Циврофой измеритель действующего значения напряжения

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфеоз Сееетсннк Соцнаектнчесжна Уесаублни(22) Заявлено 01097 б (23) 2402905/18-21 (51) М. Кл. с присоедииеиием заявки Ио(23) Приоритет С 01 й 19/02 Государственный коиятет СССР ве даааи нзебветеннй ноткрытка(53) УДК 621.317.3(088,8) Дата опубликоваиия описания 231 2 ВО Р 2) Автор изобретения Ю.С. Мальцев Р 1) Заявитель.ц(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЕЙСТВУЮЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯИзобретение относится к электроиэмерительной технике и предназначе- но для использования при построении вольтметров и амперметров, реагирующих на напряжения и токи произвольной формы.Известен цифровой измеритель действующего значения напряжения, осуществляющий равномерное сравнение измеряемого напряжения с напряжениемобратной связи и предусматривающий применение в качестве блока сравнения электротеплового преобразователя с квадратичной характеристикой 1) .Недостаток известного устройства 5 заключается в значительной инерционности, поскольку для обеспечения точности измерения напряжения с искаженной формой кривой приходится использовать термопреобраэователь 20 с большой постоянной времени.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой измеритель действующего значения напряжения, содержащий 25 коммутатор, один их входов которого соединен со входом устройства, а выход через широкополосный усилитель - со входом квадратичного детектора, частотный преобразователь, вы ход которого подключен ко входу реверсивного счетчика и через частотный детектор - к другому входу коммутатора, блок отсчета, вход которого соединен с выходом реверсивногосчетчика 2).Недостаток указанного устройства также связан с существенной инерционностью, обусловленной свойствами квадратичного детектора.Цель изобретения - превышение быстродействия измерительного устройства.Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель действующего значения напряжения, содержащий коммутатор, один из входов которого соединен со входом устройства, а выход через широкополосный усилитель - со входом квадратичного детектора, частотный преобразователь, выход которого подключен ко входу реверсивного счетчика и через частотный детектор - к другому входу коммутатора, блок отсчета, вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, введены первый нелинейный элемент с характеристикой вида у= х (х) второй нелинейный элемент с характеристикой вида у = + у (х 7 и блок дифФФеренцирования, причем входы первогонелинейного элемента и блока дифференцирования подключены к выходуквадратичного детектора, выход блокадифференцирования соединен со входомвторого келинейного элемента, а выходы обоих нелинейных элементов подключены ко входу частотного преобразователя.На Фиг. 1 представлена функциональная схема предложенного цифрового измерителя действующего значениянапряжения, на фиг. 2 - временныедиаграммы, иллюстрирующие переходный процесс в устройстве при скачкообразном измерении измеряемогонапряжения.В состав измерителя (фиг.1)входят коммутатор 1, широкополосныйусилитель 2, квадратичный детектор3, блок 4 дифференцирования, нелинейный элемент 5 с характеристикойвида у = т Г(х), частотный преобразователь б, нелинейный элемент 7 схарактеристикой вида у .= х (х),частотный детектор 8, реверсивкыйсчетчик 9, цифровой блок 10 отсчета.Кроме того, ка схеме отмечены управляющий генератор 11 и делитель 12частоты, определяющий время интегрирования в блоке 10 отсчета.Работа устройства происходитследующим образом,Измеряемое напряжение Ох и напряжение О, обратной связи поочередночерез коммутатор 1 и широкополосныйусилитель 2 поступают на вход квадратичного детектора 3 (например, нанагреватель термопреобразователя),Переменная составляющая выходногонапряжения квадратичного детектора 3частоты коммутации, пропорциональная разности квадратов действующихзначений напряжения О и Оо черезблок 4 дифференцирования и нелинейный элемент 5 воздействуют на входчастотного преобразователя б, Этаже переменная составляющая через .нелинейный элемент 7 также поступаетка вход частотного преобразователяб с неподавленной начальной частотой.Нелинейный элемент 5 имеет характеристику вида у = +Мх 7, а нелинейный элемент 7 - характеристикувида у = х (х). Нелинейный элемент5 может быть выполнен, например,в ниде усилителя, который при больших сигналах на входе заходит в область насыщения, а нелинейный элемент 7 - в виде двух диодов, включенных встречно-параллельно.Частота выходного напряжения частотного преобразователя б оказываетсяпромодулированной частотой коммутации. Выходное напряжение частотногопреобразователя б поступает на частотный детектор 8, выделяющий переменное напряжение частоты коммутации, которое и используется в устройстве в качестве напряжения обратной связи Оц.Одновременно выходное частотно- модулированное напряжение частотного преобразователя б поступает на реверсивный счетчик 9, выход которого связан с блоком 10 отсчета.Повышение быстродействия предложенного измерителя по сравнению с известными устройствами объясняется следующим образом. Рассмотрим процессустановления напряжения О на входе частотного преобразователя б в случае скачкообразного изменения измеряемого напряжения О(фиг. 2). В результате такого измерения выходкой сигнал квадратичного детектора изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени, определяемой его инерционными свойствами. Для распространенных квадратичных детекторов постоянная времени весьма существенна, поэтому показания блока отсчета в известных устройствах устанавливаются не сразу после изменения напряжения Ох, а через некоторый промежуток времени с (кривая о ),Аналогичное скачкообразное изменение напряжения О в случае применекия предложенного измерителя приводиттакже к экспоненциалькому изменениювыходного сигнала квадратичного детектора. При этом на вход частотногопреобразователя б воздействуют черезнелинейный элемент 7 выходное напряжение квадратичного детектора 3 ивыходное напряжение нелинейного элемента 5, определяемое скоростью изменения выходного сигнала,квадратичного детектора 3.При больших значениях разностиЦ-О большее влияние на частотныйпр 1 еобразователь б оказывает производная выходного сигнала квадратичного детектора 3, что обеспечиваетсяприменением в цепи блока 4 дифференцирования нелинейного элемента 5,При относительно малых значенияхО- О,большее влияние на частотныйпреобразователь б оказывает сам вы-ходной сигнал квадратичного детектора 3, что обеспечивается нелинейнымэлементом 7,Подобное воздействие на частотныйпреобразователь б приводит к уменьшению времени переходного процессав предложениом измерителе до значения се(кривая б ).Формула изобретенияЦиФровой измеритель действующего значения напряжения, содержащий коммутатор, один из входов которого соединен со входом устройства, а выход через широкополосный усилитель - со входом квадратичного детектора, час-,тотный преобразователь, выход которого подключен ко входу реверсивного78978 б и,Составитель Л. МорозовРедактор Г. Волкова Техред М.Петко ХорректорО, Внл аказ 9027/4 Тирам 1019 ИПИ Государственног о делам изобретений 5, Москва, Ж, Ра Подписнокомитета СССРоткрытийуыская наб., д. 4/5 130 илиал ППП "Патент", г. Умгород, ул. Проектная, 4 счетчика и через частотный детекторк другому входу коммутатора, блокотсчета, вход которого соединен свыходом реверсивного счетчика, о тл и ч а ю щ и й с я тем,что, с цельюповьпцения быстродействия, в неговведены первый нелинейный элемент схарактеристикой вида у = х (х) , второй нелинейный элемент с характеристикой вида у = 1 Кх и блок дифференцирования, причем входы первого нелинейного элемента и блока дифференцирования подключены к выходу квадратичного детектора, выход блока дифференцирования соединен со входомвторого нелинейного элемента, авыходы обоих нелинейных элементовподключены ко входу частотного преобразователя. Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе1. Волгин Л.И, Линейные электрические преобразователи для измерительных приборов и систем, М., фСоветское радио", 1971, с. 192-193.2. Авторское свидетельство СССР У 21 б 135, кл. 6 01 й 19/02, 1967.