SU1742737A1 - Method of measuring amplitude value of alternating voltage - Google Patents

Method of measuring amplitude value of alternating voltage Download PDF

Info

Publication number
SU1742737A1
SU1742737A1 SU904823872A SU4823872A SU1742737A1 SU 1742737 A1 SU1742737 A1 SU 1742737A1 SU 904823872 A SU904823872 A SU 904823872A SU 4823872 A SU4823872 A SU 4823872A SU 1742737 A1 SU1742737 A1 SU 1742737A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
signal
unit
phase shift
value
additional
Prior art date
Application number
SU904823872A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Викторович Боголюбов
Владимир Алексеевич Игнатов
Феликс Иосифович Яновский
Original Assignee
Киевский Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.60-Летия Ссср
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 Киевский Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.60-Летия Ссср filed Critical Киевский Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.60-Летия Ссср
Priority to SU904823872A priority Critical patent/SU1742737A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1742737A1 publication Critical patent/SU1742737A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Phase Differences (AREA)

Abstract

Использование: в измерительной технике дл  измерени  амплитуды электрических сигналов при низких отношени х сигнал- шум. Устройство, реализующее способ, содержит фазовращатель 1, блок сравнени  2, блок интегрировани  3, блок интегрировани  4, пороговый элемент 5, аналого-цифровой преобразователь 6, нуль-орган 7, таймер 8, блок делени  9, блок умножени  10, блок задани  коэффициента умножени  11, блок индикации 12. Формируют дополнительный сигнал, сдвинутый по фазе относительно исследуемого. В момент равенства этих сигналов to начинают интегрирование обоих сигналов до того момента, пока интегральное значение исследуемого сигнала не достигнет нул . В этот момент времени ti измер ют интегральное значение дополнительного сигнала, а значение амплитуды определ ют по формуле (ti) (тг-F) / /2(ti-to)sinFcos j, где S2(ti) - результат интегрировани  дополнительного сигнала на временном интервале (); F - фазовый сдвиг. Причем величину фазового сдвига выбирают равной .6929693 рад ( 97°). 1 з.п. ф-лы, 3 ил. СО сUse: in measurement technology for measuring the amplitude of electrical signals at low signal-to-noise ratios. The device implementing the method comprises a phase shifter 1, a comparison unit 2, an integration unit 3, an integration unit 4, a threshold element 5, an analog-to-digital converter 6, a zero-organ 7, a timer 8, a division unit 9, a multiplication unit 10, a coefficient setting unit multiplying 11, display unit 12. Generate an additional signal that is shifted in phase relative to the test. At the moment of equality of these signals to, they begin to integrate both signals until the integral value of the signal under investigation reaches zero. At this time ti, the integral value of the additional signal is measured, and the amplitude value is determined by the formula (ti) (tg-F) / / 2 (ti-to) sinFcos j, where S2 (ti) is the result of integrating the additional signal interval (); F - phase shift. Moreover, the magnitude of the phase shift is chosen equal to .6929693 rad (97 °). 1 hp f-ly, 3 ill. SO with

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  амплитуды электрических сигналов , в частности при низких отношени х сигнал-шум.The invention relates to a measurement technique and can be used to measure the amplitude of electrical signals, in particular at low signal-to-noise ratios.

Известен способ измерени  амплитудного значени  переменного напр жени , основанный на введении дополнительного фазового сдвига, сравнении мгновенных значений исследуемого и сдвигутого по фазе электрических сигналов, измерении в момент их равенства значени  напр жени  и определении отношени . Недостатки этого способа заключаютс  в сложности практической реализации и низкой точности измерений при низких отношени х сигнал-шум. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ измерени  ампл1 уд,1:ого значени  переменного напр жени ,осмоленный на введении в него дополнительного фазового сдвига, сравнении мгновенных значений исследуемого и сдвинутого по фазе электрических сигналов, измерении в момент их равенства значени  напр жени , определении отношени , причем в момент равенства исследуемого и сдвинутого по фазе электрических сигналов измер ют значение исследуемогоThere is a known method for measuring the amplitude value of an alternating voltage based on introducing an additional phase shift, comparing the instantaneous values of the investigated and phase-shifted electrical signals, measuring when they are equal, the voltage value and determining the ratio. The disadvantages of this method are the difficulty of practical implementation and the low accuracy of measurements at low signal-to-noise ratios. The closest to the invention according to the technical essence is a method for measuring amplif beats, 1: alternating voltage value, tarred by introducing an additional phase shift into it, comparing the instantaneous values of the electrical signals and phase-shifted electrical signals, measuring when they are equal to the voltage value the determination of the ratio, and at the moment of equality of the test and phase-shifted electrical signals, the value of the test

XI GJ XJXI GJ XJ

сигнала, при этом о значении амплитуды исследуемого сигнала суд т по отношению измеренного напр жени  к посто нной величине , равной синусу половины фазового сдвига.the signal, while the amplitude of the signal under study is judged by the ratio of the measured voltage to a constant value equal to the sine of half the phase shift.

Недостатком известного способа  вл етс  низка  точность измерений при воздействии помех на исследуемый сигнал, в частности при низких отношени х сигнал- шум. При низких отношени х сигнал-шум в известном способе тер етс  устойчивость и повтор емость результатов измерений, причем последние имеют большой разброс .A disadvantage of the known method is the low measurement accuracy when the signal under test influences the signal under test, in particular, at low signal-to-noise ratios. At low signal-to-noise ratios, in a known method, the stability and repeatability of measurement results are lost, the latter having a large scatter.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  при низких отношени х сигнал-шум .The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy at low signal-to-noise ratios.

На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг. 2 - временна  диаграмма, по сн юща  сущность предложенного способа; на фиг. 3 - график выигрыша по точности .FIG. 1 shows a block diagram of a device that implements the proposed method; in fig. 2 is a timing diagram explaining the essence of the proposed method; in fig. 3 - schedule winnings in accuracy.

Устройство, реализующее способ, содержит фазовращатель 1, блок 2 сравнени , блоки 3 и 4 интегрировани , пороговый элемент 5, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, нуль-орган 7, таймер 8, блок делени  9, блок умножени  10, блок 11 задани  коэффициента умножени , блок 12 индикации ,The device implementing the method comprises a phase shifter 1, a comparison unit 2, integration blocks 3 and 4, a threshold element 5, an analog-to-digital converter (ADC) 6, a zero-organ 7, a timer 8, a division block 9, a multiplication unit 10, a block 11 setting the multiplication factor, display unit 12,

Вход устройства соединен с входом фазовращател  1, входом блока 3 интегрировани  и первым входом блока 2 сравнени . Выход фазовращател  1 соединен с вторым входом блока 2 сравнени  и входом блока 4 интегрировани , выход которого соединен с входом АЦП 6, выход которого соединен через блок делени  9 с входом блока умножени  10, выход которого соединен с входом блока 12 индикации. Выход блока 2 сравнени  соединен с первыми управл ющими входами блоков 3 и 4 интегрировани  и первым управл ющим входом таймера 8. Выход блока 3 интегрировани  соединен через пороговый элемент 5 с входом нуль- органа 7, выход которого соединен с вторыми управл ющими входами блоков 3 и 4 интегрировани , управл ющим входом АЦП 6 и вторым управл ющим входом таймера 8, выход которого соединен с управл ющим входом блока делени  9. Выход блока 11 соединен с управл ющим входом блока умножени  10.The device input is connected to the input of the phase shifter 1, the input of the integration unit 3 and the first input of the comparison unit 2. The output of the phase shifter 1 is connected to the second input of the comparator unit 2 and the input of the integrated unit 4, the output of which is connected to the input of the A / D converter 6, the output of which is connected through the division unit 9 to the input of the multiplication unit 10, the output of which is connected to the input of the display unit 12. The output of the comparison unit 2 is connected to the first control inputs of the integration blocks 3 and 4 and the first control input of the timer 8. The output of the integration block 3 is connected via the threshold element 5 to the input of the zero authority 7, the output of which is connected to the second control inputs of the blocks 3 and 4 integrating the control input of the ADC 6 and the second control input of the timer 8, the output of which is connected to the control input of the division unit 9. The output of the block 11 is connected to the control input of the multiplication unit 10.

Изобретение осуществл етс  следующим образом.The invention is as follows.

Входной сигнал yi(t)Asin on+ g(t), где А - амплитуда, 2 п кругова  частота, Ј (t) - мгновенное значение помехи, сдвигаетс  фазовращателем 1 по фазе на угол F. Сдвинутый сигнал y2(t)Asin(o t-F)+ Ј(t) сравниваетс  с входным в блоке 2 сравнени . В момент времени to (см. фиг. 2) ихThe input signal yi (t) Asin on + g (t), where A is the amplitude, 2 n is the circular frequency, Ј (t) is the instantaneous value of the noise, is shifted by the phase shifter 1 in phase by the angle F. The shifted signal y2 (t) Asin (o tF) + Ј (t) is compared with the input in block 2 of the comparison. At time point to (see FIG. 2), their

равенства блок 2 сравнени  формирует импульс разрешени . По этому импульсу включаетс  таймер 8, и блоки 3 и 4 начинают интегрирование сигналов yi(t) и y2(t) в соответствии с уравнени ми (1) и (2):Equality Comparison Unit 2 generates a resolution pulse. On this pulse, timer 8 is turned on, and blocks 3 and 4 begin integrating the signals yi (t) and y2 (t) in accordance with equations (1) and (2):

Si(ti) У yi(t)dt(1)Si (ti) yi (t) dt (1)

toto

S2(tih7 y2(t)dt.(2)S2 (tih7 y2 (t) dt. (2)

toto

Интегральное значение Si(t) поступает на вход порогового элемента 5.The integral value Si (t) is fed to the input of the threshold element 5.

Когда интегральное значение Si(t) превысит пороговое значение, то элемент 5 начнет пропускать сигнал Si(t) на вход нуль-органа 7. Наличие порогового элемента 5 исключает срабатывание нуль-органа 7 в начальный момент времени to (см.When the integral value of Si (t) exceeds the threshold value, then element 5 will begin to transmit a signal Si (t) to the input of the zero-organ 7. The presence of threshold-element 5 excludes the triggering of the zero-organ 7 at the initial moment of time to (see

фиг. 2).FIG. 2).

В момент времени ti, когда будет выполнено условие Si(ti)0, нуль-орган 7 выдает сигнал на второй управл ющий вход таймера 8, на вторые управл ющие входыAt time ti, when the condition Si (ti) 0 is satisfied, the zero-authority 7 outputs a signal to the second control input of timer 8, to the second control inputs

блоков 3 и 4 интегрировани  и на управл ющий вход АЦП 6. По этому сигналу таймер 8 прекращает отсчет времени, блоки 3 и 4 прекращают интегрирование, а АЦП 6 осуществл ет преобразование значени  сигнала S2(ti) в цифровой эквивалент, который поступает на вход блока делени  9. На управл ющий вход блока делени  9 поступает значение интервала времени ti-to с выхода таймера 8. Цифровой эквивалент сигналаblocks 3 and 4 of the integration and the control input of the ADC 6. According to this signal, timer 8 stops counting time, blocks 3 and 4 stop integrating, and ADC 6 converts the value of signal S2 (ti) to a digital equivalent, which is input to the block 9. The control input of the division unit 9 receives the value of the time interval ti-to from the output of the timer 8. The digital equivalent of the signal

$2(ti) в блоке 9 делитс  на значение ti-to. В результате на входе блока делени  9 формируетс  значение отношени $ 2 (ti) in block 9 is divided by the value of ti-to. As a result, at the input of the division block 9, the value of the ratio

у2y2

S2(ti)S2 (ti)

t1 -to t1 -to

(3)(3)

Значение у2 в блоке 10 умножаетс  на посто нный коэффициентThe value of y2 in block 10 is multiplied by a constant coefficient

КTO

л-Flf

2sinF-cosЈ2sinF-cosЈ

(4)(four)

5555

значение которого заранее вводитс  в блок 11. Величинаthe value of which is entered in advance in block 11. The value

(5)(five)

равна  амплитуде исследуемого сигнала, отображаетс  на устройстве индикации 12.equal to the amplitude of the signal under study, is displayed on the display device 12.

Повышение точности измерений при низких отношени х сигнал-шум достигает- с  за счет существенного уменьшени  вли ни  помехи Ј(t) и вли ни  нестабильности фазового сдвига на результат измерени  амплитуды А. При этом особенности формировани  сигналов Sifti) и S2(ti) состо т в следующем. После интегрировани  исследуемого и сдвинутого по фазе сигналов на интервале времени ti-to сигналы на выходе блоков 3 и 4 равныThe increase in the accuracy of measurements at low signal-to-noise ratios is achieved by significantly reducing the influence of the Ј (t) noise and the influence of the phase shift instability on the amplitude measurement result A. At the same time, the features of the formation of the signals Sifti) and S2 (ti) are in the following. After integrating the signal under study and phase-shifted signals over the time interval ti-to, the signals at the output of blocks 3 and 4 are equal

Si(ti) / yi(t)dtSi (ti) / yi (t) dt

toto

A 1 p (cos (p0 -cos ipi)+RfcA 1 p (cos (p0 -cos ipi) + Rfc

(6)(6)

} }

S2(tl) / Y2(t)dt toS2 (tl) / Y2 (t) dt to

- A j cos(p0 -F) -cos(pi -F)+Rv (7)- A j cos (p0 -F) -cos (pi -F) + Rv (7)

Здесь po, (p - фазы исследуемого сигнала, отвечающие моментам времени to и ti (см. фиг. 2)Here po, (p are the phases of the signal under investigation, corresponding to the moments of time to and ti (see Fig. 2)

р0(л+г)(8)p0 (l + g) (8)

р - 1л - р0 .p - 1l - p0.

На практике интервал коррел ции помехи обычно существенно меньше периода исследуемого сигнала, поэтомуIn practice, the interference correlation interval is usually substantially less than the period of the signal under study, therefore

R,, /Ј(t). С t0R ,, / Ј (t). With t0

После преобразованил уравнени  (7) с учетом соотношений (8) получаютAfter transforming the equations (7), taking into account relations (8),

(ti)(ti)

п -Fn -F

(ti -t2)-2sinFcos-2(ti -t2) -2sinFcos-2

(9)(9)

Величину оптимального фазового сдвига , при которой нестабильность фазового сдвига практически не вли ет на дисперсию результата измерени  амплитуды А, определ ют из услови  - 0, откуда наход тThe value of the optimal phase shift, at which the instability of the phase shift has little effect on the dispersion of the measurement result of the amplitude A, is determined from the condition - 0, where

,6929693 рад, при этом, 6929693 glad, while

,10-S2(ti)/(ti-to).(Ю), 10-S2 (ti) / (ti-to). (Yu)

Если фазовый сдвиг выбрать F  /2, тогдаIf the phase shift is F / 2, then

,11-S2(ti)/(ti-t0)., 11-S2 (ti) / (ti-t0).

(11)(eleven)

Достигаемый выигрыш в точности измерени  амплитуды дл  предложенного способа в сравнении с известным дл  случа  F nil составл етThe achieved gain in the accuracy of the amplitude measurement for the proposed method in comparison with the known for the case of F nil is

-r-r

13,9 +13.9 +

91 af h cfr 91 af h cfr

(12)(12)

где о,, - относительные дисперсии результатов измерений амплитуды дл  известного и предложенного способов;where o ,, is the relative dispersion of the amplitude measurement results for the known and proposed methods;

0i2, 0ЈF - относительные дисперсии помехи и фазового сдвига соответственно, h - отношение сигнал-шум.0i2, 0ЈF - relative dispersion of noise and phase shift, respectively, h - signal-to-noise ratio.

Изобретение иллюстрируетс  следующим примером.The invention is illustrated by the following example.

Например, при a -a F 0,05 выигрыш в точности измерений амплитуды составл ет ,7 раза (см, фиг. 3).For example, with a -a F 0.05, the gain in the accuracy of amplitude measurements is 7 times (see Fig. 3).

При выборе оптимального фазового сдвига F0pt достигаемый выигрыш резко возрастает,When choosing the optimal phase shift F0pt, the gain achieved dramatically increases,

При реализации предложенного спосо- ба может осуществл тьс  сдвиг по фазе как по отставанию, так и по опережению выходного сигнала фазовращател  1 относите/ь - но исследуемого сигнала. В случае, если используетс  опережение по фазе, то выход фазовращател  слэдует соединить с входом блока 3 интегрировани , а вход фазовращател  1 - соединить с входом блока 4 интегрировани .In the implementation of the proposed method, a phase shift can be made both in the lag and in advance of the output signal of the phase shifter 1, relate the signal under study. If a phase advance is used, then the output of the phase shifter should be connected to the input of the integration unit 3, and the input of the phase shifter 1 - connected to the input of the integration unit 4.

При этом интегркоование сигналов yi(t) и y2(t) прекращают при выполнении услови  S2(ti)0, а значение амплитуды исследуемого сигнала определ ют по формуле косвенного измерени In this case, the integration of the signals yi (t) and y2 (t) is stopped when the condition S2 (ti) 0 is fulfilled, and the amplitude value of the signal under study is determined by the formula of indirect measurement

АBUT

Si(ti)-(jr-F)Si (ti) - (jr-F)

2(ti t0)sinF-cos-22 (ti t0) sinF-cos-2

F F

(13)(13)

где Si(ti)- результат интегрировани  исследуемого сигнала yi(ti) на интервале времени ti-to.where Si (ti) is the result of integrating the signal under study yi (ti) over the time interval ti-to.

Предложенный способ в сравнении с известным обеспечивает более высокую точность измерени  амплитуды благодар  уменьшению коэффициентов вли ни  соответствующих первичных погрешностей (дисперсии фазового сдвига и дисперсии помехи ) на погрешность косвенного измерени  амплитуды.The proposed method, in comparison with the known, provides a higher accuracy of amplitude measurement due to a decrease in the coefficients of the influence of the corresponding primary errors (phase shift dispersion and noise dispersion) on the error of indirect amplitude measurement.

Таким образом, предложенный способ обеспечивает повышение точности измерений амплитуды при низких отношени х сигнал-шум . Достигаемый выигрыш в точности измерений возрастает с уменьшением отношени  сигнал-шум,Thus, the proposed method provides an increase in the accuracy of amplitude measurements at low signal-to-noise ratios. The gain in measurement accuracy increases with decreasing signal-to-noise ratio,

Claims (2)

Формула изобретени  1. Способ измерени  амплитудного значени  переменного напр жени , основанный на формировании дополнительного напр жени  путем введени  фазового сдвига в исследуемый сигнал, сравнении мгновенных значений исследуемого и дополнительного электрических сигналов и определении амплитудного значени  по расчетной формуле, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  при низких отношени х сигнал-шум, в момент to равенства исследуемого и дополнительного сигналов интегрируют обаClaim 1. A method of measuring the amplitude value of an alternating voltage based on generating an additional voltage by introducing a phase shift into the signal under study, comparing the instantaneous values of the studied and additional electric signals and determining the amplitude value according to a calculation formula, characterized in that accuracy of measurement at low signal-to-noise ratios, at the moment to equality of the studied and additional signals integrate both сигнала до тех пор, пока интегральное значение исследуемого сигнала не достигнет нул , в этот момент времени ti измер ют интегральное значение дополнительного сигнала, значение амплитуды исследуемого сигнала определ ют по формулеsignal until the integral value of the signal under investigation reaches zero, at this time ti the integral value of the additional signal is measured, the amplitude value of the signal under investigation is determined by the formula Л S2(ti)rfrr-F)L S2 (ti) rfrr-F) 2(ti -t0)sinF-cosЈ2 (ti -t0) sinF-cosЈ где S2(ti)- результат интегрировани  дополнительного сигнала на интервале времени (ti-to);where S2 (ti) is the result of integrating the additional signal over the time interval (ti-to); F - фазовый сдвиг.F - phase shift. 2. Способ по п.1,отличающийс  тем, что величину фазового сдвига принимают равной ,6929693 рад ( 97°).2. A method according to claim 1, characterized in that the magnitude of the phase shift is taken to be 6929693 rad (97 °). пP // Фиг.11 ГR 33 JJ Фиг. 3FIG. 3
SU904823872A 1990-05-07 1990-05-07 Method of measuring amplitude value of alternating voltage SU1742737A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904823872A SU1742737A1 (en) 1990-05-07 1990-05-07 Method of measuring amplitude value of alternating voltage

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904823872A SU1742737A1 (en) 1990-05-07 1990-05-07 Method of measuring amplitude value of alternating voltage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1742737A1 true SU1742737A1 (en) 1992-06-23

Family

ID=21513463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904823872A SU1742737A1 (en) 1990-05-07 1990-05-07 Method of measuring amplitude value of alternating voltage

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1742737A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 847218,кл. G 01 R 19/04,1981. Авторское свидетельство СССР № 1269041, кл. G 01 R 19/04,1985. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3968427A (en) Group delay measurement apparatus and method
SU1742737A1 (en) Method of measuring amplitude value of alternating voltage
SU1137366A1 (en) Device for graudating pressure measuring converters
JPS60246122A (en) Differentiation gain measuring circuit
SU970257A1 (en) Signal phase fluctuation measuring method
SU917122A1 (en) Method of measuring phase shift changes of discontinuous sine signals
SU1559303A1 (en) Device for measuring phase characteristics of four-terminal network
SU752197A1 (en) Transformation coefficient meter
SU808965A1 (en) Method and device for measuring phase
SU1038885A1 (en) Tracking phase meter
SU1511715A1 (en) Apparatus for automatic measurement of signal-to-noise ratio
SU1312399A1 (en) Device for measuring phase velocity of ultrasound
SU1330577A1 (en) Method of measuring phase shift
SU960646A1 (en) Current active and reactive component measuring method
SU685982A1 (en) Method of measuring parameters of shaft rotation
SU1037293A1 (en) Device for reading and measuring lengthy object geometrical parameters
SU1377765A1 (en) Method of determining phase shift
SU690408A1 (en) Digital arrangement for optimum measuring of signal phase
SU1359759A1 (en) Device for measuring signal-noise ratio and signal and noise power
SU993145A1 (en) Signal delay group time non-uniformity meter
SU613334A1 (en) Correlator of frequency differential with coherent storage
SU765748A1 (en) Phase difference measuring device
SU1651227A2 (en) Method for determination of phase shift
SU357532A1 (en) DEVICE FOR MEASURING COEFFICIENTS OF AMPLITUDE MODULATION
SU1003382A2 (en) Device for measuring differential-phase distortions