветствует началу формирования перио-. да Т основной гармоники исследуемого сигнала. Текущее значение кода интеграла () поступает на преобразователь 5 код-частота, где производится преобразование значения интеграла в частоту следования импульсов на выходе преобразователя 5.

Перемножают текущее значение интеграла 7() на опорные функции с помощью управляемых делителей 7 и

8 частоты, в результате чего получают произведения . Яи(Вм) . 13(t)%%n8jjn nт

Оп(ЪМ)а

P >®8 g " Т где cLq и р, коэффициенты, соответствующие формулам (1) и (2) фп. р.(Ъи) .. с —, П (Ьм) Ф6 (-4) нас(1(+ ) - T (;")

Полученные выше выходные сигналы управляемых делителей суммируют н усредняют в сумматорах 9 и 10, в результате чего получают амплнтудЫ синфазной и квадратурной составляю949530

Формула изобретения щих гармоники анализируемого сигнала в соответствии с формулами:

Iа (11+4) 45(L1+g) 3(T) 11 Ет -0 (1;+.,)1 (т

Ф (- )"" Ф )

1Т 1=1 (Il;,„) O.

0 34)sign cd (ц, (g»

Т

Полученные соотношения (1) и (2) являются математическим обоснованием предлагаемого способа, где (i) — функция Мебиуса, которая определяется следующим образом: 20

1, если i = 1 (-1), если i = р„р, ...р... где и. (1 ) р,,р,...р,, — первые г неравных простых чисел

О, в остальном. 25

Положительный эффект предлагаемого способа состоит в повышении точности определения амплитуд гармонических составляющих анализируемого сигнала вследствие исключения необ- gp ходимости вычитания близких по значению величин как это имеет место в известном способе. Предлагаемый способ менее чувствителен к необходимости увеличения числа импульсов в опорной последовательности.

Дополнительным эффектом предлагаемого способа является повышение помехоэащищенностн, как следствие преобразование анализируемого сигнала интегрированием..Способ определения гармонических составляющих сигнала, заключающийся в том, что генерируют опорные последовательности прямоугольных импульсов, перемножают сигнал на опорные последовательности, формируют с заданными весами первую и вторую суммы результатов перемножения и усредняют эти суммы на интервале анализа, о т.л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности определения гармонических составляющих, интегрируют анализируемый сигнал на интервале анализа до перемножения, а в процессе формирования одной иэ сумм используют в.качестве суьмируе" мой составляющей входной проинтегрированный сигнал.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 664157, кл. G 05 В 23/02.

2; Авторское свидетельство СССР

Р 446073, кл. G 06 G 7/19.

949530

Составитель В. Новоселов

Редактор А. Козбриз ТехредЛ. Пекарь

Корректор Н. Король филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. р

П оектная, 4

Ти аж 717 Подписное

Заказ 5740/33 Тираж та СССР

ВНИИПИ 1 осударственного комитета С по делам изобретений и открытий

4/5

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.