Способ измерения квадрата эффективного значения переменного напряжения произвольной формы

(19) (11) 19/ 515 С ТЕН ЕПЬСТВУ АВТОРСКОМУ С А ЭФФЕК- НАПРЯЖЕЕННО ся к электи решает заэффективногоформы. Цельточности за г формы вх ения за енного тре плитудой,о напряжен вход форм ний Изобретение лектроизмерениисигналовмер, несимм тносится к техникеи может быть испол твах для измерения ений переменных калькой формы, в част ффективного значения зовано в устроис эффективных знач пряжений произво ности квадрата э ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИПРИ ГННТ СССР, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КВТИВНОГО ЗНАЧЕНИЯ ПЕРЕМНИЯ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ(57) Изобретение относитроизмерительной техникедачу измерения квадратанапряжения произвольнойизобретения - повышениесчет учета погрешностинапряжения. Способ измерется в формировании перугольного напряжения сбольшей амплитуды входисравнении мгновенных знго и треугольного напряж ровании из входного напряжения одной из двух видов последовательности импульсов с длительностью, равной интервалам времени, в течение которых мгновенные значения входного напряжения либо перемещают мгновенные значения треугольного напряжения, либо меньше этих значений, усреднении сформированной последовательности. Обе последовательности формируют параллельно, одну в паузе другой, определяют их текущую разность в каждой знаковой области измеряемого напряжения и суммируют полученные результаты, дополнительно инвертируют измеряемое напряжение, из которого формируют две последовательности, одну в па( узе другой, а текущие разности после- р довательностей измеряемого и инверс" ного напряжений суммируют в каждой ( знаковой области измеряемого и инверсного напряжений, Квадрат эффективного ф значения определяют суммированием полученных сумм за период, Приведены варианты устройств для реализации способа, в состав которых входят инверторы, ключи, генератор треугольного напряжения, компараторы, сумматоры, усредняющие блоки. 4 ил. оизвольной формы, наприетричных сигналов. Цель изобретения - повышение тоости измерения за счет учета погреости формы входного напряжения.длительность периода измеряемого напряжения;длительность положительной области значений измеряемо 35 го напряжения;амплитудное значение переменного треугольного сигнала;измеряемое напряжение. ц т макс ц(е)- 40Среднее значение импульсной последовательности, сформированной на интервалах времени, когда измеряемое напряжение меньше треугольного:т,1ц -цгсР (ф) 2 ТЦ+ - цкм.150Усреднение текущей разности по положительной области дает1т максДля отрицательной области значе 55 ний измеряемого напряжения среднее значение последоватсльности сформированных импульсов на интервалах вре(2) На фиг1 представлены временные диаграммы; на фиг. 2-4 показаны примеры устройств для реализации предлагаемого способа.Сущность способа заключается в5 следующем,Измеряемое напряжение сравнивают с треугольным, амплитуда которого превьппает амплитуду входного напряжения. По результатам сравненЬя из входного напряжения формируют импульсные последовательности. Последовательность формируют так, что в моменты времени, когда входное напря жение больше треугольного, напряжение последовательности повторяет входное и, когда входное напряжение меньше треугольного, напряжение последовательности равно нулю, и наоборот. г 0При этом среднее значение последовательности сформированных импульсов на интервалах времени, когда измеряемое напряжение превышает мгновенные значения треугольного напряжения, составляет (фиг. 1 а):Т,1 1ср( 2 Тц1 т, т максСр(11о2 Т 30огде Тмени, когда измеряемое напряжениепревьппает мгновенные значения треугольного напряжения (фиг. 1, Г):1Тг.цс 1-, : гтцц 1)" -т цт макс12 Т(4)т,где Тп - длительность отрицательнойобласти значений измеряемого напряжения.Среднее значение последовательности сформированных импульсов наинтервалах времени, когда измеряемоенапряжение меньше мгновенных значений треугольного напряжения:т11"с -) = -- ц д -т 1"2 ТЦ,1 г т,--цде2 Тт,(5) Усреднение текущей разности поотрицательной области даеттг.ТЦт макс1Напряжение, получаемое за весьпериод Т:ц : - ц 1 с)3 с, . 18)2Р ТЦт максоУстройство (фиг, 2) содержит инверторы 1, 2 и 3, компараторы 4 и 5, ключи 6, 7, 8 и 9, генератор 10 переменного треугольного напряжения, усредняющие блоки 11 и 12 и суммирующий блок 13, Вход инвертора 1, перт,е. пропорционально квадрату эффективного значения.В случае дополнительного инвертирования измеряемого напряжения операции преобразования остаются те же с учетом зеркального отображения в противоположную знаковую область. Совместная обработка измеряемого и инверсного сигналов позволяет увеличить количество преобразований.Таким образом, в результате совместного преобразования входного и инверсного сигналов с учетом знаков формируемых импульсных последовательностей напряжение, получаемое при усреднении разностей за весь период Т, определяется какт43350 6 5 10 15 - 20 25 30 35 40 45 50 55 5 15 вый вход компаратора 4 и сигнальные входы ключей 6 и 7 соединены с входной шиной. Выход инвертора 1 соединен с первым входом компаратора 5 и сигнальными входами ключей 8 и 9. Вторые входы компараторов 4 и 5 соединены с выходами генератора 10 переменного треугольного напряжения, а выходы - с управляющими входами ключей 6, 7 и 8, 9 соответственно,Выходы ключей 6 и 8 соединены с первыми входами усредняющих блоков 11и 12 соответственно, а выходы ключей .7 и 9 - с входами инверторов 2 и 3соответственно,. выходы которых соединены с вторыми входами усредняющихблоков 11 и 12 соответственно. Выходы усредняющих блоков 11 и 12 соединеныс соответствующими входами суммирующего блока 13, выход которого является выходом устройства.Устройство (фиг, 3) содержит инвер тор 14, вход которого, а также сигнальный вход первого блока 15 ключей и первый вход первого компаратора 16 соединены с входной шиной, а выходы инвертора 14 соединены с первым и сигнальным входами вторых компараторов17 и блока 18 ключей соответственно. Вторые входы первого и второго компараторов 16 и 17 соединены с выходом генератора 19 переменного треугольного напряжения, Выходы первого и второго компараторов 16 и 17 соединены с управляющими входами первого и второго блоков 15 и 18 ключей соответственно. Первый и второй выходы первого блока 15 ключей соединены с первыми входами сумматора 20 и сумматора-инвертора 21 соответственно, а первый и второй выходы второго блока 18 клю- чей в . с вторыми входами первого сумматора 20 и сумматора-инвертора 21 соответственно. Выходы первого сумматора 20 и сумматора-инвертора 21 соединены с соответствующими входами второго сумматора 22, выход которого соединен.с входом усредняющего блока 23.Устройство (фиг. 4) содержит инвертор 24, первый компаратор 25, второй ключ 26, первый ключ 27, третий ключ 28, четвертый ключ 29, второй компаратор 30, генератор 31 переменного треугольного напряжения, первый усредняющий блок 32, второй усредняющий блок 33 и суммирующий блок 34. Вход инвертора 24, первый вход первого компаратора 25, а также сигналь- ные входы первого 27 и второго 26 ключей соединены с входной шиной. Первый вход второго компаратора 30, сигнальные входы третьего 28 и четвертого 29 ключей соединены с выходом инвертора 24, Выход первого компаратора 25 соединен с управляющими входами первого 27 и третьего 28 ключей. Выход второго компаратора 30 соединен с управляющими входами второго 26 и четвертого 29 ключей. Выход генератора 31 переменного треугольного напряжения соединен с вторыми входами первого 25 и второго 30 компараторов. Выходы первого 27 и третьего 28 ключей соединены с соответствующими входами первого усредня" ющего блока, а выходы второго 26 и четвертого 29 ключей - с соответствующими входами второго усредняющего блока 33. Выходы усредняющих блоков 32 и 33 соединены с соответствующими входами суммирующего блока 34, выход которого является выходом преобразователя.Устройство, представленное на фиг, 2, работает следующим образом.Компаратор 4, ключи 8 и 9, инвертор 2 и блок 11 образуют канал преобразования измеряемого сигнала, а инвертор 1, компаратор 5, ключи 6 и 7 и блок 12 - инверсного.Измеряемое напряжение инвертируется инвертором 1. Измеряемое и инверсное напряжения сравниваются на соответствующих компараторах 4 и 5 с треугольным напряжением, дюрмируемым генератором 10 переменного треугольного напряжения. По результатам сравнения компараторы 4 и 5 выдают управляющие сигналы на соответствующие входы ключей 8, 9 и 6, 7 так, что ключи, образующие соответствующую пару, открываются и закрываются попеременно.Измеряемое напряжение преобразуется следующим образом. Как только мгновенные значения входного напряжения превысят мгновенные значениятреугольного напряжения, компаратор4 подает отпирающий сигнал на ключ 8,который подключает входное напряжениек первому входу усредняющего блока 11.Этот же отпирающий сигнал для ключа9 является запирающим. Когда мгновенные значения входного напряжения становятся меньше мгновенных значенийгреугольного напряжения, компаратор 4 запирает ключ 8 и отпирает ключ 9 и входное напряжение поступает на вход инвертора 2, инвертируется и подается на второй вход усредняющего блока 11. Таким образом, на входах усредняющего блока 11 присутствуют в каждом полу- пЕриоде импульсы разной полярности.Усредняющий блок 11 выделяет среднее значение импульсного напряжения, поступающего на его входы. СледовательнО, инвертор 2 и блок 11 осуществляют операцию вычитания и усреднения двух формируемых импульсных последователь ностей, организованных компаратором 4 и ключами 8 и 9.Принцип работы канала инверсного напряжения. аналогичен изложенному.Кбмпаратор 5 управляет работой ключей 2 О 6 и 7. Инвертор 3 инвертирует импульсное напряжение, поступающее с выхода кЛюча 7, а усредняющий блок 12 выделяет среднее значение импульсного пряжения.25 Суммирующий блок 13 складывает средние значения напряжений, поступающие на его входы, напряжение на его выходе пропорционально квадрату ЗО эффективного значения измеряемого напряжения на входе устройства.Работа устройств, представленНых на фиг. 3 и 4, аналогична работе описанного устройства с учетом того, что устройство, представленное на фиг, 3, осуществляет преобразование входного сигнала. с помощью двух двухпозиционных ключей 15 и 18, заменяющих два ключа каждый, присутствующие в устройствах, показанных на фиг, 2 и 4.фо р м ул а и з о б р е т е н ияСпособ измерения квадрата эффективного значения переменного напряжения произвольной формы, заключающийся в том, что формируют треугольное напряжение с амплитудой, большей амплитуды входного напряжения, сравнивают мгновенные значения входного; и треугольного напряжений, формируют из входного напряжения одну из двух последовательностей импульсов с длительностью, равнойинтервалам времени, в течение которых мгновенные значения входного напряжения либо превышают мгновенные значения треугольного напряжения, либо меньше мгновенных значений треугольного напряжения и усредняют сформированную последовательность, средний уровень напряжения которой пропорционален квадрату эффективного значения входного напряжения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, обе. последовательности импульсов формируют одновременно, определяют их текущую разность в каждой знаковой области измеряемого напряжения, суммируют полученные разности и усредняют.11543350 оставитель С. Рункехред А.Кравчук Корректор А. Обручар едактор. А, Лежнина Заказ раж 55 одписно при ГКНТ СССР 1 11 роизвод тне н но-издателвский комбинат Патент, г, Ужгор гарина,10 И Государственного комит 113035, Мос кв