Способ выделения моментов перехода через нуль переменной составляющей напряжения

(51) М,Кл. б 01 г 19/26 с присоединением заявки -гасударственный камитетСавета Министрав СССРна делам иэа 0 ретенийи отнраттий(23) Приоритет -Опубликовано 15.10.75. Бюллетень38 Дата опубликования описания 02.06.76(54) СПОСОБ ВЪДЕЛЕНИЯ МОМЕНТОВ ПЕРЕХОДА ВРЕЗ НУЛЪ ПЕРЕМЕННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ1Изобретение относится к электроизмерительной технике и может найти применение при определении параметров электрического сигнала, содержащего низкочастотную перио. дическую составляющую.Необходимость выделения моментов перехода через нуль переменной составляющей напряжения, наложенной на постоянную составляющую, отстоящих один от другого на отрезок времени, кратный полупериоду переменной составляющей, возникает при измерении напряжения с подавлением неинформативной его составляющей, измерении угла сдвига фаз, периода или частоты переменной составляющей напряжения, Точность измерения параметра электрического сигнала при этом во многом определяется точностью выделения моментов перехода переменной составляющей через нуль.Известные способы выделения моментов перехода через нуль переменной составляющей напряжения, наложенной на постоянную составляющую, отстоящих один от,другого на отрезок времени, кратный полупериоду переменной составляющей, основаны на отделении переменной составляющей от постоянной составляющей с последующей фиксацией мгновенных нулевых значений переменной составляющей.Отделение переменной составляющеи производится цепями, содержащими реактивные элементы, поэтому при отделении периодических составляющих сложной формы, особенно низкочастотных, имеющих множество перехо дов через нуль за период, неизбежны частотные (линейные) искажения, обусловленные: неравномерностью амплитудно-частотной характеристики (модуль коэффициента передачи цепи разделения неодинаков для различ ных гармонических составляющих сложногосигнала); нелинейностью фазо-частотной характеристики (фазовый угол коэффициента передачи не во всем диапазоне пропорционален частоте гармоник сложного сигнала).15 Завал амплитудно-частотной и нелинейность фазочастотной характеристики цепи разделения составляющих сложного сигнала не поддаются коррекции в области низких и инфранизких частот из-за ограничений, вно симых конечностью параметров реактивныхэлементов, необходимостью согласования цепей и требованиями к габаритам устройств.В связи с этим известные способы выделения моментов перехода через нуль переменной 25 составляющей напряжения сложной формы вобласти низких частот имеют недостаточную точность.Цель изобретения - повышение точностивыделения моментов перехода через нуль низЗо кочастотной переменной составляющей в ши 488155) О к О )д1 и3 О и с 1) и, ит ) .1., 11 я с 1 От и 1) 11 3 се основной и высших гармоник.Поставлепиая цель достигается тем, что переменную составляющую напряжения без отделения о постоянно составляющей сличают по частоте и фазе еремеи 11 ы)1, например, сииусоидяльпэ 1) еазар 51 жсппе.1, перестра пвают частоту переменного папря)кения до установления равенства или требс)о 1 ратности частот, затем в;)ящают фазу перемепп)го напряжения до сов адения во времени момептов перехода через пуль слпчяемых напряжений, коптролируя, напр)ер, впд интерфсрепциоипых фигур (фигур 11 ссажу) иа экране прибора слпчсппя, после чего фиксируют )1 Иовсппые нулевые зпачеппя иерем еппого напряжения,1-1 а фиг. 1 изображены кривая псрсчеппой составляющей пяпряжеиия Ь 1, пало)кеппая иа постоянную составляющую Е/з, кривая переменного напряжения Ьз сииусоидальпой формы и импульсы У 4, передний фронт которых соответствует моментам 1 ерехода напряжения .,гз через нуль, отстоящие один от другого на временой отрезок, равный половине периода (иллОстрируется случай при равенстве частот и гулевом сдвиге фаз сличаахых напряжений); па фиг. 2 - Итсрфереиц 1 Опиа 51 фигура, полученная иа экране прибора сличения при равенстве частот напряжений сг и багз и сдвиге фаз между ними, равном 15 электрическим градусам; иа фиг. 3 - вид интерференционной фигуры при равенстве частот и нулевом сдвиге фаз сличаемых напряжений; ия фиг, 4 - блок-."хема одного из вариантов устройства, реализующего предлагае.чый способ.Выделение моментов перехода через нуль перемеицой составляющей папряжеция, наложенной иа постоянную составляющую, отстоящих один от другого а отрезок времени, кратный полупериоду перемеппой составляю. щей, осуществляется следующим образом.Напряжение, содержащее перс)меняуО составляющую У, и постоянную состявляОщуО Уз, подается иа один вход приоора сличе. ния 1 (сз. сриг.41, предст;)вл 5 пощего собой, пя пример, электронный осциллогаф с канальным усилителем пост 05 ИНОГО токя, Ня другой вход прибора сличения 1 через фазовращатель 2 подается перемеппое цапряжепие Сl 1 гапрп)ер, сипусоидальиой формы. Выход фазовращателя 2 подключен также ко входу устройства 3 фиксации мгповегных пулевых значений иапря)кения Ьз, с выхода которого снимаются импульсы У 4, передний, фронт которых соответствует выделяемым моментам.Перестройкой частоты напряжения г,гз, снимаемого, например, с выхода звукового генератора, добиваются равенства или требуемой кратности частот, о чем судят по неподвижности интерференционпой фигуры, получаемой па экране приоора сличения 1. Затем с помощью фазовращателя 2 добиваются симметрии полученной интерференционной 51 О 15 20 25 ЗО 35 40 41)пгуры, центр сичмстрип коорой должен лежать иа пересечении кривых фигуры и пряооразуемой пя эк)япс прп отклОчеиии напряжения 1lз (с)1, фиг. 2 и фиг. 3, эта прямая и изображена пунктиром). Получение иеподвижпои симметричпоп иитерферепционио фигуры свидетельствует о равенстве или кратности частот и пулевом илп равном 180 сдвиге фаз между слпчаемымп напряжениями 11 и сгз, В эгом сл чае моменты перехода через пуль слпчае)1 х И 10;)51)кеипГ 1, отстоящие Один от другого па полупе 1)иод, совпадают во времени. Кра)ность частот контролируется в соответствии с известным правилом: опа равна Отпошеппо 1 псла кясапи 1 иитерфсрепциошой фпг, ры с горизонтальной и вертпкялыоп сторопяз 1 Ир 5)очго.ьпикя, в который вписывается фигура. Увеличение7 с кратности сл ича емых частот гг = " (где Та и Тиз - длительности периода напряженийй сг и 1)з; гг - целое число, большее единицы) повышает точность заявленного способа выделения моментов перехода через пуль. При гг ) 1 количество импульсов иапря)кения 14 иа выходе устройства 3 необходимо, делить иа число гг. Для учета сдвига фаз, возникающего из-за иеидеитичиости характеристик вхадиых цепей прибора сличения, иа оба его,входа подают одно и то же сину)соидальтгое напряжение 1)з и по шкале фазовращателя определяют поправку, изменяя фазу напряжения, подаваемого па один из входов, до получения иа экране иитерфереициальной,фигуры в виде прямой. Точная фиксация мгновенных нулевых значений перемепино напряжения сииусоидальиой формы не представляет трудности при любом зпачеици частоты.Предмет изобретенияСпособ выдсления моментов перехода через нуль переменной составляОщей напряжения, иаложепиый на постоянную составляющуо, отстоящих один от другого па отрезок времепи, кратпый полупериоду перемеипой составляющей, путем фиксации )гновениых пулевых значений напряжения, от гичаюи 1 ееся тем, что, с целью повышения точности выделения моментов перехода через нуль низкочастотной переменной составляющей в широком диапазоне амплитуд, частот и фаз ее оснований и высших гармоник, переменную составляющую напряжения без отделения от постоянной составляющей сличают по частоте и фазе с переменпым, например, синусоидальным напряжением, перестраивают частоту переменного папря)кения до установления равенства или требуемой кратности частот, затем вращают фазу переменного напряжения до совпадения во времени моментов перехода через нуль сличаемых няп;)яжеиий,4881555контролируя, например, вид интерференционных фигур па экране прибора сличения,6после чего фикспру 1 о 1 мгновенные значения переменного напряжения. илевые Состав Техре ль В. Шумайло3, Тараненко хоррсктор М. Лейзерман еман едакт Тираж 902 ПСовета Министров СССР и открытийская наб., д. 4/5 аказ 562 Изд, Ло 1907 ЦНИИПИ Государственного комитет по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рау