Цифровой измеритель коэффициента гар-моник

" "РяЫ".р:; Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 27.04.79 (21) 27 б 0852/18-21с присоединением заявки Йо -(23) Приоритет -Опубликовано 15083 бюллетень Йо бДата опубликования описания 17.02. 81(51)М, ),з С 01 К 23/20 осударственный комнтет СССР оо делам изобретений и открытнй(72) Авторы изобретения В.Н. МухаМетов, А.Е. Леусенко и А.Н. Морозевнч Минский радиотехнический инст(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА РАРМОН первойбычновыражеЖ (= ОС Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использОванодля измерения коэффициентагармоник.Известно устройство для измерениякоэффициента гармоник, которое содержит формирователь, умножитель частоты, ключ, аналого-цифровой преобразователь, два задатчика ортогональных Функций; два множительных уст-ройства, два счетчика, трн схемы переноса, квадратор, сумматор, устройство извлечения корня, измеритель отношения кодов и блок управления ЯНедостатками устройства являютсябольшое время вычисления коэффициента гармоник и невысокая точность засчет погрешности определения частотыи амплитуды первой гармоники,Известен также цифровой измерительнелинейных искажений, содержащий последовательно включенные ФормироЬатель,умножитель частоты, ключ, аналоГОцифровой преобразователь, информационный вход которого, подключен ко входу формирователя н является входомустройства, а управляющий вход - квыходам задатчиков ортогональных функ-,ций, выходы которых подключены к первьвл входам множительных устройств,выхрды которых через соответствующие схемы переноса подключены к первомуи второму входам квадратора, третийвход которого подключен к выходуаналого-цифрового преобразователя ивторым входам множительных устройств,а выход ко входу сумматора, выход которого подключен к входу третьей схемы переноса, блок управления, подключенный входом к выходу Формирователя,а выходом - к управляющим входам ключа, трех схем переноса, сумматора,измерителя отношения кодов, устройства извлечения корня, последовательно включенные второй сумматор и четвертая схема переноса, выход которойподключен ко входу измерителя отношения кодов, а второй вход второгосумматора соединен с выходом квадратора 2,Недостатком устройства являетсяпогрешность вычислений, обусловленапогрешностью определения периода входного сигнала.При вычислении амплитудыгармоники входного сигнала оиспользуется математическоение,А ) )Однако при неточном измерении частоты входного сигнала возникает ошибкрпределения амплитуды входного сигнала РА"-ф, величина которой зависит от величины Роо и от формы входного сигнала,5Для синусоидального сигнала(К=О)эта зависимость имеет вид5 Щ(2 Ж Аи) 22 Л 8 и 2+3(жгде Рю - относительная погрешность 10измерения частоты входногосигнала.Из приведенного соотношения видно,что при неточном определении значенияамплитуды первой гармоники в устройстве возникает погрешность вычисления К . График зависимости значенийгприведенной погрешностиУКЬК дКг20вычисления К отАа)в .виде распечаткизначенийк =Г(Ао), полученных на мини ЭВМ "Электроника 100 И" приведенна рис.З. Из графика видно, что длядостижения заданной величины К требуется обеспечить погрешность УЮнастройки устройства на частоту входного сигнала на один-два порядкаменьше, чем "К. В известных устройствах такая задача неможет быть решена для широкого частотного диапазона вхОдного сигнала при существующих требованиях к точности получения К,Цель изобретения - повышениеточности вычисления коэффициента гармоник.Цель достигается тем, что в уст-.ройство, содержащее три сумматора ипоследовательно включенные формирователь, умножитель частоты, ключ, ана-лого-цифровой преобразователь, первый квадратор, четвертый сумматор,блок деления и блок извлечения квадратного корня, при этом второй входаналого-циФрового преобразователя 45соединен с входом устройства и с входом формирователя, выход которого подключен к блоку управления, выходы которого подключены к соответствующим управляющим входам ключа, первого квад- Щратора,блока деления, блока извлечениякорня квадратного, первого, второго,третьего и четвертого сумматоров,дополнительно введены цифровой фильтр,два Ьвадратора,два масштабирующихблока, вход первого из которых соединен с выходом аналого-цифрового пре"образователя и с входом цифровогоФильтра, выход которого через последовательно соединенные второй квадратори первый сумматор подключен к одному 60из входов третьего сумматора, второйвход которого через последовательно"соединенные третий квадратор ивторой сумматор подключен к выходу пер.вого масштабирующего блока, а выход, 65 третьего сумматора через второй масштабирующий блок соединен с вторым входом блока деления, при этом управляющие входы цифрового фильтра, двухквадраторов и двух масштабирующих блоков соединены с соответствующими выходами блока управления.Масштабирующий блок представляет собой цифровое устройство умножения входного кода на постоянный коэффициент К.Цифровой фильтр представляет собойарифметическое устройство, реализующее известную зависимостьФ Фу -"Ах 4 АР 111 1-7где х - входные цифровые коды;у - выходные цифровые коды;р. - коэффициенты фильтра, определяющие вид его амплитудно-частотной характеристики;щ - порядок фильтра;номер входного (выходного) цифрового кода,и может быть выполнен по известной структуре.На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового измерителя коэффициента гармоник; на фиг. 2 - амплитудно-частотная характеристика цифрового фильтра; на Фиг. 3 - графикзависимости относительной погрешнос- .ти вычисления коэффициента гармоникот относительной погрешности измерения частоты,Устройство содержит четыре сумматора 1-4, формирователь 5, умножитель б частоты, ключ 7, аналого-цифровой преобразователь 8, три квадратора 9-11, блок 12 деления, блок 13извлечения корня квадратного, блок14 управления, цифровой фильтр 15,два масштабирукщих блока 16 и 17.Устройство функционирует следующим образом,В исходном положении элементы памяти сумматоров 1-4 находятся в нулевом состоянии. Исследуемый сигналО поступает на вход формирователя5, который вырабатывает импульсы вмоменты перехода 0 через нулевоезначение, и на второй вход аналогоцифрового преобразователя 8, Выходные импульсы Формирователя поступаютна вход умножителя б частоты следования импульсов и вход блока 14 управления. Блок 14 управления открываетключ 7 на время одного периода исследуемого сигнала. За это время черезключ 7 с выхода умножителя б частотына вход преобразователя 8 приходитМ импульсов (где И - коэффициент умножения умножителя частоты). Эти импульсы запускают преоДазователь 8 в моменты времени 1= (1=И) Коды мгновенных значеййй напряжения исследуемого сигнала с выхода преобразователя 8 поступают на вход первовходом Формирователя, выход которого подключен к блоку управления, выходы которого подключены к соответствующим управляющим входам ключа,. первого квадратора, блока деления, блока извлечения корня квадратного, первого, второго, третьего и четвертого сумматоров, о т л,и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений в него введены цифровой Фильтр, два квадрато.ра, два масштабирующих блока, вход первого из которых соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя и с входом цифрового фильтра, вы" ход которого через последовательно соединенные второй квадратор и первый сумматор подключен к одному из входов третьего сумматора, второйвход которого через последовательносоединенные третий квадратор и второйсумматор подключен к выходу первогомасштабирукщего блока, а выход третьего сумматора через второй масштабирующий блок соединен с вторым входомблока деления, при этом управляющиевходы цифрового фильтра, двух квадраторов и двух масштабирующих блоковсоединены с соответствующими выходами блока управления.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 379882, кл. 6 01 В. 23/20, 1973.15 2, Авторское свидетельство СССРУ 516969, кл. 6 01 В, 23/20, 1975.805195 ЭК= ЭК-" РК= ВК= ЭК= ВК= РК= ВК= ЭК= ВК= ВК= РК= ВК= ВК= ВК= ВК= ЭК= ЭК= ЭК= ВК= РК= ЭК= ЭК= ВК= ВК= ВК= ЭК= ВК= ВК= ВК= ВК= РК= Ое 000001 О. 000101 Ое 000201 0.000301 Ое 000401 Ое 000501 0.000601 О. 000701 О. 000801 Ое 000901 О. 001001 0.001101 0 001201 0.001301 0.001401 0.001501 0.001601 Ое 001701 О. 001 801 Ое 001901 Ое 002001 О. 002101 Ое 002201 Ое 002301 0,002401 0.002501 0.002601 О. 002701 Ое 002801 0 е 00 29 01 О. 003001 О. 003101 0.003201 0 003301 0.003401 0.003501 Ое 003601 0 003701 Ое 003801 0.003901 Ое 004001 Ое 004101 0,004201 0.004301 Ое 004401 Ое 004501 Ое 004601 Ое 004701 0.004801 Ое 004901 0.005001 ВК= РК= ВК= ВК= РК= ВК= РК= ВК= РК= РК= ВХ= ВХ= РХ= РХ= РХ= РХ= РХ= ВХ= РХ= ЭХ= ВК= ЭК= ЭК= ВК= РХ= ВХ= РХ= ЭХ= ВК= РК= ВК= РК= РХ= ЭХ= РХ= РХ= ЭХЭК: ФИГ 3 Составитель Л, МурановРедактор М. Недолуженко Техррд Н.Граб Корректор Г. Назарова Заказ 10872 66 Тираж 743 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5