Измеритель напряжения произвольной формы

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик о 1966888 ф//а. - ,(6 ЦДополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 02.03.81 (21) .3256389/18-21 151 М. Кп.зН 03 К 13/02 С 01 К 19/25 с присоединением заявки Нов Государственный номитет ССС,Р ио делам изобретений и отнрытийДата опубликования описания 151082Ф60 фзбн В,М,Дерябин и В,П.Комлев"478 ИГ 1 т 0(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ Изобретение относится к измери= тельной технике и может быть использовано для измерения скользящих среднеквадратического или средневыпрямпенного значений н 8 лряжения произвольной форьы.Известен цифровой интегрирующий вольтметр, предназначенный для измерения интегральных характеристик периодических напряжений, содержащий .тактовый генератор, соединенный с генератором опорного пилообразного напряжения, выход которого соединен с одним из входов устройства сравненйя и через усилитель-ограничитель. с одним иэ входов логическогб блока, другие входы которого связаны с выходами эадатчика рода работы и устройства сравнения, другой вход которого соединен с источником измеряемого напряжения, а выходы логического блока связаны с последовательно соединенными реверсивным счетчиком и отсчетным устройством, генератор случайных стробирукдцщ импульсов, выход которого:подключен к стробируемому входу устройства сравнения, .к входам логического блока и стабилизатора математического ожидания, выход последнего подключен к входу управления генератора случайных стробирующих импульсов 1 11.Недостатком вольтметра являетсято, что он не позволяет измерять среднеквадратическое значение напряжения,изменять время усреднения, а крометого, фактическое значение интегральной характеристики периодическогосигнала измеряется только в моментокончания интервала усреднения и напротяжении всего последующего интер-вала усреднения считается постоянным.При большом времени усреднения этоприводит к тому, что нельзя непре 15 рывно контролировать динамику изменения интегральной характеристикисигнала,Известно устройство для определения совмещенной электрической нагрузки предприятия, осуществляющее измерение скользящего среднего значениясигнала и содержащее датчики расходаэлектроэнергии, выходы которых включены на вход блока приема информации,25 выход которого подключен на входблока магнитной записи, счетчик текущей, усредненной наг узки, связанныйс регистратором, распределительнуюсхему, один вход которой соединен сЗО выходом блока приема информации,другой - с выходом блока магнитной записи, а выход - со счетным входом счетчика текущей нагрузки, и блок управления, осущестьоций синхронизацию. элементов схемы 12Недостатком этого устройства яв ляется то, что оно не позволяет измерять среднеквадратическое значение входного сигнала, а также наличие движущихся частей (лентопротяжного механйзма), необходимость изменениярасстояния между магнитными головками записи и считывания или изменения длины ленты при необходимости Изменения интервала усреднения, зависимость точности измерения от величиныинтервала усреднения. 10 Наиболее близким к предложенному по технической сущности является измеритель напряжения произвольной Формы, содержащий линейный детектор, выход которого соединен с первым входом устройства сравнения, второй и третий входы которого подключены к выходам генераторов случайных последовательноотей, синхронизируемых генератором тактовых импульсов, ключ, счетчик. импульсов и индикатор СЗ.Недостатком этого вольтметра является то, что фактическое значение интегральной характеристики измеря- З 0 емого сигнала определяется только в момент окончания интервала усреднения и на протяжении всего последующего интервала усреднения считается постоянным. При большом времени ус реднения это приводит к тому, что нельзя непрерывно контролировать динамику изменения интегральной характеристики сигнала . Кроме того, непостоянство общего количества сра внений за интервал усреднения не розволяет зафиксировать отношение максимально возможного значения амплитуд случайных импульсов к общему количеству сравнений равным единице, 4 чтобы считывать средневыпрямленное значение сигнала непосредственно с одного индикатора.Цель изобретения - получениескользящего среднеквадратического значения напряжения.Цель достигается тем, что в измерителе напряжения произвольной Форьы, содержащем линейный детектор, выход которого соединен с первым входом устройства, сравнения, второй и третий входы которого подключены к выходам генераторов случаййых последовательностей, синхронизируеьых генератором тактовых импульсов, ключ, счетчик импульсов и индикатор, между 60 выходом устройства сравнения и первым входом ключа включено оперативное запоминающее устройство со счетчиком адреса, между выходом счетчика импульсов и входом индикатора вклю 5чено вычислительное устройство, счетчик импульсов выполнен реверсивным, причем суммирующий вход его соединен с выходом устройства сравнения, а вычитающий - с выходом ключа, прямой выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика адреса, вторым входом ключа, тактовым входом вычислительного устройства и входом разрешения чтения оперативного запоминающего устройства, а вход разрешения записи последнего подключен к инверсному выходу генератора тактовых импульсов.На чертеже приведена блок-схема устройства.Устройство содержит линейный детектор 1, устройство сравнения 2, оперативное запоминающее устройство 3, счетчик адреса 4, ключ 5, счетчик импульсов 6, индикатор 7, генератор тактовых импульсов 8, генераторы случайных последовательностей 9 и 10, в состав которых входят ге нераторы случайных однополярных процессов 11 и 12 и ключи 13 и 14, вычислительное устройство 15. Входом устройства является вход линейного детектора 1, а выходом в индикатор 7.В устройстве абсолютная величина измеряемого напряжения0(С)( сравнивается с двумя синхронными последовательностями периодических импульсов Х раз в течение интервала усреднения Т. Амплитуды импульсов имеют равномерный закон распрецеления вероятностей, Количество сравнений щ, в которых амплитуды обоих импульсов не превышают мгновенного значения измеряемого напряжения, пропорционально квадрату среднеквадратического значения измеряемого напряжения произвольной форьн.Скользящее среднеквадратическое значение напряжения есть результат усреднения квадратов мгновенных значений измеряемого напряжения 0(С) за достаточно большое время Т и определяется по О / - Яе: ь-тде С - текущееТ - интервал Применяя ме спытаний для апишем время,усреднения.од статистическиычисления интегр- число импульсов,поступивших с выхода устройства сравнения сое.ответственно ктекущему моментувремени и к моменту времени,отстоящему от те.кущего на интервал усреднения Т;кИ 0: 01:Отекущий отсчетвремени;номер текущегоотсчета времени; - расстояние между .отсчетами;%кЪения с сРобразом, для измер реднеквадратическо ения необходимо вы е значение Таки щего напр льзя ользяенияского зна числят а щ = щ - щ = Й, (-а ),к 1 ,-о 1/которое получается из прехндущегощтем прибавления результата очередного Е-го сравнения а(логическийф 0" или логическая ф 1") и вычитаниярезультата (К-М)-го сравнения, отсто.- ящего от очередного на интервал усреднения Т.Устройство работает следующим образом.При измерении скользящего среднеквадратического значения напряжениепроизвольной формы ц(г) подается налинейный детектор 1. С выхода детектора 1 выпрямленное напряжение . /П(г)/ поступает на вход устройства сравнения 2. На устройствосравнения также поступают от генераторов 9 и 10 случайных последовательностей две синхронные периодические последовательности однополярных импульсов П,.и П. Амплитуды импульсов П и 0.являются случайными4величинами, независиьнми и имеют равномерный закон распределения вероятностей . Генераторы 9 и 10 случайных последовательностей состоят из генераторов 11 и 12 случайных.однополярных процессов и ключей 13 и 14, управляеьнх импульсами, поступающими от инверсного выхода генератора тактовых импульсов 8. Импульсы с инверсного выхода генератора тактовых импульсов 8 открывают ключи 13 и 14, а сигналы от генераторов 11 и 12 соответственно через ключи 13 и 14 проходят на устройство сравнения 2.1 Устройство сравнения 2 выполняетследующие логические операции.Если в момент сравнения г,; ампли-туды обоих импульсов П(г; ) й 0 (г; )не превосходят мгновенйого значения/ Бк(г )/ выпрямленного напряжения,тона выходе устройства сравнения 2 появляется импульс нормированной амплитуды (логическая "1"), в противном случае импульс на выходе устрой 10 ства Сравнения 2 отсутствует (логический "0").Далее импульс от устройства сравнения 2 поступает на суммирующий входсчетчика .импульсов б и на информаци 15 онный вход оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 3, Порядок работы устройства задается генераторомтактовых импульсов 8, имеющим двавыхода, прямой и инверсный (это может20 быть двухфазный генератор). Прямойвыход генератора соединен с входомфЧтение" ОЗУ 3, управляющим входомключа 5 и счетным входом счетчикаадреса 4. инверсный выход генерато 25 ра соединен с входом "Запись" ОЗУ 3 ки управляющими входами ключей 13 и14. Длительность такта работы устройства Ь с = Т/И задается вручную взависимости от необходимого интерваЗО ла усреднения Т. Значение Т можноустанавливать в широких пределах,в том числе и равным периоду измеря;емого напряжения.Такт делитсяа две части. В течение первой половины такта инициирован прямой выход генератора 8,при этом состояние счетчика адреса4 увеличивается на единицу и выбирается очередная ячейка ОЗУ 3. Включается режим чтения информации из очв 40 редной ячейки ОЗУ 3 и открываетсяключ 5, пропускающий бит считаннойинформации на вычитающий вход счетчика импульсов б.Во второй половине такта сигнал 45 с инверсного выхода генератора 8включает режим записи информации вОЗУ 3 и открывает ключи 13 и 14,пропускающие сигналы с генераторов 11. и 12 на устройство сравнения 2. Ре 5 О зультат сравнения поступает на суммирующий вход счетчика импульсов би одновременно записывается вячейку ОЗУ 3 вместо ее содержимого,считанного в первой половине такта.55 На этом такт заканчивается, а код7"записанный в счетчике импульсовкпоступает в вычислительное устрой 1ство 15, которое вычисляет среднеквадратическое значение напряжения, щ а результат выводится на индикатор 7.Погрешность метода измерения (метода статистических испытаний) зависит от числа сравнений Х эа интервал.усреднения Т и при увеличении Н убы вает пропорционально корню квадрат966888 формула изобретения 10 где У - максимально возможное знайчение амплитуд случайныхпроцессов 1) и Б , которое выбирается при проектировании устройства исходяиз заданной допустимой величины амплитуды измеряемого напряжения;И - общее количество сравненийза интервал усреднения Т; 20о"ск значение суммы импульсов с,выхода схемы сравненияза скользящий интервалусреднения Т(содержимоесчетчика импульсов 6) . 25Для правильной работы устройства необходимо, чтобы перед началом измерения (при включении устройства) во всех ячейках ОЗУ 3 были записаны нули, иначе первое значение щполучит ся неверным и эта ощипа сохранится в течение всего времени измерений. Вместо обнуления ОЗУ 3 можно закрывать ключ 5 на время первых М сравнений (испытаний). 35Период смены показаний индикатора определяется соотношением. между длительностью такта Ьй = Т/И и временем выполнения программ вычислений в вычислительном устройстве и равен 4 О большему из этих двух значений.Устройство позволяет измерять, и. скользящее средневыпрямленное значение напряжения произвольной формы. Дря этого необходимо положить 1) = О, т.е. просто отключить один из ключей45 13 или 14 от входа устройства сравнения 2. В этом случае скользящее средневыпрямленное значение измеряемого напряжения определяется в вычислительном устройстве 15 по формуле 3. Авторское свидетельство СССРР 213975, кл.6 01 й 19/26, 1968(прототип). ному иэ Х . Емкость ОЗУ 3, а. значит и счетчика адреса 4, должна быть равна Х и задается при проектировании устройства.Скользящее среднеквадратическое значение измеряемого напряжения опре деляется в вычислительном устройстве 15 по формуле Ецск ЕПоскольку значения 1) и М постоянныпри задании любого значения Т, то их отношение Пя,/И можно установитьравным единице. Тогда =, в", т,е.результат измерения, можно счйтыватьс индикатора 7, подключив его непосредственно к выходу счетчика импульсов 6, минуя вычислительноеустройство 15. Измеритель напряжения произвольной формы, содержащий линейный .детектор, выход которого соединен с первым входом устройства сравнения, второй и третий входы которого подключены к выходам генераторов случайных последовательностей, синхронизируемых генератором тактовых импульсов, ключ, счетчик импульсов и индикатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью получения скользящего среднеквадратического значения напряжения, между выходом устройства, сравнения и первым входом ключа включено оперативное запоминающее устройствофсо счетчиком адреса, межпу выходом счетчика импуЛьсов и входом индикатора включено вычислительное УЬтройство, счетчик импульсов выполнен реверсивным, причем суммирующий вход его соединен с выходом устройства сравнения, а вычитающий - с выходом, ключа, прямой выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика адреса, вторым входом ключа, тактовым входом вычислительного устройства и входом разрешения чтения оперативного запоминающего устройства, а вход разрешения записи цоследнего подключен к инверсному выходу генератора тактовых импульсов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе966888 Составитель В.Махнановактор Л.Веселовская Техред, А.Бабинец Корректор М.Демчик род, ул.Проектная,4 лиал ПП аказ 7900/76 ВНИИП но 113035, 9 Покомитета СССРоткрытийская наб., д.4/5 Тираж 9 Государственного елам изобретений осква, Ж, Рауш П "Патент", г.уж