Способ измерения средневыпрямленного значения периодического сигнала

СОЮЗ СОВЕТСНИКСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН С 01 Ъ ;:,.";.:395уч". "РОВНЮЬйвй 1 О 1. А ИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕЯИ ЕЛЬСТВ 44326420/ 11,11.87 23.09.90 В,С,ПопоО,С.То ,Паскур 621.317.(088.8) Измер Волги ельные прео ателиянное(54)ЛЕННО НАЛА (57) Изобретение отн тельной технике и мо зовано в аппаратуре для измерения средне значения периодическ основанной на цифров налов, С целью повыш измерения сигналов,сится к иэмери т быть испольпредназначенно нно вы ого сигналаой обработкеения точност игимеющих непрерывСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСКОМУ Св СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕВЫПРЯМГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОГО СИГ ную производную, дополнительно фиксируют момент прохождения сигнала черенуль. Осуществляют выборку мгновенных значений сигнала, а затем осуществляют обработку результатов измерений на основе интерполяции значений. В устройстве, реализующемспособ, входной сигнал дискретизатором 1 преобразуется в ряд дискретныхзначений, которые поступают на обработку в вычислительный блок 3, в который также поступает информация отблока 4 выделения периода и компаратора 2, определяющего моменты перехода через нуль. Начало работы устройства задает элемент 5 запуска, который через элемент 8 задержки включаетблок 4, а с помощью генератора 9тактовых импульсов, ключа 7, счетчика 6, элемента 11 задержки осуществляет синхронизацию работы дискретизатора и получение требуемой информации вычислительным блоком 3 дляобработки по приведенному в описаниирасчетному соотношению. 2 ил,-2 о + 15 о - 1 24 2- Ы 24 ф 50 где ц; отсчеты мгновенных значений сигнала;отсчеты сигнала, предшествующие моменту времени 1: ЛОЛ 4.55 длительность интервала времени от начала отрезка1,1 до первого отсчеИзобретение относится к измерительной технике и может найти приме нение при построении аппаратуры, предназначенной для измерения средневыпрямленного значения периодичес 5 кого сигнала и основанной на цифровой обработке сигналов.Целью изобретения является повышение точности иэмеренич сигналов, имеющих непрерывную производную.Согласно способу измерения сред - невыпрямленного значения периодического сигнала производят выборки мгновенных значений сигнала с периодом, меньшим периода сигнала, измеряют период сигнала, фиксируют моменты перехода сигнала через нуль, а затем производят обработку результатов измерений, которая заключается в определении численной оценки интегра ла от сигнала на отрезке временит.е. на каждом отрезке сигнала, где он сохраняет свой знак по следующим соотношениям: та сигнала в пределах ука- занного отрезка:С - длительность интервала времени от последнего отсчетасигнала в пределах отрезкаС 1, 1 до конца отрезка;К - число отсчетов сигнала впределах отрезка ц ,ц - отсчеты мгновенных значеЬ 1 Яс йний сигнала, следующие замоментом времени 1.Повышение точности измерения достигается за счет исключения "мертвых" зон вблизи нуля при аппроксимации модуля результатов измерений, соответствующих определению средне- выпрямленного значенияНа фиг. 1 приведена структурная схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу.Устройство для реализации предлагаемого способа содержит дискрети- . затор 1, компаратор 2, вычислительный блок 3, блок 4 выделения периода, элемент 5 запуска, счетчик 6, ключ 7, элемент 8 задержки, генератор 9 тактовых импульсов, делитель 10 частоты и элемент 11 задержки, Входной зажим 12 устройства соединен с входом дискретизатора 1, через компаратор 2 - с первым управляющим входом вычислительного блока 3 и через блок 4 вьделения периода - с вторым управляющим входом вычислительного блока 3, информационный выход дискретизатора 1 соединен с первым информационным входом вычислительного блока 3, выход элемента 5 запуска соединен с входом установки в "0" счетчика 6 с управляющим входом ключаи через элемент 8 заДержки с управляющим входом блока 4 вьделения периода, выход генератора 9 тактовых импульсов через ключ 7 соединен со счетным входом счетчика 6, через делитель 10 частоты - с управляющим входом дискретизатора 1 и через элемент 11 задержки - с третьим управляющим входом вычислительного блока 3, информационный выход счетчика 6 соединен с вторым информационным входом вычислительного блока 3 выход которого является выходным зажимом 13 устройства. Устройство работает следующим образом.94437 5О15 30 35 40 5 15Начало измерения начинается с формирования на выходе элемента 5 запуска перепада напряжения. При этом обнуляется счетчик 6, через открывшийся ключ 7 импульсы высокой частоты от генератора 9 тактовых импульсов начинают поступать на входы делителя 10 частоты и счетчика 6, одновременно сигнал от элемента 5 запуска через элемент 8 задержки запускает блок 4 выделения периода, В результате в любой момент времени содержимое счетчика 6 с точностью до погрешности квантования равно длительности интервала времени от момента запуска устройства до данного момента времени. На выходе делителя 10 частоты формируется последовательность импульсов дискретизации ц 4, с периодом С(фиг. 2 г), В ответ на каждый импульс ц дискретизатор 1 производит отсчет мгновенного значения измеряемого сигнала ц (фиг. 2 а).Через время задержки элемента 11 задержки, превьпиающее длительность переходного процесса в дискретизаторе 1, импульс цч поступает в вычислительный блок 3, в котором в ответ на каждый импульс ц чпроиэводится следующая последовательность операций: считывание информации о мгновенном значении сигнала ц поступающей на его первый информационный вход, запись кодов отсчетов ц во внутренний запоминающий блок, суммирование ц, в его ячейке и увеличение его счетчика числа отсчетов И на единицу.После запуска блока 4 выделения периода он выдает на второй управляющий вход вычислительного блока 3 сигнал "Начало отсчета периода" (фиг, 2 б), По указанному сигналу вычислительный блок 3 выполняет следующую последовательность операций: обнуление своих сумматоров, а также счетчика М числа отсчетов в пределах периода; запись отсчета интервала времени с соответствующего началу отсчета периода и поступающего со счетчика 6 на второй информационный вход вычислительного блока 3, в память блока; расчет параметра о(,; выборку отсчетов длярасчета концевых поправок (в данном случае это отсчеты ц ц ц и ц:, фиг. 2 а); расчет левой концевой поправки согласно выражению (1); введение концевой поправки в свой сумматор. Далее до момента срабатываййя кдмпаратора 2 (фиг. 2 в) происходит периодический отсчет мгновенных значений сигнала в дискретиэаторе 1 и суммирование их в ячейке вычислительного блока 3,В момент срабатывания компаратора 2, соответствующий моменту времени перехода измеряемого сигнала через нулевой уровень (фиг. 2 в), последний вырабатывает сигнал "Переход через нулевой уровень" в виде короткого импульса, Данный момент времени является концом одного и началом следующего отрезка интегрирования.Далее работа устройства повторяется как описано. Б момент времени С (фиг, 2 г),соответствующий концу отсчета периода, блок 4 выделения периода вырабатывает сигнал Конец отсчета периодачто является окончанием работы поизмерению, а вычислительный блок 3по приведенному выражению производитокончательную обработку результатовизмерений,формула изобретения Способ измерения средневыпрямленного значения периодического сигнала, заключающийся в измерении периода сигнала, измерении мгновенных значений сигнала с периодом, меньшим периода сигнала, суммировании отсчетов мгновенных значений с весами, выбран- ньяи в соответствии с методом аппроксимации сигнала, и делении суммарного результата на значение периода, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения сигналов, имеющих непрерывную произ- . водную, фиксируют моменты времени начала отсчета периода и перехода сигнала через нулевой уровень, измеряют интервалы времени от начала измерения,совпадающего с моментом измерения одного иэ мгновенных значений сигнала,до зафиксированных моментов, в течениепериода сигнала выявляют отрезки времени, в пределах которых сохраняется постоянным знак сигнала, указанное взвешенное суммирование отсчетов мгновенных значений сигнала производятотдельно на каждом ранее выявленномотрезке времени, а упомянутый суммарный результат получают путем сложенияпо модулю сумм, полученных на отдель+ ц+ 242 оз 9 о(г+ 24 г 1224 ц 1 + взвешенная сумма отсчетовмгновенных значений сигналов,те, численная оценка интеграла от сигнала на отрезкевремени Т,/ъч, г= 6 г дпериод дискретизации;длительность интервала времени от момента временидо момента отсчета первогомгновенного значения сигнала ц, в пределах отрезка времени щ,лг- длительность интервала времени от момента времени с до момента отсчета последнего мгновенного значения сигнала цв пределах отрезкавременид, г. (, ;1 с - число отсчетов мгновенныхзначений сигнала в пределахотрезка времени , , й ;ц - отсчеты мгновенных значений 25 сигнала.;ц ц - отсчеты мгновенных значений-1 осигнала, предшествующие моменту времени С,ц , ц - отсчеты мгновенных значенийЬ+130 сигнала, следующие за моментом времени