RU2611256C1 - Способ измерения векторов гармонических сигналов с постоянной составляющей - Google Patents

Способ измерения векторов гармонических сигналов с постоянной составляющей Download PDF

Info

Publication number
RU2611256C1
RU2611256C1 RU2015154465A RU2015154465A RU2611256C1 RU 2611256 C1 RU2611256 C1 RU 2611256C1 RU 2015154465 A RU2015154465 A RU 2015154465A RU 2015154465 A RU2015154465 A RU 2015154465A RU 2611256 C1 RU2611256 C1 RU 2611256C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
measurement
sets
constant component
determined
Prior art date
Application number
RU2015154465A
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Рубенович Агамалов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Priority to RU2015154465A priority Critical patent/RU2611256C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2611256C1 publication Critical patent/RU2611256C1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. Сигналы
Figure 00000067
, где
Figure 00000068
, имеют известные некратные друг к другу периоды Tj и действуют вместе с постоянной составляющей W0, при этом амплитуды Aj и начальные фазовые сдвиги ϕ0j сигналов Gj(t) определяют по соотношениям
Figure 00000069
и
Figure 00000070
, где p1j и p2j - проекции векторов сигналов Gj(t) на пары ортогональных опорных сигналов, совпадающих с Gj(t) по частоте, а значения plj,
Figure 00000071
получают путем неравномерной дискретизации суммарного сигнала
Figure 00000072
и суммирования его дискрет. Выборку производят мгновенными импульсами, действующими в моменты времени, образующие для plj, l=1,2 множества
Figure 00000073
и
Figure 00000074
, где ΔTj=(2r±1)Tj/4, r=0, 1, 2, …, которые формируют пошагово согласно условиям:
Figure 00000075
, где
Figure 00000076
,
Figure 00000077
, km=(2s+1), s=0, 1, 2, …, m - номер шага, благодаря чему сигналы Gn(t),
Figure 00000078
становятся подавленными. При этом сигналы Gj(t) нумеруют согласно условию Tj>Tj-1. Множества
Figure 00000079
и
Figure 00000080
формируют согласно условию
Figure 00000081
, а сигналы W0 и plj,
Figure 00000082
определяют по соотношениям:
Figure 00000083
где

Description

Изобретение относится к области электроизмерительной техники. Способ может быть применен в средствах измерений пассивных и активных, в том числе комплексных, величин, например в мостах и компенсаторах переменного тока или в измерителях (анализаторах) параметров электрических цепей, а также в векторных вольтметрах.
Известен способ измерения постоянной составляющей множества совместно действующих гармонических сигналов [Агамалов Ю.Р. Измерение сигнала постоянного тока, инвариантное к некогерентным гармоническим помехам // Датчики и системы - 2014 - №12 - С. 2-6]. Между тем в ряде случаев, например при измерении параметров нелинейных многоэлементных комплексных электрических цепей (в частности, двухполюсников), возникает задача совместного инвариантного измерения как постоянной составляющей, так и самих гармонических сигналов. Данный способ не позволяет решить эту задачу, что является его недостатком.
Известен также принятый автором за прототип способ измерения вектора гармонического сигнала
Figure 00000001
, действующего совместно с другими гармоническими сигналами
Figure 00000002
, где
Figure 00000003
, имеющими, как и сигнал G(t), известные, но не кратные друг другу значения периодов (Tm и T), согласно которому проекции p' и pʺ сигнала G(t) на два ортогональных совпадающих с измеряемым сигналом по частоте вектора опорных сигналов, связанные с А и ϕ0, например, соотношениями
Figure 00000004
и
Figure 00000005
, измеряют путем выборки и суммирования дискретных отсчетов, или дискрет, суммарного сигнала
Figure 00000006
с помощью мгновенных импульсов, действующих в моменты времени, образующие множества
Figure 00000007
и
Figure 00000008
, а значения проекций p' и pʺ определяют по соотношениям
Figure 00000009
и
Figure 00000010
, где
Figure 00000011
- нормирующий множитель, причем
Figure 00000012
формируют с помощью пошаговой процедуры, начинающейся с произвольного начального момента t0, выступающего в качестве исходного множества, и получения на первом шаге дополнительного множества путем сдвига исходного на нечетное число полупериодов первого подавляемого сигнала или гармонической помехи, и далее получения на каждом последующем шаге дополнительного множества посредством сдвига полученного на предыдущем шаге множества на нечетное число nm полупериодов m-го подавляемого сигнала до тех пор, пока число шагов не станет равным М-1 (RU №2377577 С1, 27.12.2009).
Недостатком данного способа является отсутствие возможности совместного инвариантного измерения нескольких участвующих в измерительном процессе гармонических сигналов и сопутствующей им постоянной составляющей (понижающей при всем этом точность измерения самих гармонических сигналов). Вместе с тем совместное инвариантное измерение данных сигналов необходимо в ряде случаев, например, при измерении параметров нелинейных комплексных объектов измерения, требующих их смещения по постоянному напряжению или току.
Техническим результатом изобретения является возможность совместного измерения в реальном масштабе времени множества некогерентных гармонических сигналов с сопутствующей им постоянной составляющей и повышение точности измерения благодаря исключению их взаимного влияния при инвариантности результата измерения к моменту начала измерения.
Технический результат достигается тем, что в способе измерения векторов гармонических сигналов
Figure 00000013
, где
Figure 00000014
, имеют известные некратные друг к другу периоды Tj и действуют вместе с постоянной составляющей W0, при котором амплитуды Aj и начальные фазовые сдвиги ϕ0j сигналов Gj(t) определяют по соотношениям
Figure 00000015
и
Figure 00000016
, где P1j и P2j - проекции векторов сигналов Gj(t) на пары ортогональных опорных сигналов, совпадающих с Gj(t) по частоте, а значения
Figure 00000017
,
Figure 00000018
получают путем неравномерной дискретизации суммарного сигнала
Figure 00000019
и суммирования его дискрет, выборку которых производят мгновенными импульсами, действующими в моменты времени, образующие для
Figure 00000017
,
Figure 00000020
множества
Figure 00000021
и
Figure 00000022
, где
Figure 00000023
, r=0,1,2, …, которые формируют пошагово согласно условиям:
Figure 00000024
, где
Figure 00000025
,
Figure 00000026
, km=(2s+1), s=0,1,2, …, m - номер шага, благодаря чему сигналы Gn(t),
Figure 00000027
становятся подавленными, сигналы Gj(t) нумеруют согласно условию Tj>Tj-1, множества
Figure 00000028
и
Figure 00000029
формируют согласно условию
Figure 00000030
, а сигналы W0 и
Figure 00000031
,
Figure 00000032
определяют по соотношениям:
Figure 00000033
и
Figure 00000034
,
где
Figure 00000035
, а
Figure 00000036
.
Сущность изобретения состоит в том, что путем особой частотозависимой дискретизации участвующих в измерительном процессе сигналов, построенной на учете их специфики и организованной так, чтобы в качестве первичной измерительной информации выступали получаемые в реальном времени суммы дискрет этих сигналов, формируют измерительную процедуру, инвариантную по отношению к множеству совместно действующих и при этом одновременно измеряемых гармонических сигналов и их постоянной составляющей, а также к моменту ее начала.
Достигают этого путем учета особенностей принятого метода измерений и измеряемых сигналов - множества некогерентных гармонических сигналов с взаимно не кратными частотами и сопутствующей им постоянной составляющей, а также специфики используемого метода измерений, заключающейся в том, что информацию об измеряемых сигналах здесь несут алгебраические суммы дискрет суммарного сигнала σ(t), выборку которых осуществляют на множествах моментов времени, сформированных с учетом условий упорядоченности этих множеств, означающих соответствие последовательностей номеров моментов времени и их значений согласно соотношению
Figure 00000037
.
Сделаем теперь пояснения относительно приведенных выше соотношений, по которым определяют сигналы W0 и
Figure 00000038
,
Figure 00000039
. Отличие множества
Figure 00000040
, на котором производится измерение W0, от аналогичного множества в указанном выше аналоге [Агамалов Ю.Р. Измерение сигнала постоянного тока, инвариантное к некогерентным гармоническим помехам // Датчики и системы - 2014 - №12 - С. 2-6.] заключается в том, что в последнем данное множество не зависит от приведенных выше условий: Tj>Tj-1, где
Figure 00000041
и
Figure 00000042
, где
Figure 00000043
. Различие это существенно, поскольку в зависимости от соотношения значений Tj радикально влияет на продолжительность процедуры получения первичной измерительной информации, так что в аналоге она может быть меньше, чем в предлагаемом способе (предлагаемом изобретении).
Что касается измерения проекций
Figure 00000044
,
Figure 00000045
, то в данном случае сигнал W0 является источником (аддитивных) погрешностей, которые устраняют путем вычитания из суммы дискрет
Figure 00000046
, обеспечивающей в данном случае лишь искаженное измерение
Figure 00000047
, компенсирующей влияние сигнала W0 суммы дискрет
Figure 00000048
.
Относительно погрешностей измерения в целом следует сказать, что они прямо пропорциональны погрешностям значений частот, участвующих в измерительном процессе некогерентных гармонических сигналов, а также погрешностям устройств выборки и хранения дискрет.
Наконец, вместо приведенных в ограничительной части формулы изобретения соотношений, связанных с измерением амплитуд Aj и начальных фазовых углов ϕ0j некогерентных гармонических сигналов Gj(t), могут выступать соотношения, как получаемые путем тригонометрических преобразований из содержащихся в формуле изобретения, так и другие, фигурирующие в векторном исчислении.

Claims (3)

  1. Способ измерения векторов гармонических сигналов, характеризующийся тем, что сигналы
    Figure 00000049
    , где
    Figure 00000050
    , имеют известные некратные друг к другу периоды Tj и действуют вместе с постоянной составляющей W0, при котором амплитуды Aj и начальные фазовые сдвиги ϕ0j сигналов Gj(t) определяют по соотношениям
    Figure 00000051
    и
    Figure 00000052
    , где p1j и p2j - проекции векторов сигналов Gj(t) на пары ортогональных опорных сигналов, совпадающих с Gj(t) по частоте, а значения plj,
    Figure 00000053
    получают путем неравномерной дискретизации суммарного сигнала
    Figure 00000054
    и суммирования его дискрет, выборку которых производят мгновенными импульсами, действующими в моменты времени, образующие для plj, l=1,2 множества
    Figure 00000055
    и
    Figure 00000056
    , где ΔTj=(2r±1)Tj/4, r=0, 1, 2, …, которые формируют пошагово согласно условиям:
    Figure 00000057
    , где
    Figure 00000058
    ,
    Figure 00000059
    , km=(2s+1), s=0, 1, 2, …, m - номер шага, благодаря чему сигналы Gn(t),
    Figure 00000060
    становятся подавленными, отличающийся тем, что сигналы Gj(t) нумеруют согласно условию Tj>Tj-1, множества
    Figure 00000061
    и
    Figure 00000062
    формируют согласно условию
    Figure 00000063
    , а сигналы W0 и plj,
    Figure 00000064
    определяют по соотношениям:
  2. Figure 00000065
  3. где
    Figure 00000066
RU2015154465A 2015-12-18 2015-12-18 Способ измерения векторов гармонических сигналов с постоянной составляющей RU2611256C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015154465A RU2611256C1 (ru) 2015-12-18 2015-12-18 Способ измерения векторов гармонических сигналов с постоянной составляющей

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015154465A RU2611256C1 (ru) 2015-12-18 2015-12-18 Способ измерения векторов гармонических сигналов с постоянной составляющей

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2611256C1 true RU2611256C1 (ru) 2017-02-21

Family

ID=58458856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015154465A RU2611256C1 (ru) 2015-12-18 2015-12-18 Способ измерения векторов гармонических сигналов с постоянной составляющей

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2611256C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5559689A (en) * 1994-08-08 1996-09-24 Sundstrand Corporation Harmonic content determination apparatus
RU2086991C1 (ru) * 1994-01-31 1997-08-10 Борис Георгиевич Келехсаев Способ спектрального анализа сигнала
RU2528274C1 (ru) * 2013-03-01 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Способ измерения вектора гармонического сигнала
CN104753058A (zh) * 2015-04-22 2015-07-01 浙江乔兴建设集团湖州智能科技有限公司 一种直流母线电压谐波抑制计算方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2086991C1 (ru) * 1994-01-31 1997-08-10 Борис Георгиевич Келехсаев Способ спектрального анализа сигнала
US5559689A (en) * 1994-08-08 1996-09-24 Sundstrand Corporation Harmonic content determination apparatus
RU2528274C1 (ru) * 2013-03-01 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Способ измерения вектора гармонического сигнала
CN104753058A (zh) * 2015-04-22 2015-07-01 浙江乔兴建设集团湖州智能科技有限公司 一种直流母线电压谐波抑制计算方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7474972B2 (en) Bandwidth multiplication for a test and measurement instrument using non-periodic functions for mixing
TWI474014B (zh) 洩漏電流計算裝置及洩漏電流計算方法
US8588703B2 (en) Arbitrary multiband overlay mixer apparatus and method for bandwidth multiplication
US10340933B1 (en) Time interleaved digital-to-analog converter correction
US20150358929A1 (en) Calibration of high frequency signal measurement systems
Yamamoto et al. Metallic ratio equivalent-time sampling: A highly efficient waveform acquisition method
CN109239463B (zh) 一种基于线性修正算法的介质损耗测量方法
RU2611256C1 (ru) Способ измерения векторов гармонических сигналов с постоянной составляющей
US10164670B2 (en) Time sequenced spectral stitching
CN110673223B (zh) 一种无需同步电流采集和传输的sip观测方法
RU2377577C1 (ru) Способ измерения вектора гармонического сигнала
Hegeduš et al. Comparison of RMS value measurement algorithms of non-coherent sampled signals
Sudani et al. A comparative study of state-of-The-Art high-performance spectral test methods
EP1515147A1 (en) Method and apparatus for determining the group delay caused by a device under test
RU2578742C1 (ru) Способ измерения вектора гармонического сигнала
RU2466413C1 (ru) Способ измерения вектора гармонического сигнала
RU2528274C1 (ru) Способ измерения вектора гармонического сигнала
Miladinović et al. Analysis of a Simple Algorithm for Phase Shift Measurement Between Sinusoidal Voltage Signals
RU2780348C1 (ru) Способ измерения вещественной и мнимой составляющих переменного напряжения
RU2561336C1 (ru) Способ измерения параметров элементов многоэлементных нерезонансных линейных двухполюсников
CN117761393B (zh) 一种时域信号的获取方法及装置
RU2691624C1 (ru) Способ измерения составляющих полного сопротивления и устройство для его реализации
Shan The study of signal reconstruction: an investigation independent of Shannon-Nyquist theorems
Orović et al. A unified approach for the estimation of instantaneous frequency and its derivatives for non-stationary signals analysis
SATO et al. Improvement of frequency resolution by sub-bin and inverse matrix in discrete Fourier transform

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201219