SU1441320A1 - Способ измерени амплитудного значени электрического сигнала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике. Цель изобретени  - повышение точности и быстродействи  измерени . В исследуемый сигнал ввод т нормированньй по значению фа- зовьй сдвиг. Затем формируют третий сигнал и синхронно измер ют мгновенные значени  исследуемого и сдвинутого по фазе сигналов в t. моменты времени . Полученные значени  используют совместно с мгновеннь1ми значени ми третьего сигнала дл  формировани  четвертого сигнала путем функционального преобразовани . После этого сравнивают мгновенные значени  четвертого сигнала со значением фазового сдвига и определ ют моменты времени их равенства, в которые фиксирзтот мгновенное значение третьего сигнала, равные амплитудному значению. Изобретение найдет широкое применение при измерении амплитуд и отношени  ампли- § туд при построении вольтметров, фазометров , анализаторов спектра, анализаторов гармоник и т.д. 1 ил.

Description

4 4

СО ND

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике.

Цель изобретени  - повышение точности и быстродействи  измерени .

Способ заключаетс  в следующем.

Необходимо измерить амплитудное значение V сигнала

u(t) ,

где Q - частота сигнала.

Дл  этого формируют сдвинутый по фазе электрический сигнал

u(t) (Qt-if)

путем введени  в исслёдуемпй сигнал заданного фазового сдвига cf(, ,

Затем формируют нормированный электрический сигнал

fOO-I

у - Jr ZI;;-sinnQtf n.i J

пилообразной формы, который в интервле от Qt О до 21Г линейно возрастает от нул  до своего макси- мального значени  Urm которое устанавливают превышающим максимально допустимое значение амплитуды исследуемых сигналов.

В моменты времен и t , отсто щие друг от друга на период сигнала u«(t), измер ют мгновенные значени  . u,(t,) и U j(t,) сдвинутых по фазе синалов , которые обозначим:

и,

и„ sin at-;

Ui; (Qt;- CfJ.

Затем формируют вспомогательный электрический сигнал

) arcsin f - arcsin

В течение интервалов времени j в tj. tj сравнивают мгновенные значени  сигнала ) с числовым эквивалентом установленного з начени  фазового сдвига и в моменты времени tj их численного равенства запомина- ют мгновенные значени  сигнала u(t), которые пропорциональны амплитудньм значени м исследуемого сигнала, т.е.

r tp V

На чертеже приведена структурна  схема цифрового измерител  амплитуд-- ных значений, реализующего предлагае- мьй способ измерени .

0

5

5

0

0

5

40

j

55

Устройство содержит градуированный фазовращатель 1, первый и второй аналого-цифровые преобразователи 2 и 3, синхронизированный генератор 4 одиночных импульсов, цифровой генератор 5 сигнала, первый и второй цифровые блоки 6 и 7 делени , регистр 8 числа, первый и второй функциональные преобразователи 9 и 10, блок 11 сравнени  кодов, блок 12 вычитани , кнопка Пуск 13, одновибратор 14, логический элемент И-ИЛИ-НЕ 15, счетньй триггер 16, задатчик 17 кода, счетчик 18 импульсов, запоминающий блок 19, логический элемент И-НЕ 20, мультиплексор 21, трехполюсный переключатель 22, отсчетно-регистрирунлций блок 23, шину 24 данных и клемму 25 управл ющего импульса.

Вход фазовращател  I соединен с входом преобразовател  3 и подключен к входной клемме измери1 ел . Аналоговый выход фазовращател  1 соединен с входом преобразовател  2. Выходы преобразователей 2 и 3 подключены к входам Делимое блоков 6 и 7 соответственно . Управл ющие входы преобразователей 2 и 3 объединены и соединены с выходом генератора 4. Входы Делитель блоков 6 и 7 объединены и соединены с входами регистра 8 и выходами генератора 5.

Вьтходы блоков 6 и 7 соединены с входами преобразователей 9 и 10 соответственно , выходы которых подключены соответственно к входам Вычитаемое и Уменьшаемое блока 12.

Выходы блока 12 соединены с первыми входами блока 11, вторые входы которого подключены к цифровым выходам фазовращател  1. Выход блока 11 соединен с щиной 24, со счетным входом счетчика 18, с управл ющим входом регистра 8 и с первьм входом элемента И-ИЛИ-НЕ 15,выход которого соединен с синхровходом генератора 4, второй вход - с входом установки нул  счетчика 18, с входом установки единицы триггера 16 и выходом одновибра- тора 14, вход которого через кнопку Пуск 13 соединен с шиной питани . Третий вход элемента И-ИЛИ-НЕ 15 подключен к выходу триггера 16, счетный вход которого соединен с клеммой 25 управл ющих импульсов, а вход установки нул  - с выходом элемента И-НЕ 20, входами подкл10ченного к выходам счетчика 18.

314

Выходы регистра 8 соединены с шиной 24, с первыми входами мультиплексора 2 и запоминающего блока 19, управл ющие входы которого соединены с выходами счетчика 18 импульсов, установочные входы которого подключены к задатчику 17.

Выходы блока 19 соединены с вторыми входами мультиплексора 21, управл ющие входы которого через переключатель 22 подключены к клемме питани , выходы мультиплексора 21 соединены с входами отсчетно-регистрирую- щего блока 23.

Устройство работает следующим образом .

На градуированного фазовращател  1 и аналого-цифрового преобразовател  3 подают исследуемый сигнал U((t). С помощью фазовращате,л  1 формируют сдвииутый по фазе на (р электрический сигнал Uj(t).

Сигнал u(t) поступает на вход аналого-цифрового преобразовател  2. При нажатии кнопки Пуск 13 запускаетс  одновибратор 14, выходной импульс которого устанавливает триггер 16 в единицу, а счетчик 18 - в нуль. Этот импульс поступает также через элемент И-ИЛИ-НЕ 15 на синхровход генератора 4 одиночных импульсов. Последний формирует импульс, который в момент времени tj поступает на уп- равл к цие входы преобразователей 2 и 3. В результате.в выходные регистры преобразователей 2 и 3 синхронно записываютс  коды мгновенных значений NJ; и Nj} исследуемого и сдвинутых по фазе сигналов. Коды чисел и поступают на входы Делимое блоков 6 и 7 делени  соответственно. На входы Делитель этих блоков поступает код мгновенных значений сигнала ), генерируемый генератором 5. В результате на входы функциональных преобразователей 9 и 10, реализу- кщих функцию arcsin, поступают цифровые сигналы:

0. t) ь ); Noj(t) N /FjCt),

а на их выходах формируютс  цифровые сигналы

N(,/(t) arcsin N,);

) arcsin N,,;/N,(t), .

.которые поступают на входы блока 12 вычитани .

1320

После вычитани  на первые входы блока 1I сравнени  кодов поступает сигнал

N

05

Г а;/«з() - arcsin N,; /N(t) ,

а на вторые входы с цифровых выходов фазовращател  1 - код фазового сдви- га, внесенного в исследуемый сигнал

при формировании сигнала UjCt).

В момент времени t:(t их равенства, т.е. при

t;

tu, )

N4 arcsinfN t.) - - arcsin N,; /N/t),

на выходе блока I I формируетс  короткий импульс, которьш разрешает запись в регистр 8 кода числа N,(t:), равноЛ ,-- , J

го амплитудному значению исследуемого сигнала, т.е.

N,(t|) N. Число N. через мультиплексор 21 по-

даетс  на отсчетно-регистрирующий блок 23, при этом на второй управл - киций вход мультиплексора 21 должен быть подан разрешающий потенциал с выхода переключател  22.

Одновременно импульс с выхода блока 11 поступает на шину 24 данных, тем самым дава  команду ЭВМ дл  записи кода N. Кроме того, этот импульс поступает на счетньш вход счетчика

18, устанавлива  на его выходе код чейки пам ти запоминающего блока 19,. уда также заноситс  код N,,,. И накоец импульс с выхода блока И поступат через элемент И-ИЛИ-НЕ 15 на синховход генератора 4, разреша  тем самым формирование следующего импульса синхронного измерени  мгновенных значений сигналов u,(t) и u(t) в момент времени t,. Процесс измерени  повтор етс  до тех пор, пока не заполнитс  емкость счетчика 18 и не ис- пользуютс  все  чейки пам ти блока 19. Момент окончани  процесса измерени  в этом случае фиксируетс  выходным импульсом элемента И-НЕ 20, когда на его входы поступ т все единички с выходов счетчика 18. Выходной импульс логического элемента И-НЕ 20 устанавливает триггер 16 в нуль, запреща  прохождение синхроимпульсов с выхода блока 11.

Если процесс измерени  необходимо прервать раньше, то на клемму 25, соединенную со счетным входом триггеpa 16, подают управл ющий импульс, соответствующий окончанию процесса измерени  в заданный момент времени.

Если после окончани  цикла измере- НИИ необходимо просмотреть измеренные амплитудные значени  исследуемого сигнала, то переключатель 22 перевод т в противоположное положение. В результате на отсчетно-регистрирую- щий блок 23 через мультиплексор 21 поступает код числа К,; с выхода блока 19. Номер  чейки устанавливаетс  с помощью задатчика 17.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ измерени  амплитудного значени  электрического сигнала, заключающийс  в том, что формируют сдвину- тый по фазе электрический сигнал u,(t) путем введени  заданного фазового сдвига в измер емый электрический сигнал u.(t), отличаю

   щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи  измерени , .формируют нормированный пилообразный электрический сигнал u,(t), в моменты времени t;, отсто щие друг от друга на период нормированного пилообразного электрического сигнала, измер ют мгновенные значени  и, (t;;) и Ua(b) измер емого и сдвинутого по фазе электрических сигналов, формируют вспомогательный сигнал

   u(t)

   ,1„.

   сравнивают значени  вспомогательного сигнала u(t) с сигналом, пропорциональным заданному значению фазового сдвига, и в моменты их равенства фиксируют мгновенные значени  нормированного пилообразного электрического сигнала, пропордаональные искомому- амплитудному значению измер емого- электрического сигнала.

   .tiMn