Устройство для измерения среднеквадратического значения напряжения

(19 В С 01 К 19/О%ЪаЗЦУРРр,О АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ рючин ий ин СССР6.06.60.ССР15,04.81 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯСРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯБЕНИЯ, содержащее первый модулятор,сигнальный вход которого соединенс входной шиной, второй модулятор,.опорный генератор, выход которогосоединен с входом возбуждения первого модулятора и через фазосдвигающийблок - с входом возбуждения второгомодулятора, выход которого подключенк первому входу сумматора, второйвход которого соединен с выходом первого модулятора, амплитудный детектор, первый вход которого соединенс выходом сумматора, а выход - с входом масштабного преобразователя,блок выборки и запоминания, к первому входу которого подключен выходмасштабного преобразователя, к второму входу - первый выход формирователя временных интервалов, второйвыход которого соединен с вторымвходом амплитудного детектора, а выход блока выборки и запоминания соединен с выходной шиной, о т л и ч аю щ е е с я тем, чо, с целью повышения точности, в него дополнительновведены счетный триггер и регулиру- фемый усилитель, при этом вход счетно- фго триггера соединен с выходом опор- фф фного генератора, а выход - с управля- Сющим входом регулирующего усилителя,сигнальный вход которого подключенк выходу амплитудного детектора, а вывыход - к сигнальному входу второго ымодулятора. СЛ1150562 0 И) Кх з 1 пйй,2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей, в него дополнительно введен блок пересчета, первый вход которого соединен с выходом опорного генераФИзобретение относится к электроизмеренням, в частности к измерительным преобразователям, и может быть использовано в приборах для измерения зФФективных значений напряжения произвольной Формы.Целью изобретения является повышение точности и расширение Функциональных возможностей.На чертеже приведена блок-схема ц устройства.Устройство для измерения средне- квадратического значения напряжения содержит первый модулятор 1, сигналь. ный вход которого соединен с входной шиной, второй модулятор 2, опорный генератор 3, выход которого соединен с входом возбуждения первого модулятора 1 и через Фазосдвигающий блок .4 с входом возбуждения второго модуля" тора 2, выход которого подключен к первому входу сумматора 5, второй. вход которого соединен. с выходом первого модулятора 1, амплитудный детектор 6, первый вход которого соединен с. выходом сумматора 5, а выход - с входом масштабного преобразователя 7, блок выборки и запоминания 8, к первому входу которого подключен выход масштабного преобразователя 7, к второму входу - первый выход Формирователя временных интер" валов 9, второй выход которого соединен с вторым входом амплитудного детектора 6, а выход блока выборки и запоминания 8 соединен с выходной шиной, В устройство дополнительно введены счетный триггер 10 и регулируемый усилитель 11. Вход счетного триггера 10 соединен с выходом опорного генератора 3, а выход - с уп 40 равляющим входом регулируемого усилителя 11, сигнальный Вход которого подключен к выходу амплитудного детора, второй - с дополнительным выходом Формирователя временных интервалов, а выход - с управляющим входом масштабного преобразователя, который выполнен на основе резисторной матрицы. 3тектора 6 а выход - к сигнальному входу второго модулятора 2.Кроме того, в устройство дополнительно введены блок пересчета 12, первый вход которого соединен с выходом опорного генератора 3, второй - с дополнительным выходом Формирователя временных интервалов 9, а выход - с управляющим входом масштаб-ного преобразователя 7, который выполнен на основе реэисторной матрицыфУстройство для измерения средне- квадратического значения напряжения работает следующим образом.Входным сигналом х(й) в нервом модуляторе 1 модулируется напряжение опорного генератора 3 (с обязательным подавлением несущей), которое затем поступает на первый вход сумматора 5. В первый момент времени око определяется как где К - коэФФициент передачи модулятора.На второй вход сумматора 5 поступает напряжение 11 амплитудного детектора 6, прошедшее через регулируемый усилитель 11, который в исходном состоянии счетного триггера 10 имеет коэФФициент усиления у. С учетом того, что напряжение опорного генератора,З, поступающее на второй модулятор 2, сдвинуто фазосдвигающим блоком 4 на 90 , а также начального сброса амплитудного детектора 6, напряжение на выходе сумматора 5 определится какО (Ф)Кх в 1 ои)+Оу соз.о 1 Кх зюцП К моменту окончания первого периода опорного колебания на выходе3 1150амплитудного детектора 6 установитсяопределенное напряжение,К началу второго периода счетныйтриггер 10 изменяет свое состояниеи устанавливает коэффициент передачирегулируемого усилителя равнымтогда по окончанию второго периодана выходе амплитудного детектора 6установится напряжение 0 тжк ятуяя ия,а состояние счетного триггера 10 изменится и коэффициент передачи поцепи обратной связи за счет изменения усиления регулируемого усилителя станет равнымЕ моменту окончайия третьего15периода иа выходе амплитудного детектора 6 установится О аК хх 2+у 2 2Далее происходит периодическое изме"яение состояний триггера 10 и чередо"вание коэффициентов передачи ти упо цепи обратной связи. Напряженияна выходе амплитудного детектора 6будут определяться следующими выражефор- вадпосле 0 периодо 3) нн где 2четного И.еличина погрешност этом случае определится5 что эта погрешрототипе, такого из слагаемых(3) от величиля выражения (1) установки коэфцепи обратной ототипе коэффибратной связи К стью А: Ка 1+5 фициента передачисвязи, Допустим, вциент передачи цепиустановлен с погреш при четном числе периодов И. в , индексы, соответствующиенапряжению х(с на четномпериоде опорной частоты;ш - индексы, соответствующиенапряжению х на нечетномпериоде опорной частоты,Сформированное таким образом напряжение амплитудного детектора 6 по ступает на масштабный преобразователь 7, выполненный в виде резисторной матрицы, коэффициент передачи коТорой зависит от значения кода, присутствующего в данный момент на выходе блока .пересчета 12, преобразующего число М, импульсов, поступивших на его вход от опорного геле 562 4ратора 3, в параллельный код, пропорциональный кодню квадратному из их числа Б., = БПосле Б периодов опорной частоты, соответствующих интервалу усреднения Т, величина которого устанавливается априорно при автономных измерениях или же задается импульсами синхронизации при включении устройства в автоматическую информационно-измерительную систему, путем изменения временных интервалов между управляющими импульсами формирователя временных интервалов 9, напряжение амплитудного детектора 6, уменьшенное в УЖ раз масштабным преорразователем 7, управляющим сигналом формирователя временных интервалов 9, передается в блок выборки и запоминания 8 для последующей обработки (аналого-цифровое преобразование, индикация, сигнал регулирования и т.п.). Напряжение, поступившее в устройство выборки и хранения ин мации 8, пропорционально среднек ратическому значению измеряемого напряжения, определенному на интервале усреднения Т, при выполнении равенства у З = 1 строго; ри отклонении от единицы с некоым приближением: Можно показать,ность ниже, чем вкак отклонение каждсумм выражений (1)ны х 2 меньше, чемпри той же точности:К где 88 (71,3 ггй озарической при со знамен- уг уе (6) числозначение геоме гресси телемыраженеделим Подставляявые значения,.погрешности- действительное вр днения;тановленное времния. Корректор Е. Составитель А. ПучковскииДыпын Техред С.Мигунова кт н 136/34ВНИИПИ113035,Подписно к Тираж 748осударственного комитета ССам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб.,4 5 Проект 3 с такой же точностью установлены",= 1 + Д и уг= 1 -й, тогда модуль отклонения Ь 1 К-го слагаемого в первом случае определится как а кх -хххх 1"-хх )1-утх 1 , (Ф) во втором случае . Ьк Йххе х-х г,т .х, уфтаф,ахЯ :х (у-х 1-ах) " хх) так как величина д является погрешностью и реально значительно меньше И единицы то ф-В )(ФЮ) и 5 гк (51 иСказанное можно оценить следующйм образом. исло усредняемых выборок чность установки 1 Я, что ует Ь = 0,01, и выборки хх. на усредняемом интерянны х = х = сопзС, тогдак(3) можно представить в ППП "Патент", г. Ужгород Для прототипа сч 0,04, Таким образом, относительная погрешность уменьшается в д"/ с = 0,04/0,005 = = 8 раз, чтосвидетельствует о повышении точности.Введение блока пересчета 12 и управляемого им масштабного преобразователя 7 приводит к тому, что напряжение на входе блока выборки и запоминания 8 в каждый момент времени пропорционально среднеквадратическому значению напряжения х(й), определенного с момента начала отсчетаЕсли частота опорного генератора 3 выше верхней частоты спектра сигнала, то можно записать В этом случае формируется "текущее" среднеквадратическое значение напряжения х, что позволяет осуществить следящий по среднеквадратическому режим работы при включении устройства в автоматическую информационно-измерительную систему, определять интервал стационарности по среднеквадратическому значению при исследовании случайных процессов, изменять время измерения с целью его уменьшения при исследовании сигналов с малым периодом повторения, что позволяет осуществлять измерения на одной и той же шкале при изменении времени усреднения без мультипликатинной погреннпети 4 ТГус