Способ измерения амплитудного значения переменного напряжения

" 109 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМ ДЕТЕЛЬСТВУ быть использовано плитуд электричеменьшее периода и малых отношениизмерениях.измерения амплименного напряжефазовых сдвигах новные недостатки ются в сложности и и низкой точнособ измерения амменного напряжео заключается в ачения амплйтуды отношения изме- ения сигнала к пой синусу половины изкая пособ остатк й при воздеиствии поме(61) 1269041(71) Киевский институт инженеров гражданской авиации, им. 60-летия СССР(56) Авторское свидетельство СССРФ 1269041, кл, 6 01 В 19/04, 1985.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Использование: область измерения амплитуд электрических сигналов за время,Изобретение можетв области измерений амских сигналов за время,измеряемого сигнала, прях сигнал-шум в прямыхИзвестны способытудного значения перения, основанные наизмеряемого сигнала, Остаких способов заключапрактической реализацисти измерений,Известен также и споплитудного значения перния, сущность которогкосвенном измерении знизмеряемого сигнала какренного мгновенного знастоянной величине, равнофазового сдвига.Осневные недточность измерени меньшее периода измеряемого сигнала, при малых отношениях сигнал-шум, является усовершенствованием изобретения по авт,св. СССР М 1269041, Сущность изобретения: способ основан на введении в измерительный сигнал дополнительного фазового сдвига, равного й/2, сравнении мгновенных значений исследуемого и сдвинутого по фазе электрических сигналов, измерении в момент их равенства значения напряжения и определении амплитуды измеряемого сигнала как соотношения измеренного мгновенного значения сигнала к постоянной величине, равной синусу половины фазового сдвига. 2 ил.ховых сигналов на измеряемый сигнал, относительно невысокая помехоустойчивость при неудачном выборе фазового угла, Кроме того, при малых отношейияхсигнал-шум в этом способе теряется устойчивость измерений и результаты измерений имеют большой разброс, существенно зависящий от Ф значения выбранного фазового сдвига. ООЦель изобретения - повышение точно- С) сти и помехоустойчивость косвенных измерений амплитудного значения переменного напряжения при низких отношениях сигнал-шум в прямых измерениях, достигается за счет оптимальйого выбора фазового сдвига основного и дополнительного измерительного сигналов.Сущность изобретения заключается в том, что с целью повышения точности и помехоустойчивости косвенных измерений амплитудного значения переменного напряжения при низких отношениях сигнал-шум, в прямых измерениях в способе измерения амплитудного значения переменного напряжения, основанном на введении в него дополнительного фазового сдвига, сравнении мгновенных значений исследуемого и сдвинутого по фазе электрических сигналов, прямом измерении в момент их равенства зйачения напряжения, косвенном определении амплитуды измеряемого сигнала как отношения измеренного мгновенного значения сигнала к постоянной величине, равной синусу половины фазового сдвига, фазовый сдвиг выбирают оптимально, равным л/2,Сущность изобретения и его отличительные признаки от прототипа поясняют фиг.1, 2, Фиг.1 иллюстрирует существенные отличительные особенности выбора фазовых соотношений между основным измерительным сигналом Я 1(1) и дополнительным измерительным сигналом зг(1), получаемым задержкой основного сигнала на время ео = ф/в, где уь - сдвиг фаз между основным и дополнительным сигналом, в =2 лУТ - круговая частота сигнала, Т - период сигнала, Для наглядности фиг.1 действие помеховцх сигналов на основной и дополнительный сигналы не показано, это сделано на фиг.2.На фиг 1 по верхней шкале оси абсцисс откладывается время, по нижней - фазовые углы Ъ, Оо =в 1, где 11 - момент времени пересечения (равенства) основного и дополнительного сигналов, 8 Ь - фазовая координата точки А пересечения, исчисляемая от нуля; Ъ - фазовая координата начала (нуля) дополнительного измерительного сигнала, исчисляемая от начала (нуля) основного измерительного сигнала; Ъ /2 - фазовая координата точки А пересечения сигналов, исчисляемая от начала (нуля) дополнительного сигнала. По оси координат откладываются мгновенные значения сигналовЯф) = 0 з 1 пв 1+ 41 (1),Бг(1) - Оз 1 пМ 1- уо) + 2 (1)где 1 (1), 2 (1) е- помеховые сигналы, искажающие Яф) и Яг(1) и вызывающие систематические и случайные погрешности косвенных измерений значения амплитудц 0В прямых измерениях получают измеренное значение Ое сигналов для момента О их пересечения (фиг.1);0(11) = Оз 1 пй)11 + 1 (11) =Как и в прототипе, значение амплитуды . сигнала определяется косвенным способом через измеренное мгновенное значение сигнала 01 и фазовые координаты точки пе ресеченияз 1 п% з 1 Ъ 72) 10 Существование помеховых сигналов . 1(11), 2 (12) приводит к погрешностям измерения значения О, что, в свою очередь, порождает погрешности измерения значения 0.На фиг.2 представлены векторные диаг раммы, иллюстрирующие сущность изобретения и расположения векторов основного и дополнительного сигналов для моментов времени 1=0, (%, Яг),1=1 (Гд, Ягд). Для иллюстрации действия помех на измерения 20 в моментцпеоесечения сигналов показаны векторы Р., Ц, отображающие помеховые сигналы.Фиг.2 поясняет сущность оптимальноговыбора фазового сдвига ро =я /2. Только в 25 этом единственном случае оптимальная фазовая координата точки А пересеченияОо Д Л 3 8, =:, += + - =. - г2 2 4 4 30 дисперсия 0(Щ измеряемого значения амплитуды минимальна2 2 35 ОминЩ ----- Ф -- 2 П, з 1 п ф з 1 п -4 где а - мощность помеховых сигналов (п.г 40 - среднеквадратическое значение помехи или среднеквадратическая погрешность устройства измерения 01).При оптимальном выборе у=Ъ =,г 50 где М( , О ) - операции определения математического ожидания и дисперсии, аз = О /2, Оз - среднеквадратическое2 2 значение синусоидального сигнала.Эффект от повышения точности оценивается по величине1748077 Составитель В,Игнатоведактор Н,Горват Техред М,Моргентал Корректор Т.Па Подписноениям и открытиям при ГКНТ СССая наб 4/5 каз 2502 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изобр 113035, Москва, Ж, Раушоизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 которая показывает, во сколько раз увеличивается отношение Ьг сигнал-шум в измерениях амплитуды при оптимальном выбореЛсдвига фаз уЪ = - по сравнению с отноше 2 . 5 нием Ь 1 сигнал-шум при неоптимальном выЛборе Ъ Ф- .2Изобретение иллюстрируется следующими примерами: 101 лпри Ъ 1 =- фь =- величина2 4 р 1=3,41 1/2 1/2 8 3 п (л/8) (0,3827) 15 1 ли ри Ун 2 = 4 У =,1 б, Р 2 = 13,2,Следовательно, эффект в повышении точности и помехоустойчивости от оптимального выбора сдвига фаз является существенным,Формула изобретения Способ измерения амплитудного значения переменного напряжения по авт,св. М 1269041, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости измерений амплитудного значения переменного напряжения при низких отношениях сигнал-шум, фазовый сдвиг устанавливают равным д /2,