Способ измерения амплитудного значения электрического сигнала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИ 4 ЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) (1 К 19/О ЗОБРЕТЕНИ ИСА нию функциональ Смещение сфор- и разностного, нный постоянный е экстремальных гналов, калибронулевого уровитуд суммарного ний путем вычиного сиги эна ванного.уммарногокалиброва преобра ованных гналов н измере уровень цзначений см щенных с оянного анного пос определение амп разностного напряания из результато змерения см енных сигналов результата измеренияалиброванного уровня Ц и определеие амплитудного значения измеряемонала по произведению отношени уды разностного сигнала к зна Функционально преобразовакног о си мпли на к Ффициен цапц 1 и о ат измерения нулевого ивает коррекцию аддит ликативной погрешност тей нелинейности изме Яр езул бесп вной,й и по льтц ия греш На фидиаграммьфиг. 2способа.СпособВ исслнал (фиг.ц,И)где ц,заключается вдуемый электр1 а) едушщем,ский сигГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНОГОЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения. Способ заключается в Формировании сдвинутого по фазе электрического сигнала путем сдвига измеряемого сигнала, Формирования суммарногои разностного сигналов путем суммирования и вычитания соответственноизмеряемого и сдвинутого по Фазесигналов, Функциональном преобразовании отношения суммарного и разност-. Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в устройствах для анализа гармоник, Фазочувствительных вольтметрах и анализаторах амплитудно-частотных характеристик.Цель изобретения - повышение точности за счет коррекции аддитивной, мультипликативной погрешностей, а также погрешности нелинейности изме- ренияе изображены временны поясняющие способ; наустройство для реализации ц,здп ый, (1)амплитудное значение сигнала;круговая частота, 1465790вводят дополнительный фазовый сдвиг В результате получают сдвинутый о по фазе электрический сигнал (фиг.1 б)ц (е) = цяп(ы- ц,), (2) 5 Электрические сигналы ц,(с) и ц(с) вычитают и суммируют один с другим. В результате получают суммарный ц и разностный цсиг налы соответственно (фиг. 1 в) о реальные результаты измеренияаксимальных и минимальных значениймещенных электрических сигналов(1" 1)5 ц )я(1 + ) дитивная составляющая поешности измерения. ц,-(й = ц, + ц,й) = цяпи +- я 1 п(ы й -с,) = ц я 1 п(ы+ 0,5 ч),) (3) ц И) = цЫ, - ц,(О = цСя15я 3 п(ы-У,) =ц соя й - 0,5 М,),(4) где ц а,= 2 Ц я хпО, 5 Ч, Ц) =2 Цсоя 0,5 Ю; амплитудные значения разностного и суммарного сигналов,Суммарный и разностный сигналы смещают на калиброванный постоянный уровень ц = сопя (5)В результате получают смещенныесигналы (фиг, 1 г) ц 3 = цоо + П 6) я 1 п( )- 05 Чо) (б) ц(1) = ц+ ц ваап(ы г. + 0,5 Р) ф (7)В моменты времени 1; =перехода через нуль суммарного и разностного сигналов измеряют максимальные и минимальные значения ц, = =цвай), ц= ц И), -ц = -ц ц (с ) -ц = -ц = ц 4(1) смещен- Ф 435 ных сигналов. Поскольку реальный измеритель имеет характеристику:у =хя(1+у) +у, (8) где х - измеряемая величина; Лу - аддитивная составляющая погрешности измерения; 1 - мультипликативная составляющая погрешности измерения; я - крутизна преобразования; у - результат измерения, 45Затем измеряют значения калиброванного постоянного уровня ц, и нулевого уровня Ц, . Значения калиброванного постоянного уровня измеряют в моменты времени 1; + Г, где Г- интервал времени задержки. В результате получаютц,(е, + с) = ц,я(1+ ) + дц. (13)Значение нулевого уровня Ц, измеряют в моменты времени й, + 2 г ц,И; + 2 ) = ц, я(1 + ),) + 4 ц, = Л ц,так как Ц 6 = О.), (1 ), (1 ця(1- цоп = -ц,я(1 + ) ), (18) судят о амплитудных значениях суммар ного и разностного сигналовЗатем определяют коэффициент про- порциональности К = О /(П - П, ) - -- . 9)1 Об амплитудном значении исследемого электрического сигнала судяпо выражению 0,5 ц) (2Устройство для реализации способасодержит фазовращатель 1, блок.2 вычитания, блоки 3-5 суммирования,нуль-органы 6-8, ключи 9-12, логические элементы ИЛИ 13-15, элементы16-18 задержки, цифроаналоговые преобразователи 19 и 20, аналого-цифровой преобразователь 21, арифметический блок 22, дешифратор 23, счетчик24 импульсов, задатчик 25 постоянного напряжения, регистр 26,форьщрователь 27 импульсов, выходную шину 28.регистрирующий блок 29,Результаты измерений калиброванного постоянного уровня вычитают из результатов измерений максимальных и минимальных значений смещенных сигналов. По полученным значениямВход Фазовращателя 1 соединенс первыми входами блоков 2 и 3 инуль-органа 6 и подклвчен к входнойклемме устройства. Выход фазовраща 5теля 1 соединен с вторыми входамиблоков 2 и 3. Выход блока 3 подключен к первым входам нуль-органа 8 и блока 5. Выход блока 2 соединен с первыми входами нуль-ор- .10гана 7 и блока 5. Вторые входынуль-органов 6-8 соединены с земляной шиной, а вторые входы блоков 4и 5 соединены с входом ключа 10 иподключены к выходу преобразователя 1520, входы которого соединены с первыми входами блока 22 и выходамизадатчика 25, Вьгхады блоков 4 и 5соединены с входами ключей 9 и 11соответственно, чьи выходы объединены между собой и с выходами ключей10 и 12 и подключены к входу преобразователя 21. Вход ключа 12 соединенс земляной шиной,Выход нуль-органа 6 подключен квходу установки нуля счетчика 24 ик входу элемента ИЛИ 14, Выход нульоргана 7 соединен с управляющим входом ключа 11, первым входом элементаИЛИ 15 и с вторым входом элемента 30ИЛИ 13. Выход нуль-органа 8 подключен к управляющему входу ключа 9,третьему входу элемента ИЛИ 15 и кпервому входу элемента ИЛИ 13,Выход элемента ИЛИ 13 через элемент 16 подключен к управляющемувходу ключа 10, к второму входу элемента ИЛИ 15 и к входу элемента 17.Выход элемента 17 соединен с первымвходом элемента ИЛИ 14, чей выход 40подключен к управляющему входу ключа12 и к четвертому входу элементаИЛИ 15. Выход последнего через формирователь 27 соединен со счетнымвходом счетчика. Выходы счетчика 24 45подключены к входам дешифратора 23,чьи шесть выходов соединены с управ-,ляющими входами блока 22, Шестойвыход дешифратора 23 через элемент18 задержки соединен с шиной 28 ис управляющим входом регистра 26,входы которого подключены к выходамблока 22, Вторые входы блока 22 подключены к выходам преобразователя 21Выходы регистра 26 соединены с входами блока 29, с шиной 28 и. с входами преобразователя 19.Устройство работает следующим образом. На вход Фазовращателя 1 и на первые входы блока 2 вычитания, блока 3суммирования и нуль-органа 6 поступает электрический сигнал Б,(1).В момент времени перехода через нульсигнала Н,(й) на выходе нуль-органа 6 появляется импульс, который через элемент ИЛИ 14 поступает на управляющий вход ключа 12, обеспечивая его кратковременное замыкание наземлю,В результате,на вход аналогоцифрового преобразователя 21 поступает сигнал нулевого уровня. Выходной код нуля преобразователя 21 поступает на входы регистров арифметического блока 22. Одновременно выходной импульс нуль-органа 6 поступаетна вход установки в нуль счетчика 24.В результате на выходах счетчика 24,а следовательно, и на выходах дешнфратора 23 устанавливается потенциаллогического нуля, запрещающий записьвыходного кода преобразователя 21в регистры блока 22 в последукщиемоменты времени до поступления насчетчик 24 первого импульса с выходаэлемента ИЛИ 15, На выходе блока 29установится код нуля. Устройство готово к работе,С помощью Фазовращателя 1 формируется сдвинутый по фазе на ц, сигнал Н , который поступает на вторые входы блока 2 вычитания и первого блока 3 суммирования. С помощьюблоков 2 и 3 Формируются, соответственно, разностный и суммарный сигналы Б ди 0, которые поступаютна первые входы сумматоров 4 и 5 соответственно. На вторые входы сумматоров 4 и 5 поступает постоянное напряжение 0 оп с выхода цифроаналогового преобразователя 20, ЗначениеБустанавливается с помощью задатчика 25.В результате на входы ключей 9,и11 поступают смещенные сигналы Б ++ Б Б + Б,. Одновременно навходы ключей 10 и 12 поступают соответственно напряжение Б,и нулевоенапряжение 13 , т,е, потенциал земли.Поскольку выходы ключей 9-12 объединены и соединены с входом преобразователя 21, то укаэанные сигналы будут преобразовываться в цифровой кодпрч кратковременном и поочередномзамыкании ключей 9-12, управлениекоторыми осуществляется выходнымиимпульсами нуль-органов 6-8 непосредственно или после задержки кхна время . с помощью элементов 16и 17 задержки.Ключи 9 и 11 управляются непосредственно выходными импульсаминуль-органов 8 и 7, Ключи 10 и 12управляются импульсами, объединенными элементами ИЛИ 13 и 14, Причемна входы элемента ИЛИ 13 выходныеимпульсы нуль-органов 7 и 8 поступают непосредственно. На первый входэлемента ИЛИ 14 выходные импульсынуль-органов 7 и 8 поступают черезэлемент ИЛИ 13 и элементы 16 и 17задержки, задержанными на время, равное 2 , где с - время задержки элементов 16 и 17.В результате ключ 10 управляется 20выходными импульсами нуль-органов 7,и 8, задержанными на время с, а четвертый ключ 12 - импульсами, задержанными на время 2 ь,В момент 1, перехода через нуль 25суммарного сигнала на выходе нульоргана 8 формируется импульс, замыкающий ключ 9 на время, достаточноедля преобразования в код И мгновенного значения смещенного разностногосигнала(Дп + Д а) (1 + ) + а, (22)где ДИ и у- аддитивная и мультипликативная составляющие погрешности преобразователя 21; истинное значение постоянного напряжения;истинное амплитудноезначение разностногосигнала.Код М, запоминается в блоке 22.Через времявыходной импульс нуль-органа 8 поступает на управляющий вход ключа 10, а через время 2- на управлякиций вхОД ключа. 12.Одновременнозадержанные импульсы будут поступать и на счетчик 24,меняя его состояниееВ результате в блоке 22 запоминаются кОды чисел соответствующие значениям постоянного напряжения Б,п и 1.".улевого уровня 0 в моменты времени й3 и с+ 7, В моменты времени 1 перехода разностного сигнала через нуль на выходе нуль-органа 7 появляется импульс, замыкающий ключ 11. Код числаИ Оп + Иу) (1 + 7") + И, (25) где М - истинное амплитудное значение суммарного сигнала, запоминается в блоке 22,Аналогично, в моменты времени 1 + Г и С+ 2 в блоке 22 записываются коды чисел И =.Ирп(1 +) + 10(26) (27) соответствующие значениям напряжения 13,п и нулевого уровня Бо.Искомое амплитудное значение П и,вычисляется в блоке 22 по формуле(20),Результат вычисления поступает навыходную шину 28, цифроаналоговыйпреобразователь 19 и на регистрирующий блок 29, что обеспечивает представление результата измерения в цифровом и аналоговом видах.Формула изобретенияСпособ измерения амплитудногозначения электрического сигнала поавт. св. Р 847218, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повьгшения точности, суммарный и разностный сигналы смещают на калиброванньйпостоянный уровень У,п, в моментывремени перехода через нуль суммарного и разностного сигналов измеряютмаксимальные и минимальные значениясмещенных разностного и суммарногосигналов соответственно, затем измеряют значения калиброванного постоянного уровня и нулевого уровня, результат измерения калиброванного постоянного уровня Б,и вычитают из результатов измерений максимальных иминимальных значений смещенных суммарного и разностного сигналов и получают амплитудные значения суммарного и разностного сигналов, затемопределяют коэффициент пропорциональности К = Б,(И,и - По ), где По -результат измерения нулевого уровня, амплитудное значение электрического сигнала определяют по произведению коэффициента пропорциональностина отношение половины амплитуды разностного напряжения к значению функционально преобразованного напряженияо1465790 ректор И. П едактор И. Касар дписн Производственно-издательский комбинат Патент , г. Ужгород, у . рв 6л. Гага ина 101 станитель С, Рыбинхред А.Кравчук Заказ 940/45 Тираж 711 ПВНИИПЙ Государственного комитета по изобретени1 1 ЭО5 ф Иоскнаф ЖРаушская и открытиям при ГКНТ СССРбд. 4/5