CS267270B1

CS267270B1 - A method of cyclically measuring AC signal amplitude and engaging it

Info

Publication number: CS267270B1
Application number: CS879963A
Authority: CS
Inventors: Karel Ing Csc Prihoda
Original assignee: Prihoda Karel
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1987-12-28
Publication date: 1990-02-12
Also published as: CS996387A1

Abstract

Způsob cyklického měření amplitudy střídavého signálu filtrovaného frekvenčním filtrem a zapojení k jeho provádění mají za cíl zvýšení rychlosti i přesnosti měření a snížení účinku rušivých signálů superponovaných k měření střídavého signálu, čehož se dosahuje tím, že po startu měřicího oyklu, kdy je frekvenční filtr převeden ze zatlumeného do aktivního stavu, se nechá na výstupu frekvenčního filtru jeho náběhovou charakteristikou zkreslená amplityda střídavého signálu dostoupit alespoň na 30 % její ustálená hodnoty, načež se vzorek střídavého signálu ve zvoleném vzorkovacím intervalu integrujé. Podstatou zapojení je stavový přepínač frekvenčního filtru spřažený se startovacím spínačem, který je spojen přes časovačwse vzorkovačem na vstupu integrátoru. Řešení je využitelné gři měřeni střídavých signálů s extrémně nízkými kmitočty, především v oboru geofyziky a regulační techniky.The method of cyclic measurement of the amplitude of an alternating signal filtered by a frequency filter and the circuit for its implementation aim to increase the speed and accuracy of measurement and reduce the effect of interfering signals superimposed on the measurement of the alternating signal, which is achieved by allowing the amplitude of the alternating signal distorted by its start-up characteristic at the output of the frequency filter to reach at least 30% of its steady-state value, after which the sample of the alternating signal is integrated in the selected sampling interval. The essence of the circuit is a state switch of the frequency filter coupled with a start switch, which is connected via a timer to the sampler at the integrator input. The solution is applicable to the measurement of alternating signals with extremely low frequencies, especially in the field of geophysics and control technology.

Description

Vynález se týká způsobu cyklického měření amplitudy střídavého signálu filtrovaného frekvenčním filtrem a zapojení k jeho provádění. Účelem vynálezu je zvýšení rychlosti i přesnosti měření a snížení účinku rušivých signálů superponovaných k měřenému střídavému signálu.The invention relates to a method for cyclically measuring the amplitude of an AC signal filtered by a frequency filter and to a circuit for performing the same. The purpose of the invention is to increase the speed and accuracy of the measurement and to reduce the effect of interfering signals superimposed on the measured AC signal.

Cyklické měření amplitudy střídavého signálu filtrovaného frekvenčním filtrem je komplikováno zpožděným ustalováním amplitudy signálu na výstupu frekvenčního filtru následkem jeho setrvačné povahy, přitom průběh ustalování i doba potřebná k ustálení aktuálně měřeného signálu závisí na amplitudě signálu měřeného v předchozím měřicím cyklu a nelze je přiměřenými prostředky předpovědět. Proto u známých způsobů měření amplitudy střídavého signálu filtrovaného frekvenčním filtrem se zahajuje měření, až se signál na výstupu frekvenčního filtru ustáli.Cyclic measurement of the amplitude of the AC signal filtered by the frequency filter is complicated by delayed stabilization of the signal amplitude at the output of the frequency filter due to its inertial nature. Therefore, in the known methods of measuring the amplitude of an AC signal filtered by a frequency filter, the measurement is started until the signal at the output of the frequency filter has stabilized.

Nevýhodou známých způsobů cyklického měřeni amplitudy střídavého signálu filtrovaného frekvenčním filtrem je malá přesnost měření způsobená analogovými prostředky pro identifikaci ustáleného stavu signálu. Doba měření je zbytečně dlouhá, neboť vznikají ztrátové časy, zvláště při měření signálů s nízkým kmitočtem. ·A disadvantage of the known methods of cyclically measuring the amplitude of an AC signal filtered by a frequency filter is the low accuracy of the measurement caused by analog means for identifying the steady state of the signal. The measurement time is unnecessarily long, as loss times occur, especially when measuring low-frequency signals. ·

Je známé zapojení pro cyklické měření amplitudy střídavého signálu, které zvyšuje přesnost analogového měření amplitudy střídavého signálu filtrovaného frekvenčním filtrem tím, že měří ustálený stav signálu analogovou kompenzační metodeu/USp^tZJ 525 037/.A circuit for cyclic AC amplitude measurement is known which increases the accuracy of analog frequency filter amplitude measurement filtered by a frequency filter by measuring the steady state of the signal with an analog compensation method (USp ^ tZJ 525 037).

Nevýhodou známého zapojení jsou relativně vysoké nároky na kvalifikaci a soustředění obsluhujícího pracovníka. Nadto doba měření se prodlužuje.The disadvantage of the known connection is the relatively high demands on the qualification and concentration of the operator. In addition, the measurement time is extended.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob cyklického měření amplitudy střídavého signálu filtrovaného frekvenčním filtrem podleThe method of cyclically measuring the amplitude of the alternating signal filtered by the frequency filter according to

267 270 vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že po startu měřicího cyklu, kdy je frekvenční filtr převeden ze zatlumeného do aktivního stavu, se nechá na výstupu frekvenčního filtru jeho náběhovou charakteristikou zkreslená amplituda střídavého signálu dostoupit alespoň na 30 % její ustálené hodnoty, načež se vzorek střídavého signálu ve zvoleném vzorkovacím intervalu integruje.267 270 of the invention, the essence of which consists in the fact that after the start of the measuring cycle, when the frequency filter is switched from muted to active state, the amplitude of the AC signal distorted by its start characteristic is allowed to reach at least 30% of its constant value. the AC signal sample is integrated in the selected sampling interval.

ReprodukovateLnost měřeni podle vynálezu se zvýší, je-li doba integrace rovna celistvému násobku amplitudové periody střídavého signálu.The reproducibility of the measurements according to the invention is increased if the integration time is equal to an integral multiple of the amplitude period of the AC signal.

Podstata vynálezu je i v zapojení k provádění způsobu, které sestává ze signálového zesilovače, v jehož výstupu je zařazen frekvenční filtr se signálovým usměrňovačem. Frekvenční filtr je opatřen stavovým přepínačem spřaženým se startovacím spínačem, který je spojený přes časovač se vzorkovačem, zapojeným mezi signálový usměrňovač a integrátor se zobrazovačem.The essence of the invention is also in the circuit for carrying out the method, which consists of a signal amplifier, in the output of which a frequency filter with a signal rectifier is included. The frequency filter is provided with a status switch coupled to a start switch which is connected via a timer to a sampler connected between a signal rectifier and an integrator with a display.

Výhodou způsobu cyklického měřeni amplitudy střídavého signálu filtrovaného frekvenčním filtrem podle vynálezu je zkrácení doby měření, zjednodušení obsluhy zařízení a možnost použití integračního způsobu měření, které snižuje účinek rušivých signálů superponovaných k měřenému střídavému signálu. Zatlumením frekvenčního filtru před měřením se zavedou na jeho výstupu nulové počáteční podmínky signálu, takže při dalším měřeni je průběh ustalování signálu na výstupu frekvenčního filtru přesně znám a měření Lze provést integračním způsobem s vysokou reprodukovatelností ještě pMtím, než signál dosáhne ustáleného stavu.The advantage of the method of cyclically measuring the amplitude of an AC signal filtered by a frequency filter according to the invention is the shortening of measurement time, simplification of device operation and the possibility of using an integrated measurement method which reduces the effect of interfering signals superimposed on the measured AC signal. By attenuating the frequency filter before measurement, zero initial signal conditions are introduced at its output, so that during further measurement the course of signal stabilization at the frequency filter output is known exactly.

Příklad konkrétního provedení způsobu cyklického měřeni amplitudy střídavého signaLu,fiLtrovaného frekvenčním filtrem podle vynálezu, je z^zorněn na přiloženém výkresu, kde na obr. 1 je blokové schéma zapojeni a na obr. 2 je znázorněn průběh ustaLování amplitudy usměrněného střídavého signálu během časové prodlevy a během vzorkovacího intervalu v aktivním stavu frekvenční ho fi Ltru.An example of a specific embodiment of a method for cyclically measuring the amplitude of an AC signal filtered by a frequency filter according to the invention is shown in the accompanying drawing, in which Fig. 1 is a block diagram and Fig. 2 shows during the sampling interval in the active state of the frequency filter.

Součástí zapojeni k prováděni způsobu cyklického měření amplitudy střídavého signálu filtrovaného frekvenčním filtrem podle vynálezu je signálový zesilovač _2 se vstupní svorkou J.,, k jehož výstupu je přes frekvenční filtr J5 připojen signálový usměrňovač _4, obr. 1. Frekvenční filtr _3 může být typu pásmová nebo dolní nebo horní propust, která je na nízkýfeh pracovníchPart of the circuit for carrying out the method of cyclically measuring the amplitude of an alternating signal filtered by a frequency filter according to the invention is a signal amplifier 2 with an input terminal J to the output of which a signal rectifier 4 is connected via a frequency filter J5. or low or high pass, which is at low working speed

- 3 - 267 270 frekvencích obvykle realizována jako aktivní filtr. Je opatřen stavovým přepínačem 8. spřaženým se startovacím spínačem 1 2_Z který je spojen přes časovač 11 se vzorkovačem 5_Z zapojeným za signálovým usměrňovačem Signálový usměrňovač 4^ může být pro vysoké úrovně měřeného střídavého signálu realizován jako diodový můstek. Pro nízké úrovně signálu a vyšší přesnost musí být realizován jako operační usměrňovač s aktivními zesilovacími prvky. Za vzorkovačem 5 je zařazen integrátor 6 a zobrazovač 7__z které mohou být sloučeny do jednoho funkčního bloku_z pracujícího jako integrující analogově číslicový převodník.- 3 - 267 270 frequencies usually implemented as an active filter. It is equipped with a status switch 8. coupled with the starter switch 1 ₂ is connected via a timer 11 to sampler 5 _Z connected in a signal rectifier signal rectifier 4 ^ may be a high level of an AC signal implemented as a diode bridge. For low signal levels and higher accuracy, it must be implemented as an operational rectifier with active amplifier elements. Behind the sampler 5 there is an integrator 6 and a display 7 _from which they can be combined into one functional block _from operating as an integrating analog-to-digital converter.

Způsob cyklického měřeni amplitudy střídavého signálu podle vynálezu je charakterizován střídáním pohotovostní fáze a měřicího cyklu_z obr. 2. V pohotovostní fázi se signál neměří. Frekvenční filtr X se nachází v zatlumeném stavu_z který je reprezentován nulovými počátečními podmínkami a doprovázen nulovou úrovní amplitudy usměrněného střídavého signálu na výstupu frekvenčního filtru 3 i signálového usměrňovače 4. Stisknutím startovacího a* spínače 12 přejde frekvenční fiLtr .3 ze zatlumeného stavu do aktivního stavu a časovač 11 začne generovat časovou prodlevu 9__z během niž je vzorkovač _5 rozpojen, takže integrátor 6. zůstává v klidu. Při časové prodlevě 9. ^se ustaluje amplituda měřeného střídavého signálu na výstupu frekvenčního filtru 3 a jakmile dosáhne alespoň 30 % své ustálené hodnoty_z generuje časovač 11 vzorkovací interval 1 0 _z ίθ^οζ délka je rovna celistvému násobku periody měřeného střídavého signálu. Během vzorkovacího intervalu 10 je vzorkovač 5 sepnut a integrátor 6. integruje usměrněný vzorek střídavého signálu. Po skončeni integrace je na výstupu integrátoru 6. signálové napětí_z které je v zobrazovači £ převedeno do vnímatelné formy. Vzorkovací interval 10 je možno v průběhu druhého pracovního cyklu opakovaně generová^ a provádět tak samočinně opakovaná měření.The method of cyclically measuring the amplitude of an alternating signal according to the invention is characterized by alternating the standby phase and the measuring cycle _of Fig. 2. The signal is not measured in the standby phase. The frequency filter X is in the muted state _from which it is represented by zero initial conditions and accompanied by a zero level of amplitude of the rectified alternating signal at the output of the frequency filter 3 and the signal rectifier 4. Pressing the start and switch 12 and the timer 11 starts to generate a time delay _of 9 during which the sampler _5 disengaged such that the sixth integrator remains stationary. When timeout ninth Equilibrate ^the amplitude of an AC signal at the frequency of the filter 3 and, having reached at least 30% of its steady state value _of the timer 11 generates the sampling interval _of 1 0 ίθ ^ οζ length is equal to an integer multiple of the period of an AC signal. During the sampling interval 10, the sampler 5 is closed and the integrator 6 integrates a rectified sample of the AC signal. At the end of the integration, a signal voltage is output at the output of the integrator 6, _from which it is converted into a perceptible form in the display £. The sampling interval 10 can be repeatedly generated during the second duty cycle to perform self-repetitive measurements.

Vynález je využitelný při měření střídavých signálů s extrémně nízkými kmitočty_z především v oboru geofyziky a regulační techniky.The invention is useful in the measurement of AC signals with extremely low frequencies _, especially in the field of geophysics and control technology.

Claims

A method for cyclically measuring the amplitude of an AC signal filtered by a frequency filter, characterized in that after the start of the measuring cycle, when the frequency filter is switched from muted to active state, the amplitude of the AC signal distorted by its start characteristic is allowed to reach at least 30 X. its steady state value, after which the AC signal sample is integrated in the selected sampling interval.

2. The method according to item 1, characterized in that the time length of the sampling interval is equal to an integral multiple of the amplitude period of the alternating signal.

3. A circuit for carrying out the method according to items 1 and 2, wherein a frequency filter and a signal rectifier are connected in series at the output of the signal amplifier, characterized in that the frequency filter (3) is provided with a status switch (8) coupled to a start switch (12). /, which is connected via a timer / 11 / to a sampler / 5 /, connected between the signal rectifier / 4 / and the integrator / 6 / with the display / 7 /.