Способ определения коэффициента гармоник

1582148 Изобретение относится к информа, ционно-измерительной технике и может быть использовано для оценки качества электроэнергии, качества электрических цепей, для измерения нелинейНых искажений генераторов синусоидальНых сигналов в измерительной технике, в радиотехнике, в энергетике, в проМьппленной электрохимии, в электротехНике, телемеханике, связи и т.д.Целью изобретения является повьппеНие точности и расширение диапазона Измеряемых значений коэАфициента гарМоник.ЬСущность предложенного способа Измерения коэффициента гармоник исследуемого электрического сигналаиЬ,(1) = с., ц, (й) = ,Е ц.зз.п(з.ы,С +г 1 1 где цвх Ц 2 цу1 Ц 10 заключается в следующем.Изменяют в Краз уровень исследуемого сигнала (1). В результате получают электрический сигналиЦ,И) = КХ Ц,(С) = К,Кцз 1 п.1(1 ыс + Ч,) (2)= КР(1+ г). 4 О Д = Ц 8(1 + т) +дДиГ Ц 2 + д 1112игде ц =К , ц 245 124 действующее значение сигнала Измеряют действующее значение электрического сигнала (3) на выходе режекторного Аильтра, заграждающего первую гармонику исследуемого электрического сигнала (1).Поскольку Аункция преобразования, например, циАрового вольтметра действующих значений описывается выраже- нием(8) где К - коэААициент пропорциональ 1ности (К., )1), который подают на вход режекторного Аильтра с коэффициентом передачи на частоте Г (или ю= 2 пГ ), равном К р)= О, а на остальных частотах 1 м, мК р,=1 (при х Ф 0). Электрический сигнал на выходе режекторного фильтра опишется выражениеми Ь(е) = К, Х ц, (е) = К, .Е ц .,з 1 п. (1 с)с + ф)(3)+) +дИ, (4)- действующее значение входного сигнала;- действующие значениягармоник;- крутизна преобразования; МИНБ. у- мультипликативная совкставляющая погрешности измерения;М= Л И - аддитивная составляющая погрешности измерения;то результат измерения действующего значения сигнала (3) опишется выра О жением И= ЦР(1+ ) + ав = КЯ (1+2 )Я, г(3). Измеряют уровень исследуемого 3 О сигнала (1) вК раз (к 2 Ф к). повторно измеряют действующее значениевыходного сигналаиЦ+(й) = К,Ц.= К, .Е Цз 1 п,+, );-а. (6) 35режекторного Аильтра. В результатеполучают Перестраивают центральную частоту Е, полосы задержания режекторного фильтра вниз по частоте на значение д 1 обеспечивающее пропускание всего исследуемого электрического сигнала, т.е. всех его гармонических составляющих.При этом значение центральной частоты задержания режекторного Аильтра устанавливают равным(13) и урнаяопициента ный усичных измеренийэлект ических где И ьтаты зна оль ств ующи алов (2 6 -ство, оженоср ель 1, вольтус илиифровойблок 5 и отстройс оследо атель- лосноультра дключе- торо- управ- цпфра- значерокопо рного ф 1 ка 5 по ому ока цен я йст Рабо щем. Иссл вход 1) поступаетусилителя 1,уемый сигналирокополосно при которой коэффициенты передачи первой и остальных гармоник равны между собой. Практически значение ЛГ,которое выбирают по амплитудно- частотной характеристике режекторного Фильтра, равно разности частот, при которых коэффициенты передачи режекторного Фильтра равны 1 и О соответственно.На выходе режекторного фильтра появится электрический сигналЬ оП-(с) = К, .Е П;(Е) = К, .Е. П,.зт.п.а 1(хы, .+ У;), (9) в составе которого имеются все гармонические составляющие.Измеряют действующее значение электрического сигнала (9) и, = И,8(1 +у) +ля = К,з(1 + у)н(3) (6) и (9),В отличие от известного предлный способ обеспечивает неп едственное измерение коэффициента гармник в широком диапазоне их значений.Причем измерениям подлежат толькодействующие значения выходных сигналов режекторного Фильтра. Ограничения, присущие известному способу исвязанные с необходимостью введенияпоправки в результат измерения прибольших значениях коэффициента гармоник, в предложенном способе измерениисключены, Исключение систематическипогрешностей измерения обеспечиваетповьппение точности, измерения коэффициента гармоник в широком диапазонечастот исследуемых электрическихсигналов. Вновь изменяют уровень исследуемо. го сигнала (1) в Краз, В результате на выходе режекторного Фильтра появится электрический сигнал П И)К,Е Ц; = К, ЕЦ,.з 1 пЫы,Е + 1-1 1 ф 1 Измеряют действующее значение вы1 ходного сигнала (11) режекторного Фильтра, содержащего все гармонические составляющие и измененного относительно,(1) в К раз; где П = К,Пг, - действующее значение сигнала (11). 0 значении коэффициента гармониксудят по выражению На чертеже приведена структ схема устройства, реализующего санный способ измерения коэффи гармоник где 1 - широкополос литель, 2 - реж;-:кторный фильтр цифровой вольтметр действующег чения, 4 - индикатор цифрового 4 О метра, 5 - арифметический блок отсчетно-регистрирующее устрой 7 - блок управления,Причем щирокополосньп" режекторный Фильтр 2, ц 45метр 3, арифметическии счетно-регистрирующее у соединены между собой п но. Управляющие входы пп го усилителя 1, режекто 2 и арифметического бло ны соответственно к пер му и третьему выходам б .ления. Индикатор 4 саед вым вольтметром 3 де строиства состоит в сл50 С помощью блока 7 управления на управляющий вход широкополосного усиля теля 1 подают сигнал, устанавливающий первое значение коэффициента5 передачи широкополосного усилителя 1, На управляющий вход режекторного Фтльтра 2 с второго выхода блока 7 утравления подают сигнал, устанавливающий центральную частоту полосы рдержания режекторного Фильтра 2, равную Г В результате на вход цифррвого вольтметра 3 поступает сигал (2), Действующее значение сигнагй (2) измеряют с помощью вольтметра 3, В результате получают код числа М, (5), который поступает в первый регистр памяти арифметического блока 5,Затем с помощью блока 7 управле 1 ия на управляющий вход широкополос-,ого усилителя 1 подают сигнал, усанавливающпй второе значение К фэЬАициента передачи широкополосного усилителя 1, С помощью циФрового 25 вольтметра 3 измеряют действующее значение выходного сигнала (б) реекторного фильтра 2, В результате олучают код числа И (7), который оступает во второй регистр памяти рифметического блока 5,С помощью сигнала с второго выода блока 7 управления устанавливат второе значение Г центральной Частоты задержания режекторного Фильта. В результате на вход цифрового вольтметра 3 поступает электрический игнал, описываемый выражением (9). езультат измерения М(10) действу- фего значения сигнала (9) в виде 4 О кода поступает в третий регистр памяти арифметического блока 5. Затем с помощью сигнала с первого выхода блока 7 управления устанавливают первоначальное значение К, коэффи циента передачи широкополосного усилителя 1. На выходе режекторного фильтра 2 появится новый электрический сигнал (11), С помощью цифрового вольтметра 3 измеряют действующее значение этого сигнала. Результат измерения в виде кода числа И(12) поступают в четвертый регистр памяти арифметического блока 5. Ло соответствующей команде с55 третьего выхода блока 7 управления, поступающей на управляющий вход ариф метического блока 5, осуществляется обработка результатов промежуточных измерений согласно выражению (13) ипи (14), Результат косвенного измерения коэффициента гармоник индицируется с помощью отсчетно-регистрирующего устройства 6.Обработка результатов промежуточных измерений по выражению (13) или (14) обеспечивает исключение аддитивной и мультипликативной составляющих по грешности измерения.В предложенном способе измерения повышение точности достигается за счет обеспечения информационной избыточности, полученной путем создания четырех разделенных во времени каналов преобразования исследуемого электрического сигнала с последующей обработкой результатов промежуточных измерений по определенному выражению.Расширение динамического диапазо" на измеряемых значений коэффициента гармоник обеспечено за счет исключения методической погрешности измерения, присущей прототипу. В результате отпадает необходимость и во введении поправок в результат измерения при больших значениях коэффициентов гармоник,Формула изобретенияСпособ определения коэффициента гармоник, заключающийся в изменении уровня исследуемого электрического сигнала, измерения действующих значений электрических сигналов на выходе режекторного фильтра, заграждающего первую гармонику исследуемого эпектрического сигнала, с последующей обработкой результатов промежуточных измерений по определенному выражению, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измеряемых значений коэффициента гармоник, изменяют уровень исследуемого электрического сигнала в К, раз, после измерения действующего значения электрического сигнала на выходе режекторного Фильтра, заграждающего первую гармонику исследуемого электрического сигнала, измеряют уровень исследуемого электрического сигнала в К раза (КФ К), повторно измеряют ;,ействующее значение выходного сигнала режекторного Фильтра, перестраивают центральную частоту полосы задерживания режекторного фильтра1582148 И -Ха Составитель М. КаменскийТехред ЛСердюкова Корректор О. Ципле едактор А, Маковская Тираж 558 Заказ 2087 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 вниз по частоте на значение, обеспечивающее пропускание всего исследуемого электрического сигнала, измеряют действующее значение выходногосигнала режекторного фильтра, вновь где И 1, М И и И - результаты промежуточных измерений действующих значений измеряют уровень исследуемого сигналав К, раэ и измеряют действующее значение выходного сигнала режекторногофильтра, а коэффициент гармоник Еопределяют по выражению: электрическихсигналов на выходе режекторного фильтра.