RU2018154C1 - Способ поверки вольтметров среднеквадратического значения - Google Patents
Способ поверки вольтметров среднеквадратического значения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2018154C1 RU2018154C1 SU4774539A RU2018154C1 RU 2018154 C1 RU2018154 C1 RU 2018154C1 SU 4774539 A SU4774539 A SU 4774539A RU 2018154 C1 RU2018154 C1 RU 2018154C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- error
- levels
- level voltage
- rms
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при проектировании и поверке вольтметров среднеквадратического значения. Сущность изобретения: согласно способу поверки вольтметров среднеквадратического значения проверяемым вольтметром, имеющим разрывную функцию погрешности, измеряется сумма низкочастотного трехуровнего напряжения с нулевой постоянной составляющей и высокочастотного синусоидального напряжения с заданным среднеквадратическим значением. Определяется и фиксируется модуль погрешности результата измерения. Всю последовательность операций повторяют несколько раз, устанавливая разные значения уровней трехуровневого напряжения, ограниченные величинами ± Un . Из зафиксированных модулей погрешности выбирают максимум и устанавливают его в качестве предела допускаемой погрешности измерения напряжения произвольной формы с упомянутым среднеквадратическим значением и амплитудой, ограниченной величиной Um . 3 ил.
Description
Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для использования при поверке вольтметров среднеквадратического значения (СКЗ), принцип действия которых заключается в расчете СКЗ путем обработки измеренных мгновенных значений входного напряжения, при работе этих вольтметров в режиме измерения низкочастотного напряжения произвольной формы с нулевой постоянной составляющей.
Известен способ поверки вольтметра среднеквадратического значения в режиме измерения напряжения произвольной формы с нулевой постоянной составляющей с заданным среднеквадратическим значением и ограниченным коэффициентом амплитуды, заключающийся в подаче на вход поверяемого прибора образцового двухуровневого напряжения прямоугольной формы с упомянутым среднеквадратическим значением и коэффициентом амплитуды, равным оговоренной границе, измерении его и определении возникшей при этом погрешности.
Недостаток известного способа заключается в том, что он не позволяет определить максимальную возможную погрешность измерения низкочастотного напряжения произвольной формы с нулевой постоянной составляющей, так как производят измерение лишь одного образцового напряжения, то есть производят измерение двухуровневого напряжения лишь с одним набором уровней. Погрешность измерения именно такого напряжения лишь случайно может оказаться максимальной среди значений погрешности измерения напряжений других форм.
Наиболее близким техническим решением является способ поверки вольтметров среднеквадратического значения, заключающийся в подаче на вход поверяемого вольтметра образцового напряжения с заданным среднеквадратическим значением и ограниченным коэффициентом амплитуды, измерении его, определении и запоминании модуля погрешности результата измерения. Причем в качестве образцового напряжения используют трехуровневое напряжение, всю упомянутую последовательность операций многократно повторяют, при этом каждый раз задают трехуровневое напряжение с другим набором уровней, изменяя уровни в пределах, ограниченных упомянутым заданным значением коэффициента амплитуды, с заданным шагом и используя все возможные сочетания этих уровней. При каждом изменении уровней трехуровневого напряжения изменяют соотношение длительностей уровней таким образом, чтобы среднеквадратическое значение трехуровневого напряжения поддерживалось равным упомянутому заданному значению, из запомненных модулей погрешности выбирают максимум и устанавливают его в качестве предела допускаемой погрешности измерения.
Однако известно, что вольтметры СКЗ, принцип действия которых заключается в расчете СКЗ путем обработки измеренных мгновенных значений входного напряжения, имеют разрывную функцию погрешности Δмгн измерения мгновенных значений Uмгн входного напряжения, изображенную на фиг.1. При измерении более-менее плавно изменяющихся сигналов, например типа синусоидального, происходит усреднение "зубцов" погрешности и в этом случае погрешность вольтметра определяется только усредненной функцией погрешности, то есть кривой, проходящей через середины "зубцов". Очевидно, погрешность, определяемая "зубцами", будет проявляться только тогда, когда значительная доля измеренных мгновенных значений входного напряжения попадает на один "зубец". Исходя из этого в известном способе сформулирован "критерий 10%", согласно которому погрешность вольметра не зависит от "зубцов" функции погрешности, если не более 10% отсчетов попадают на один "зубец" функции погрешности (максимальная возможная погрешность уменьшается в этом случае на половину погрешности квантования и дифференциальной нелинейности АЦП, входящего в схему вольтметра). Этому критерию удовлетворяют подавляющее большинство реальных измеряемых сигналов, поэтому, обычно, интересует максимальная возможная погрешность измерения именно такого напряжения, удовлетворяющего "критерию 10%". Но трехуровневое напряжение не удовлетворяет этому критерию.
Целью изобретения является повышение точности поверки в режиме измерения напряжения произвольной формы с нулевой постоянной составляющей.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе поверки вольтметров среднеквадратического значения, заключающемся в том, что на вход поверяемого вольтметра подают образцовое напряжение, представляющее собой трехуровневое напряжение с заданным среднеквадратическим значением и ограниченным коэффициентом амплитуды, многократно измеряют его, определяют и запоминают модуль погрешности результата измерения, при каждом измерении задают трехуровневое напряжение с другим набором уровней, изменяя уровни в пределах, ограниченных заданным значением коэффициента амплитуды, с заданным шагом и используя все возможные сочетания этих уровней, причем при каждом изменении уровней трехуровневого напряжения изменяют соотношение длительностей уровней таким образом, чтобы среднеквадратическое значение трехуровневого напряжения поддерживалось равным упомянутому заданному значению, и постоянная составляющая была равна нулю, из запомненных модулей погрешности выбирают максимум и устанавливают его в качестве предела допускаемой погрешности измерения, формируют высокочастотное синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой, которое суммируют с трехуровневым напряжением и используют сформированный сигнал в качестве образцового напряжения.
На фиг. 1 изображена функция погрешности измерения мгновенных значений входного напряжения; на фиг.2 - предлагаемое образцовое напряжение; на фиг. 3 - структурная схема устройства для реализации предлагаемого способа поверки вольтметров СКЗ.
Устройство содержит последовательно соединенные ЭВМ 1, интерфейс 2, прецизионный цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) 3, сумматор 4 и поверяемый вольтметр 5. На второй вход сумматора 4 поступает сигнал с генератора образцового синусоидального напряжения 6. Связь между поверяемым вольтметром 5 и ЭВМ 1 существует, если поверяется цифровой вольтметр СКЗ, имеющий кодовый выход, или отсутствует, если кодового выхода нет.
В качестве образцового напряжения предлагается (фиг.2) сумма низкочастотного трехуровневого напряжения с нулевой постоянной составляющей и высокочастотного синусоидального напряжения, амплитуда которого перекрывает несколько десятков "зубцов" функции погрешности измерения мгновенных значений (не менее 40 "зубцов"). Поскольку вся функция погрешности имеет несколько тысяч "зубцов" (обычно в вольтметрах такого типа используются АЦП, имеющие 11 и более двоичных разрядов), то видно, что амплитуда UА синусоидального напряжения достаточно мала, по сравнению с трехуровневым напряжением. На интервале в несколько десятков "зубцов" усредненная функция погрешности практически постоянна, поэтому, проведя измерение поверяемым прибором предлагаемого образцового напряжения при разных наборах уровней трехуровневой составляющей (но при этом СКЗ образцового напряжения должно быть равно заданной величине Uc, а его амплитуда не должна превышать Um ≅ Uc˙ KA max), в качестве искомого предела допускаемой погрешности можно выбрать максимум модулей погрешности результатов измерений.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. ЭВМ 1 рассчитывает параметры образцового трехуровневого напряжения с нулевой постоянной составляющей (фиг.2), СКЗ которого равно Uп= , а амплитуда не превышает (Um - UA), где UA амплитуда высокочастотного синусоидального напряжения. Исходными данными для расчета являются значения уровней Ui, Uj и Uк, лежащие в пределах ± (Um - UA). Так как среднеквадратическое значение образцового трехуровневого напряжения прямоугольной формы равно Uп, то есть
= и среднее значение равно нулю
U1P1 + UjP2 + Uк (1-P1-P2)= 0, то, с учетом системы из этих двух уравнений, значения Р1 и Р2 ЭВМ 1 рассчитывает по выражениям
P1=
P2= Физически реализуемым является трехуровневое напряжение, у которого
0≅ P1 ≅1
0≅ P2 ≅1, поэтому, если эти условия не выполняются, то такой набор уровней Ui, Uj, Uк не используется. Далее, используя программный таймер, ЭВМ 1 через интерфейс 2 подает управляющие коды на ЦАП 3 таким образом, чтобы код, соответствующий напряжению Ui , поступал на вход ЦАП 3 в течение интервала времени Р1Т, код, соответствующий напряжению Uj ,- в течение интервала времени Р2Т, а код, соответствующий напряжению Uк, - в течение интервала времени (1 - Р1 - Р2)Т. Период Т образцового напряжения выбирают соответствующим нижней границе рабочего диапазона частот поверяемого вольтметра 5. Частоту синусоидального напряжения выбирают близкой к верхней границе рабочего диапазона частот поверяемого вольтметра 5.
= и среднее значение равно нулю
U1P1 + UjP2 + Uк (1-P1-P2)= 0, то, с учетом системы из этих двух уравнений, значения Р1 и Р2 ЭВМ 1 рассчитывает по выражениям
P1=
P2= Физически реализуемым является трехуровневое напряжение, у которого
0≅ P1 ≅1
0≅ P2 ≅1, поэтому, если эти условия не выполняются, то такой набор уровней Ui, Uj, Uк не используется. Далее, используя программный таймер, ЭВМ 1 через интерфейс 2 подает управляющие коды на ЦАП 3 таким образом, чтобы код, соответствующий напряжению Ui , поступал на вход ЦАП 3 в течение интервала времени Р1Т, код, соответствующий напряжению Uj ,- в течение интервала времени Р2Т, а код, соответствующий напряжению Uк, - в течение интервала времени (1 - Р1 - Р2)Т. Период Т образцового напряжения выбирают соответствующим нижней границе рабочего диапазона частот поверяемого вольтметра 5. Частоту синусоидального напряжения выбирают близкой к верхней границе рабочего диапазона частот поверяемого вольтметра 5.
Следует заметить, что прямоугольное напряжение имеет спектр, состоящий из бесконечного количества гармоник, амплитуда которых с ростом номера гармоники стремится к нулю. При использовании образцового прямоугольного напряжения низкой частоты можно пренебречь частотными погрешностями поверяемого вольтметра, порождаемыми высшими гармониками, ввиду их малости.
Поверяемый вольтметр 5 измеряет образцовое напряжение, и результат измерения вводят в ЭВМ 1 (либо автоматически, через кодовый выход поверяемого вольтметра 5, либо, при отсутствии у вольтметра кодового выхода, вручную). ЭВМ 1 рассчитывает погрешность результата измерения.
Далее ЭВМ 1 выбирает новые значения уровней Ui, Uj, Uк, лежащих в пределах ± (Um - UA), и процедура повторяется.
Значения Ui, Uj, Uк покрывают весь диапазон возможных мгновенных значений входного напряжения произвольной формы от - (Um - UA) до +(Um-UA), причем их изменение осуществляется с некоторым выбранным шагом.
После повторения процедуры необходимое число раз ЭВМ 1 выбирает максимальное значение модуля погрешности среди полученных значений и индицирует предел допускаемой погрешности измерения низкочастотного напряжения произвольной формы, удовлетворяющего "критерию 10%", с нулевой постоянной составляющей, СКЗ которого равно Uc, а коэффициент амплитуды не превышает КА max.
Claims (1)
- СПОСОБ ПОВЕРКИ ВОЛЬТМЕТРОВ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ, заключающийся в том, что на вход поверяемого вольтметра подают образцовое напряжение, представляющее собой трехуровневое напряжение с заданным среднеквадратическим значением и ограниченным коэффициентом амплитуды, многократно измеряют его, определяют и запоминают модуль погрешности результата измерения, при каждом измерении задают трехуровневое напряжение с другим набором уровней, изменяя уровни в пределах, ограниченных заданным значением коэффициента амплитуды с заданным шагом и используя все возможные сочетания этих уровней, причем при каждом изменении уровней трехуровневого напряжения изменяют соотношение длительностей уровней так, чтобы среднеквадратическое значение трехуровневого напряжения поддерживалость равным упомянутому заданному значению, а постоянная составляющая - равной нулю из запомненных модулей погрешности выбирают максимум и устанавливают его в качестве предела допускаемой погрешности измерения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности поверки в режиме измерения напряжения произвольной формы с нулевой постоянной составляющей, формируют высокочастотное синусоидальное напряжение с постоянной амплитудой, которое суммируют с трехуровневым напряжением и используют сформированный сигнал в качестве образцового напряжения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4774539 RU2018154C1 (ru) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | Способ поверки вольтметров среднеквадратического значения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4774539 RU2018154C1 (ru) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | Способ поверки вольтметров среднеквадратического значения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018154C1 true RU2018154C1 (ru) | 1994-08-15 |
Family
ID=21487465
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4774539 RU2018154C1 (ru) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | Способ поверки вольтметров среднеквадратического значения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2018154C1 (ru) |
-
1989
- 1989-12-26 RU SU4774539 patent/RU2018154C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1709261, кл. G 01R 35/00, 1989. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110632387B (zh) | 一种基于交流量子电压的谐波电压测量方法 | |
JP3594949B2 (ja) | 電気信号評価方法 | |
Pogliano | Precision measurement of AC voltage below 20 Hz at IEN | |
JP3234339B2 (ja) | 電力測定装置および方法 | |
US5039872A (en) | Digitally synthesized audio frequency voltage source | |
CN112557732B (zh) | 基于感应线圈的冲击电流测量装置的量值溯源方法及系统 | |
EP0862060A2 (en) | RMS converter using digital filtering | |
RU2018154C1 (ru) | Способ поверки вольтметров среднеквадратического значения | |
Oldham et al. | A calculable, transportable audio-frequency AC reference standard | |
KR940002724B1 (ko) | Ic테스터의 ac평가장치 및 그를 이용한 평가방법 | |
Clarkson et al. | Sensitivity analysis of flickermeter implementations to waveforms for testing to the requirements of IEC 61000-4-15 | |
Tzvetkov et al. | Calibration of power quality analyzers on total harmonic distortion by standard periodic non-harmonic signals | |
Germer | High-precision ac measurements using the Monte Carlo method | |
JPH07221613A (ja) | トリガ回路 | |
RU1774297C (ru) | Способ поверки вольтметров среднеквадратического значени | |
SU1709261A1 (ru) | Способ поверки вольтметров среднеквадратического значени | |
SU1732308A1 (ru) | Способ поверки вольтметров среднеквадратического значени напр жени | |
JPH0241077B2 (ru) | ||
Oldham et al. | An intercomparison of ac voltage using a digitally synthesized source | |
Svensson | Verification of a calibration system for power quality instruments | |
US4719408A (en) | Apparatus for indicating proper compensation of an adjustable frequency compensation network | |
Tzvetkov et al. | Algorithm for measurement and processing of results from total harmonic distortion calibration of power quality analyzers by using standard periodic non-harmonic signals | |
US11553568B2 (en) | Flicker measurement method and flicker measurement system | |
CN116312308B (zh) | Shorting Bar的输出电压校准方法和设备、存储介质 | |
Holub et al. | Measurements of Effective Resolution of ADC in Microconvertor ADUC834 |