SU752179A1 - Устройство дл цифрового измерени мощности - Google Patents

Description

Изобретение относится к цифровой электроизмерительной технике и может найти применение при построении измерителей мощности непрерывных и радиоимпульсных колебаний.

Известны устройства для цифрового измерения мощности,принцип действия которых основан на перемножении мгновенных значений напряжения и тока с последующим измерением выходного напряжения перемножителя методом двухтактного интегрирования W ·

Основное требование к перемножителю заключается в том, чтобы была обеспечена линейная зависимость между произведением входных сигналов и выходного сигнала в широком частотном диапазоне.

Однако большинство применяемых перемножителей имеют значительную погрешность вследствие наличия отклонений от линейности, которые обусловлены, в основном, амплитудной и фазовой погрешностью преобразования напряжения и тока, а также температурной и частотней погрешностью коэффициента перемножения перемножителя, что в значительной мере ограничивает потенциальную точность преобразования мощности в код.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для цифрового измерения мощности, содержащее . последовательно соединенные блок перемножения, первый ключ, интегIQ ратор, блок сравнения, селектор и блок.деления, причем ко вторым входам первого ключа, селектора и блока деления подключен соединенный со входом устройства блок выделения периода, выход которого также соедй-.. ней с первым входом второго ключа, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход — к интегратору, при этом __ третий вход селектора соединен с генератором импульсов [2] .

Недостатком этого цифрового измерителя мощности является сравнительно низкая точность цифрового измере25 ния мощности.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Указанная цель достигается за счет того, что устройство дополни3( тельно содержит источник эталонного тока и источник эталонного напряжения, соединенный со входом устройства по напряжению, причем выход источника эталонного напряжения подключен к блоку перемножения непосредственно, а выход источника эталон ного тока — через третий ключ, второй вход которого соединен с блоком выделения периода.

На чертеже показана функциональная блок-схема устройства для цифрового измерения мощности.

Устройство содержит соединенные последовательно источник 1 эталонного напряжения, блок 2 перемножения, первый ключ 3, интегратор 4, блок 5 сравнения, селектор 6, блок 7 деления. Источник 8 эталонного тока через третий ключ 9 подсоединен к блоку 2 перемножения; второй ключ 10 выходом подсоединен ко входу интегратора 4, а генератор 11 импульсов — ко входу селектора б. Блок 12 выделения периода входом соединен с первой входной шиной устройства и выходом — с ключами 3, 9, 10, селектором 6 и блоком 7 деления. Источник 13 опорного напряжения подключен ко входу ключа 10. Вторая устройства соединена с множения.

Устройство работает образом.

В первом такте ключ первый вход по току блока 2 перемножения подается входной ток 3 (t), а на. вход источника 1 эталонного напряжения и₀ подается входное напряжение U(t). При этом на вход по напряжению блока 2 перемножения подается напряжение ll(t) + U_o. Выходное напряжение блока 2 перемножения равно и_П1 = K_n[u(t) ·+ υ₀]·3 (t), (1) где K_n — коэффициент преобразования.

Блок выделения 12 периода в первом такте открывает ключ 3 на время η периодов входных колебаний T_t=nT_x напряжения U(t), где Т_х — период колебаний U(t). В процессе первого такта интегрирования длительностью Tj = η·Τ_χ, интегрируется напряжение входная шина блоком 2 переследующим закрыт. На ^П1 и_П1=к_п[и(1) + и₀]э(1), η·Τ_χ ^UBbu.r^j о

К Г^Пг^Т* Л* ' -1 о о ^J ,:^т» к .Λ Л

Мвых/d 4^dt'nJ 44 alUdtij Ъ uuidt

О О о η:Ά

При

3(t) и

Отсюда симметричной форме кривой ^ио const составляющая η·Τ_χ

J u₀3(t)dt=o.

о

Кп^ПГ^Х вых./7-J U(t) (2)

О

В момент окончания первого такта интегрирования блок 12 выделения периода закрывает ключ 3 и открывает ключ 10 и селектор 6. В течение второго такта интегрируется напряжеисточника 13 опорного напряпока напряжение U_BbD равным нулю о

На вход блока 7 деления число импульсов ние U_on жения, станет (3) поступает (4)

N 1 “ f о Т _? , где f₀ — частота импульсов тора 11. На основании уравнения (2) с учетом уравнения (3) получаем _п._т *т

ЛЧ u(UoU)dt₊|j ^Llon^dt=0· о о

Так как η·Τ_χ о

то

Отсюда, генераTu(t) J(t)dt о______________ π·Τ_Α .τ₂=0·, = ηΤ_χ·Ρ_χ, с учетом уравнения,получаем ^οπ р = * £ .U .пТ ¹о ^лп ¹' х

В третьем такте блок 12 выделения периода включает ключ 9. При этом на токовый вход блока 2 перемножения подается дополнительно к току 3 (t) эталонный ток 3₀ . Напряжение на выходе блока 2 перемножения равно υη₂=κ_π[υίΦυ₀][3(ψ3_σ> »к_л[иЫ-зЮ+и(1Гз_о+и_оэ(1Ни_о-э_о].^(б)

В третьем такте интегрирования блок 12 выделения периода открывает ключ на время T_t = η·Τ_χ и подает этим напряжение и_п^ на вход интегратора 4.

В процессе инте’грирования получаем ?» _f ^T« (7) ♦J u_oa(t)dt.j u₀3₀dt].

О о (5)

При симметричных колебаниях и (t) 3(t), а также при U_o = const, З_о = const составляющие

Г Λ*

J u₀-3(t)dt=o·, J 3₀-um=o. о о

На основании уравнения (7) с уравнения (8) получаем учетом

На

К_п-п Тхг —^uo'^Jo^nTx ⁼ “hj--*[р

В момент окончания третьего такта блок 12 выделения периода закрывает ключ 3 и открывает ключ 10. При этом начинается интегрирование напряжения U_on до равенства нулю ^ивых 2 ^UBbix2⁺^~j Uondt=O;

о и 1

ВЫх_г ⁺ £ 6_0П -Т₄ = 0.

основании (9) имеем ^кп ^{1 η} Ά г 1

Ϊ 1^Рх⁺’^РоЗ=^’^иоп^Т4· (10) время четвертого

За вход блока 7 деления с тора θ'поступает число равное такта на выхода селекимпульсов, ⁿ2 = ^fo - ^т4 На основании уравнения том уравнения

Хп^и'^Тх г

Равенство (5) (11) уче(12) (13) · (10) с (11) имеем (р + р 1 = - ^οπ -^ζ .

I ^μχ ⁺ *0-1 ζχ 1 с -*-0 можно записать ^Uon^->J1 ^kn ^{n Р}Х ⁼ 7 •*-о

Разделим уравнение (12) на уравнение (13) кп‘^п (^рх ⁺ Р_о) -Uon Nj/fo Рх⁺^о й;

Κ_πη·Τ_χ·Ρ_χ

Отсюда

N1

Операция деления Ν^/ί^-Ν^) выполняется в блоке 7 деления.

Из уравнения (14) видно, что результат преобразования не зависит от постоянной времени € интегратора 4, значения частоты f₀ генератора 11, значения напряжения и_оП от источника 13 и, что особенно важно, от коэффициента преобразования К_п блока 2 перемножения. Стабильность параметров этих блоков требуется лишь на время преобразования в четырех тактах, что технически легко осуществимо. Важной особенностью устройства для цифрового измерения активной мощности является то, что в нем на вход по напряжению блока 2 перемножения подается в четырех тактах интегрирования без переключений сумма входного и эталонного напряжений U(t)+U_o, а переключается лишь ключ 9 для подачи эталонного тока 5_О с источника 8 этапонного тока.

Это позволяет устранить влияние неинформативных параметров источников напряжений U(t) и U_o (внутреннее сопротивление, частота колебаний и т.д.) на коэффициент преобразования блока перемножения по входу по напряжению, а также устранить влияние неинформативных.параметров источника тока 3 (t) (частота колебаний, изменение амплитудной и частотной характеристик перемножителя по токовому входу и т.д.).

Погрешность преобразования мощности в код в основном определяется точностью задания 1)₀ , З_о , которое, в свою очередь, определяется стабильностями параметров источников 1 и 8 эталонных напряжения и тока.

Таким образом, точность предлагаемого устройства для цифрового измерения мощности значительно выше точности известного устройства мощности, так как в нем на результат преобразования не влияет значение коэффициента преобразования блока перемножения, значения неинформативных параметров источников входного тока, входного и эталонного напряжений. Медленный дрейф параметров этих элементов не влияет на результат преобразования мощности в код, что позволяет использовать устройство в тяжелых производственных условиях для измерения мощности непрерывных и радиоимпульсных колебаний с высокой точностью в широком диапазоне частот.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР 451014, кл. G.01 R 21/06, 1972.

2.Авторское свидетельство СССР 508748, кл. G 01 R 19/26, 1976.