Способ измерения амплитудного значения переменного напряжения

ф СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 30487 А 1 119 у 19/ 1)5 6 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СА У СВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТО(71) Киевский институт иской авиации им.60-лети(56) Авторское свидетельМ 847218, кл. 0 01 К 19/Авторское свидетелМ 1269041, кл. 6 01 В 19 женеров СССРБоголюб дан тво СССР4, 1979.тво СССР04, 1985,Я АМПЛИТУДНОНОГО НАПРЯЖЕ(54) СПОСОБ И ГО ЗНАЧЕНИЯ ЕРЕНИ РЕМЕН НИЯ(57) Применение; изоб измерительной техник пользовано для измере трических сигналов наличии систематич средства измерений. ния: способ измерения ния переменного напр на введении в него до ретение относится к е и может быть исния амплитуды элекв частности при еской погрешности Сущность изобретеампл итудн ого значеяжения, основанный полнительного фаэо 00. 4 труктурная схема го предложенный ая диаграмма, поГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуды электричесгих сигналов, в частности при наличии систематической погрешности средства измерений.Цель изобретения - повышение точности измерений.На фиг.1 приведена сустройства, реализующеспособ; на фиг,2 - фазовясняющая сущность способа.Устройство, реализующее способ, содержиг фазовращатель 1, блок 2 умножеваго сдвига, сравнении мгновенных значений исследуемого и сдвинутого по фазеэлектрических сигналов, измерении в момент их равенства первого значения х 1 исс-ледуемого сигнала, определении амплитудыисследуемого сигнала путем расчета по формуле косвенного измерения, формируютвспомогательный сигнал умножением исследуемого сигнала на постоянный коэффициент гп, сравнивают мгновенные значениявспомогательного и сдвинутого по фазе сиг-налов, измеряют в момент их равенства второе значение хг исследуемого сигнала,определяют амплитуду исследуемого сигнала при оптимальном фазовом сдвиге 7 г/2по формуле А= 2 (х 2- х 1)/(и -1), где п = 3= Ч 2 з)п тг/4 Р; Р - число, большее илименьшее единицы; причем величину коэффициента гп рассчитывают по формуле гп ==щ д/4 Р, а также тем, что величину коэффициента Р принимают преимущественно равной Р = 0,70938819 или Р = 1,6939549,1 з,п.ф-лы, 2 ил,аваев00 ния, блоки 3,4 сравнения, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5; регистр памяти 6, вычислитель 7.Вход устройства соединен с входом фазовращателя 1, входом блока 2 умножения, вторым входом блока 3, входом АЦП 5. Выход фазовращателя 1 соединен с первыми входами блоков 3,4, выход блока 2 умножения соединен со вторым входом блока 4, Выходы блоков 3,4 соединены с управляющим входом АЦП 5. выход которого соединен с входом регистра памяти 6, выход которого соединен с входом вычислителя 7,г" 2 3 и +Ах, г-, л4 Р 1 О ЛГД 8 П =- 6 ЗПЕсли указанное условие не выполняет- "5 ся, то вычислитель считывает из регистра би определяет правильность последугощихрезультатов до тех пор, пока правильностьне будет установлена.Повышение точности измерения дости ается путем исклгоченил влияния систематической погрешности д измарительнойцепи на результат измерения амплитуды,Подставлял в формулу(4) значения х и .х 2 получим результат измерения амплитуды,свободный от систематической погрешно- сти Х 2 = А1 з и р(5) х 1.= АЗ 1 п о 2,8 П 0 2 - 3 П( Г 2 - Е) = О. 50 где д - систематическая погрешность измерительной цепи, В форме цифрового эквива лента запоминается в регистре б.Вычислитель 7 счиывает значения х 1, х 2 из ячеек регистра б и определяет прал.вильность значений х и х 2 путам проверки УСЛОВИЯ управляОщий выход котороо соединен с управля 30 цим входом р 8 Гистра памяти 6. лемма 8 слу 1 кит для зада.,ия ОэффиИента умнОжения Гп, Выходом устройства служит Выход Вычислителя 7,Способ осуществляется следугощим образом,Вход-Ой сигнал х 1 =. А з 1 р, где А - амплитуда; р - текущая фаза, сдвигается фазоврадателем 1 по фазе на чго Г = й /2, СигГал можат быть сдвинут по фазе как В сторону опереже 1.1, так и отставания. Одновременно входной сигнал умножается в блоке 2 на постоянный козффициент Гл, ВеИИГу ВфиВита Гп выбирагог оавной где Р - число, большее или меньш 88 единипы (Р:О 7 О ,Яв при котором Гл .= 2 Р =- 16933549, при которомгп .= 0,5),Сформированный Вспомогательный Сигнал- бго 4 ) момент их оаюСтва блок 4 Оом.О,ет сигнал раэоешения. АП 5 преобрау 8 г Гновенное з.Эчен 18 доОлнительного сигнала. Результат преобразования, РВВНЫй Кх 2 =- Аи3п р + д - А3 1 и - , -- + д4 где дсистематическая погрешность измерительной ц 8 пи, В форме цифроВОГО зквивалента запоминается В Вегистра б,1;И. УтЦЙ Сигнал .1 - . Л . "Л,; ." сравнивается с Входным в ь 1 оке 3. Ь момент их раВенства блОк,) формирует сиГнвл разрешения, АЦП 5 преобразует мгновенное значение входного сигнала, Результат преобразования равный х 1 = А з и О 2 + д = - ,- + д, (2)2 где Ь- допускаемое отклонение. Если условие выполняется, то вычислитель 7 опреде.ляет амплитуду А исследуемОГО сиГнала поформуле гА - и( х 2 - х 1), (4) К - А72 ( Ази -- +д -- у:- - д4 Р 7 р 2 Зшп- -т- - 1Погрешность д может возникать, например под воздействием факторов, определяОщих условия выполнения измерений.При отсутствии погрешности д сигналы х", и х 2 равны своим истинным значением х и х 2 соответств 8 нно При этОм где фаза р 2 определяется из условия После преобразования разности синуСОВ получм 2 сов а --зи - =О,Р Г 2,) 2Фаза р 1 для сигнала хг определяетсяиэ условия гп з 1 п р 1 = з и( р 1 - Е),Выразим р 1 через Е: л Еф 2 2 Р тогда Егп =т 9 20 3,54 находим ат рав ри от стинномутвии по зпр 1 =А- 36 В,При отсутствии погрешнот измерения амплитуды равачению резуль- инному 13,77 В.ости сигнал= 25,45+ 1,6,95 В 72 (Д вп ъ 2 3 1,5 В.из вестмплитуд где д= ого спосоы равен= 2 26 результат изм 40 ре,ия У 2 хт 5=38,1 В.ая погрешность При осител равн 38,1 - 36 36о, предложенный способ учение истинного эначемерения амплитуды при тической погрешности цепи,еалиэации способа.ь 1 обеспечивает фазоции способа,беспечивает фаза риме азовра р 2 реализ щател.ь 1 о Лв сторон на Рый сдвиг Е =рана величи пережения, ри которой торону отставания, Вы тД - 3 Л 4 Ретом величины гп настр Йа= Р.=2, при ко етом величины ивают блок ние правил Л= ф 0;05 настрае эначевают блок 2, Вь ано допускаем Этот же резул и (5) для сигналов грешности д. Следовательн обеспечивает пол ния результата из наличии система д измерительной Пример 1 р Фаэовращатеьтат получен согласно (4) х 1 и хг при наличии поние правильности результатов измерения Ь= 4 0,05,В процессе измерения в ячейки памятирегистра 6 были записаны цифровые экви валенты результатов преобразования значений сигналов хг = 15,27 В, х 1 = 26,95 В,10 Вычислитель 7 проверил выполнение условия (3) ю2695 =0567 0541 - 005Х Условие выполняется, результаты хг,х 1 правильны, Вычислитель 7 определил амплитуду согласно (4) Полученный резул значению амплитудь5 грешности А0,541 - 1 где учтена х 1 = 25,45 В; хг =Под действием погреш1830487 В процессе измерения в ячейки памяти регистра 6 были записаны цифровые эквиваленты результатов преобразования значений сигналов х 1 = 7,18 В; х 2 = 9,43 В. Вычислитель 7 проверил выполнениеусловия (3) Условие выполняется, результаты х 1,х 2 правильны.Вычислитель 7 определил амплитуду согласно (4) А -1,26 - 1 Полученный результат равен истинному значению амплитуды при отсутствии погрешности, т,екогда х 1 = х 1 = 8,48 В; ,х 2 = х = 10,73 В,При днаходим-12 В. А -1,26 -При д =-1,3 В значения сигналов равны х 1 = 8,48 - 1,3 = 7,18 В; У 235 А тп 1 т(х 2 - х ),х 2 10,73 - 1,3 = 9,43 В. Для известного способа результат измерения амплитуды равен При этом относительная погрешностьравна10,15 - 12 100 15 4 о12 Таким образом; предложенный способобеспечивает повышение точности измеред- = - = 1,31 5 1 26 + 0 05,х 1 7,18 А= 2 х 1 =2 7,18=10,15 В ний при аличии систематической погрешности измерительной цепи, Достигаемый выигрыш в точности измерений возрастает с увеличением систематической погрешно сти.Устройство, реализующее способ, обладает высокой надежностью благодаря простоте структуры и состава,10 Формула изобретения1,Способ измерения амплитудного значения переменного на и ряжения, закл ючающийся в том, что формирую дополнительное напряжение путемвведения фазовогосдвига 15 в исследуемый сигнал, сравнивают мгновенные значения исследуемого и дополнительного сигналов, измеряют в момент их равенства мгновенное значение х 1 исследуемого сигнала, определяют амплитуду исс ледуемого сигнала по расчетной формуле,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, формируют вспомогательный сигнал умножением исследуемого сигнала на постоянный коэф фициент а, сравнивают мгновенные значения вспомогательного и дополнительного сигналов, измеряют в момент их равенства мгновенное значение хр дополнительного сигнала, причем при формировании допол нительного напряжения используют фазовый сдвиг л/2, а амплитудное значение рассчитывают по формуле: Л где и =2 зи 4 Р - постоянный коэффициент, который 40 удовлетворяет условию 0Р1 или Р1,коэффициент а рассчитывают по формуле:452,Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что величину коэффициента Р принимают равной Р = 0,70938819 или Р = 1,6939549.1830487 едакт ректор С.Юско изводственно-издатель аказ 2520 ВНИИПИ Г Составитель Л.ПоповаТехред М. Моргентал Тираж Подписноерственногэ комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4 Рб комбинат "Г 1 этЕнт", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101