Способ измерения мгновенных значений комплексных огибающих узкополосных сигналов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик ф

/ "-" м

i fi

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 130481 (21) 3275067/18-21 (31) М. КЛ.

G 01 R 23/00 с присоединением заявки №вЂ” (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР но делам изобретений.и открытий (33) УДК 621. 317.

° 7 (088. 8) Опубликовано 301082. Бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 30.1082

В.В. Брайко, О.Л. Карасинский и С.Г. Таранов:,-(;5 ®,1

flAfNTHO

ТЕХНИЧВСКАЯ (72) Авторы изобретения

Институт электродинамики AH Украинской ССР

БИБЛИОТЕЫй. (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ

КОМПЛЕКСНЫХ ОГИБИОЩИХ УЗКОПОЛОСНЫХ

СИГНАЛОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при построении устройств для измерения комплексных огибающих, изменяющихся во времени узкополосных сигйалов, например гармоник напряжения в трехфазных сетях.

Известен способ выделения комплексной огибающей узкополосного сигнала путем синхронного детектирования. В этом способе выходной сигнал несет информацию об ортогональных .составляющих комплексной огибающей (1) .

Однако для него характерны динамические погрешности, которые в первом приближении пропорциональны скорости изменения огибающей сигнала °

Для уменьшения динамических погрефостей надо уменьшать постоянную времени фильтров, подключенных к выходам детекторов, однако это приводит к увеличению уровня пульсаций выпрямленного .напряжения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и решаемой задаче является способ безрезонаторного определения синусной (косинусной) составляющей спектра сигнала (2).

Сущность этого способа заключается в том, что измеряют усредненные за период произведения сигнала на sin

k t и cos kit по которым опреде ляются действительная и мнимая части комплексной огибающей к-ой гармоники.

Этот способ позволяет достаточно точно находить комплексные амплитуды периодических сигналов (2).

Однако прн измерении сигналов с изменяющимися во времени амплитудами появляются существенные динамические погрешности, которые пропорциональны скоростям. изменения как измеряемой к-ой гармоники, так и не измеряемых

С-Нх (Еtк) рмоник.

Цель изобретения - уменьшение динамической погрешности при измерении. комплексной огибающей изменяющегося по величине узкополосного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения мгновенных значений комплексной огибающей узкополосного сигнала, о которых судят по двум ортогональным составляющим, формируемым путем усреднения произведений узкополосного сигнала на синусоидальный,и косинусоидальный сигналы, узкопо970252

Выходные напряжения модуляторов

2 и 3 усредняются интеграторами 4 и 5 на интервале времени (-T,T), длина которого равна удвоенному периоду узкополосного сигнала V(t) .

В конце этого интервала времени

ыходные напряжения интеграторов и 5 фиксируются блоком 6 индикации, причем результат измерения привязывается по времени к середине интервала (-Т, T) .

55 лосный сигнал предварительно умножают на вспомогательный сигнал, линейно возрастающий от нуля до единицы на первом интервале, равном периоду узкополосного сигнала, и линейно убывающий на втором интервале, равном первому, а указанное усреднение производят на интервале существования вспомогательного сигнала.

На фиг.1 приведена блок-схема 10 устройства, реализующего способ измерения мгновенных значений комплексных огибающих узкополосных сигналов; на фиг.2 — временные диаграммы работы этого устройства. 15

Устройство для измерения мгновенных значений комплексной огибаю щей узкополосного сигнала содержит модуляторы 1 - 3, интеграторы 4 и 5, блок б индикации, генератор 7 квадратурных синусоидальных напряжений и генератор 8 линейно изменяющегося напряжения.

Входная шина через модулятор 1 подключена к входам модуляторов 2 и 3, выходы которых через интеграто- ры 4 и 5 соответственно соединены с блоком б индикации. Выходы генератора 7 присоединены к вторым входам модуляторов 2 и 3, а выход модулятора 8 — к второму входу модулятора 1.

Устройство работает следующим образом.

Узкополосный сигнал U(t) (фиг.2cf) поступает на вход модулятора 1, на другой вход которого поступает вспо- Ç5 могательный сигнал H(t) с выхода. генератора 8. Вспомогательный сигнал

Н(t) изменяется от 0 до 1 на интервале времени (-T, О) и от 1 до 0 на интервале времени (О, T) (фиг.2<7),40 где T — период узкополосного сигнала U (t), С выхода модулятора 1 произведение сигналов U(t) Н(t) (фиг.28) поступает на модуляторы 2 и 3, на вто- 45 рые входы которых поступают соответственно напряжения sin vent, cos (щ, где Ж =2Л(Т, с выхода генератора 1.

При этом, если входной сигнал равен сумме нескольких узкополосных сигналов, кратных по частоте - гармоник сигнала, т.е.

Ш+) = Z А„(4,)М Екц>а+У„ ) g

k=- < где A< (t) — амплитуда, („() — угол сдвига фазы к-ой гармоники сигнала, то -ые гармоники сигнала не оказывают влияния на результат измерения комплексной огибающей к-ой гармоники (к).

Способ позволяет существенно уменьшить динамические погрешности измерения комплексных огибающих.

В частном случае, при линейном из" менении амплитуд гармоник динамические погрешности полностью отсутствуют. При нелинейном изменении амп-. литуд динамическая погрешность по крайней мере на порядок меньше чем у прототипа, у которого погрешности определяются первыми производными огибающих гармоник.

Использование предлагаемого способа для измерения колебаний напряжения трехфазной сети позволяет точнее оценивать качество электроэнергии в распределительных сетях.

Формула изобретения

Способ измерения мгновенных значений комплексной огибающей узкополосных сигналов, о которых судят по двум ортогональным составляющим, формируемым путем усреднения произведений узкополосного сигнала на синусоидальный и косинусоидальный сигналы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения динамической погрешности при измерении комплексной огибающей изменяющегося .по величине узкополосного сигнала, его предварительно умножают на вспомогательный сигнал, линейно возрастающий от нуля до единицы на первом интервале,. равном периоду узкополосного сигнала, и линейно убывающий на втором интервале, равном первому, а указанное усреднение производят на интервале существования вспомогательного сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гоноровский И.С. Радиотехнические цели и сигналы. М., Сов. радио, 1977, с. 467-469.

2. Авторское свидетельство СССР

9 420943, кл. G 01 R 23/00, 1974.

970252

Составитель О. Глухарев

Редактор Н. Гришанова Техред Т.Маточка Корректор С. Шекмар

Заказ 8380/54 Тирах 717 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Укгород, ул. Нроектма, 1