SU815670A1 - Амплитудно-фазовый анализаторгАРМОНиК пЕРиОдичЕСКиХ НАпР жЕНий - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитуды и фазы гармоник периодических напряжений. _ известен анализатор амплитуды и фа-³ зы гармоник периодических напряжений, содержащий гетеродин, фильтр нижних частот, множительное устройство, экстремальный блок и управляемый фазовращатель Г13 10

Недостатком этого анализатора является ограниченная точность измерения амплитуда и фазы гармоник напряжений, обусловленная погрешностью работы множительного устройства, при 15 подаче на его входа сигналов, значительно отличающихся друг от друга по уровню и слабой помехозащищенностью схемы, вследствие перегрузки множительного устройства напряжениями, 20 частоты которых значительно отли- . чаются от частоты анализируемой гармоники .

! Наиболее близким по техническрй сущности к предлагаемому является 25 амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений, содержащий блок формирования квадратурных сигналов, последовательно соеди*.. ненные первый синхронный детектор и ί 30 первый фильтр низких частот, второй синхронный детектор и второй фильтр низких частот, блок преобразования, координат, индикатор фазы и индикатор амплитуда, выхода блока формирования квадратурных сигналов подключены к первым входам первого и второго синхронных детекторов, первый выход блока преобразования координат подключен к индикатору Фазы. Кроме того, это устройство содержит также квадратурный генератор, измерительный преобразователь вибраций, фазометр, индикатор уровня и сумматор [2].

однако этот анализатор не обеспечивает точности измерения амплитуды и фазы гармоник напряжений, из-за погрешности работы множительных устройств, при подаче на их входы сигна,лов, значительно отличающихся друг от iflpyra по уровню, из-за слабой помехозащищенности схемы и иэ-эа перегрузки множительных устройств напряжениями, частоты которых значительно отли.чаются от частоты анализируемой гармоники .

Цель изобретения - повышение точности амплитудно-фазового анализатора ,гармоник периодических напряжений.

Указанная цель достигается тем, что в 'амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений, содержащий блок формирования квадратурных сигналов, последовательно соединенные первый синхронный детектор , и первый фильтр низких частот, второй синхронный детектор и второй [фильтр низких частот, блок преобразования координат, индикатор фазы и·, индикатор амплитуды,выходы блока формирования квадратурных сигналов подключены к первым входам первого и второго синхронных детекторов,первый выход блока преобразования координат подключен к индикатору фазы,введены активный управляемый фильтр ,преобра- '5 зователь частота-напряжение,первый, второй и третий цифровые аттенюаторы, первый и второй блоки сравнения.первый и второй’источники образцового напряжения,первый и второй преобразо- 20 ватели аналог-код,первый вход устройства соединен с первым входом активного управляемого фильтра, второй вход которого подключен к выходу преобразователя частота-напряжение, вход кото- 25 рого соединен со вторым входом устройства и со входом блока формирования квадратурных сигналов, выход активного управляемого фильтра подключен к первому входу первого цифрового аттенюатора, выход которого соединен со вторым входом первого.и второго синхронного детектора и с первым входом первого блока сравнения, ко второму входу которого подключен первый источ-, ник образцового напряжения, выход пер- ⁵ вого блока сравнения соединен со входом первого преобразователя аналогкод, выход которого подключен ко второму-входу первого цифрового аттенюатора и к первому входу индикатора амп- 40 литуды, второй вход которого соединен с выходом второго преобразователя аналог-код, с первыми входами второго и третьего цифровых аттенюаторов, ко вторым входам которых подключены вы- 45 ходы, соответственно, первого и второго фильтров низких частот_; выходы второго и третьего цифрового аттенюатора соединены со входами блока преобразования координат, второй выход jq которого соединен с первым входом второго блока сравнения, ко второму входу. которого подключен второй источник образцового напряжения, выход второго блока сравнения соединен со входом второго преобразователя ана- ” .лог-код.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Амплитудно-фазовый анализатор гар- 60 моник периодических напряжений содерхшт блок 1 формирования квадратурных сигналов, первый и второй синхронные детекторы 2 и 3, первый и второй Фильтры 4 и 5 низких частот, блок 6 65 преобразования кординат, активный управляемый фильтр 7, преобразователь 8 частота-напряжение, первый, второй и третий цифровые аттенюаторы 9, 10, 11, первый и второй блоки 12 и 13 сравнения, первый и второй источники 14 и 15 образцового напряжения, первый и второй преобразователи 16 и 17 аналог-код, индикатор 18 фазы и индикатор 19 амплитуды.

Амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напряжений работает следующим образом.

Исследуемое напряжение вида через активный управляемый фильтр 7 и первый цифровой аттенюатор 9 поступает на вторые (сигнальные) входы первого и второго синхронных детекторов 2 и 3. Средняя частота полосы пропускания активного управляемого фильтра 7 определяется номером исследуемой гармоники и задается фильтру выходным напряжением преобразователя 8 частота-напряжение, на вход которого поступает опорное напряжение U_o (t) с частотой исследуемой гармоники. Полоса пропускания активного управляемого фильтра 7 одинакова для всех гармоник и составляет две декады, таким образом, активный управляемый фильтр 7 не вносит фазовых искажений в процессе измерения. На выходе пер- * вого цифрового аттенюатора 9 максимальное напряжение сигнала поддерживается постоянным и не зависит от номера исследуемой гармоники. Это достигается за- счет изменения коэффициента передачи первого цифрового аттенюатора 9 пропорционально напряжению рассогласования, с выхода первого блока 12 сравнения, между значениями напряжений с выхода первого цифрового аттенюатора 9 и выхода первого источника 14 образцового напряжения.

Напряжение рассогласования в первом преобразователе 16 аналог-код из аналоговой формы переводится в цифровую и поступает с его выхода на второй (управляющий) вход первого цифрового аттенюатора 9 и первый вход индикатора 19 амплитуды.

Опорное напряжение с частотой исследуемой гармоники поступает на вход блока 1 формирования квадратурных сигналов, с выходов которого на первые (управляющие) входы первого и второго синхронных детекторов 2 и 3 поступают.сигналы напряжения той же частоты, но сдвинутые по фазе друг относительно друга на 90°. На выходах первого и второго синхронных детекторов 2 и 3 образуются напряжения, содержащие постоянную составляющую, несущую информацию об амплитуде и фазе исследуемой гармоники, и содержащую ряд гармоник переменную составляющую, которую отфильтровывают с помощью первого и второго фильтров 4 и 5 низких частот. Таким образом, на выходах первого и второго фильтров 4 и 5 низких частот остается лишь по одной постоянной составляющей сигнала, которые представляют собой проекции вектора (амплитуды) гармоники в прямоугольной сис> теме координат. Эти сигналы, соответственно, через второй и третий цифровые аттенюаторы 10 и 11 поступают на второй и первый входы блока б преобразования координат,со второго (амплитудного) выхода которого напряжение поступает на первый вход второго блока 13 сравнения.

Цифровой сигнал с выхода второго преобразователя 17 аналог-код поступает на индикатор 19 амплитуды. С первого выхода.блока б преобразования координат снимается напряжение, пропорциональное фазе измеряемой гармоники .

Преимуществом амплитудно-фазОвого анализатора гармоник периодических напряжений является высокая точность измерения амплитуды и фазы гармоник периодических сигналов, обусловленная стабилизацией диапазонов входных напряжений основных элементов схемы: первого и второго синхронных детекторов и блока преобразования коорДинатпрямоугольных в полярные, и уменьшением влияния гармоник, частоты которых значительно отличаются от частоты анализируемой гармоники, что позволяет сделать процесс анализа не зависящим от порядкового номера этой гармоники.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  амплитуды и фазы гармоник периодических напр жений известен анализатор амплитуды и ф зы гармоник периодических напр жений содержащий гетеродин, фильтр нижних частот, множительное устройство, экстремальный блок и управл емый фаз вращатель Ш Недостатком этого анализатора  вл етс  ограниченна  точность измерени  амплитуда и фазы гармоник напр жений, обусловленна  погрешностью ра боты множительного устройства, при подаче на его входы сигналов, значительно отличающихс  друг от друга по уровню и слабой помехозащищеиностью схемы, вследствие перегрузки мно жительного устройства напр жени ми, частоты которых значительно отли- . чаютс  от частоты анализируемой гармоники . Наиболее близким по техническрй сущности к предлагаемому  вл етс  смплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напр жений, содержащий блок формировани  квадратурных сигналов, последовательно соеди ненные первый синхронный детектор и первый фильтр низких частот, второй синхронный детектор и второй фильтр низких частот, блок преобразовани , координат, индикатор фазы и индикатор амплитуды, выходы блока формировани  квадратурных сигналов подключены к первым входам первого и второго синхронных детекторов, первый выход блока преобразовани  координат подключен к индикатору Фазы. Кроме того, это 4 стройство содержит также квадратурный генератор, измери ельный преобразователь вибраций, фазометр, индикатор уровн  и сумматор 2. иднако этот ангшизатор не обеспечивает точности измерени  амплитуды и фазы гармоник напр жений, из-за погрешности работы множительных устройств , при подаче на их входы сигналов , значительно отличгиощихс  друг от друга по уровню, из-за слабой помехозащищенности схемы и из-за перегрузки миожительнб1Х устройств напр жени ми , частоты которых значительно отличаютс  от частоты ангшизируемой гармоники . Цель изобретени  - повышение точности ги плитудно-фазового ангшизатора гармоник периодических напр жений. Указанна  цель достигаетс  тем, что в -амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напр жений, содержащий блок формировани  квадратурных сигналов, последовательно сое диненные первый синхронный детектор и первый фильтр низких частот, второй синхронный детектор и второй |фильтр низких частот, блок преобразо 1вани  координат, индикатор фазы и , индикатор амплитуды,выходы блока фор мировани  квадратурны}): сигналов подключены к первым входам первого и вто рого синхронных детекторов,первый выход блока преобразовани  координат подключен к индикатору фазы,введены активный управл емый фильтр,преобразозатель частота-напр жение,первый, второй и третий цифровые аттенюаторы, первый и второй блоки сравнени ,первый и второй источники образцового напр жени ,первый и второй преобразо ватели аналог-код,первый вход устройс ва соединен с первым входом активного управл емого фильтра, второй вход которог-о подключен к выходу преобразовател  частота-напр жение, вход которого соединен со вторым входом устрой ства и со входом блока формировани  квадратурных сигналов, выход активного управл емого фильтра подк11кзчен к первому входу первого цифрового аттенюатора , ыход которого соединен со вторым входом первого,и второго синхронного детектора и с первым входом первого блока сравнени , ко второму входу которого подключен первый источ ник образцового напр жени , выход пер вого блока сравнени  соединен со входом первого преобразовател  аналогкод , выход которого подключен ко втор му-входу первого цифрового аттенюатора и к первому входу индикатора амплитуды , второй вход которого соединен с выходом второго преобразовател  аналог-код, с первыми входами второго и третьего цифровых аттенюаторов, ко вторым входам которых подключены выходы , соответственно, первого и второго фильтров низких 4acTOTj выходы второго и третьего цифрового аттенюатора соединены со входами блока преобразовани  координат, второй выход которого соединен с первым входом вто рого блока сравнени , ко второму входу которого подключен второй источник образцового напр жени , выход второго блока сравнени  соединен со входом второго преобразовател  ана .лог-код. На чертеже изображена блок-схема устройства. Амплитудно-фазовый анализатор гарМОНИК периодических напр жений содерхшт блок 1 формировани  квадратурных сигналов, первый и второй синхронные детекторы 2 и 3, первый и второй фильтры 4 и 5 низких частот, блок 6 преобразовани  кординат, активный управл емый фильтр 7, преобразователь 8 частота-напр жение, первый, второй и третий цифровые аттенюаторы 9, 10, 11, первый и второй блоки 12 и 13 сравнени , первый и второй источники 14 и 15 образцового напр жени  первый и второй преобразователи 16 и 17 аналог-код, индикатор 18 фазы и индикатор 19 амплитуды. Амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напр жений работает следующим образом. Исследуемое напр жение вида () через активный управл емый фильтр 7 и первый цифровой аттенюатор 9 поступает на вторые (сигнальные) входы первого и второго синхронных детекторов 2 и 3. Средн   частота полосы пропускани  активного управл емого фильтра 7 определ етс  номером исследуемой гармоники и задаетс  фильтру выходным напр жением преобразовател  8 частота-напр жение, на вход которого поступает опорное напр жение UQ(t) с частотой исследуемой гармоники. Полоса пропускани  активного управл емого фильтра 7 одинакова дл  всех гармоник и составл ет две декады, таким образом, активный управл емый фильтр 7 не вносит фазовых искажений в процессе измерени . На выходе пер- вого цифрового аттенюатора 9 максимальное напр жение сигнала поддерживаетс  посто нным и не зависит от номера исследуемой гармоники. Это достигаетс  за. счет изменени  коэффициента передачи первого цифрового аттенюатора 9 пропорционально напр жению рассогласовани , с выхода первого блока 12 сравнени , между значени ми напр жений с выхода первого цифрового аттенюатора 9 и вьахода первого источника 14 образцового напр жени . Напр жение рассогласовани  в первом преобразователе 16 аналог-код из аналоговой формы переводитс  в цифровую и поступает с его выходл на второй (управл ющий) вход первого -цифрового аттенюатора 9 и первый вход индикатора 19 амплитуды. Опорное напр жение с частотой исследуемой гармоники поступает на вход блока 1 формировани  квадратурных сигналов, с выходов которого на первые (управл ющие) входы первого и второго синхронных детекторов 2 и 3 поступают.сигналы напр жени  той же частоты, но сдвинутые по фазе друг относительно друга на 90. На выходах первого и второго синхронных детекторов 2 и 3 образуютс  напр жени , содерх ащие посто нную составл ющую , несущую информацию об амплитуде и фазе исследуемой гармоники, и содержащую р д гармоник переменную составл ющую, которую отфильтровывают с помощью первого и второго фильт ров 4 и 5 низких частот. Таким образом , на выходах первого и второго фильтров 4 и 5 низких частот остаетс  лишь по ОДНОЙ посто нной составл ющей сигнала, которые представл ют собой проекции вектора (амплитуды ) гармоники в пр моугольной системе координат. Эти сигналы, соответ ственно, через второй и третий ци.фро вые аттенюаторы 10 и 11 поступают на второй и первый входы блока б преобразовани  координат,со второго (ам плитудного) выхода которого напр жение поступает на первый вход второго ,блока 13 сравнени . Цифровой сигнал с выхода второго преобразовател  17 аналог-код поступает на индикатор 19 амплитуды. С первого выхода.блока б преобразовани  координат снимаетс  напр жение, пропорциональное фазе измер емой гар МОНИКИ. Преимуществом амплитудно-фазового анализатора гармоник периодических напр жении  вл етс  высока  точность измерени  амплитуды и фазы гармоник периодических сигналов, обусловленна стабилизацией диапазонов входных напр жений основных элементов схемы: первого и второго синхронных детекто ров и блока преобразовани  координат пр моугольных в пол рные, и уменьшением вли ни  гармоник, частоты которых значительно отличаютс  от частоты ансшизируемои гармоники, что позвол ет сделать процесс анализа не за вис щим от пор дкового номера этой гармоники. Формула изобретени  Амплитудно-фазовый анализатор гармоник периодических напр жений, содержащий блок формировани  квадратурных сигналов, последовательно со диненные первый синхронный детектор первый фильтр низких частот, второй синхронный детектор и второй фильтр низких частот, блок преобразовани  координат, индикатор фазы и индика .тор амплитуды, выходы блока формировани  квадратурных сигналов подключены к первым входам первого и второго синхронных детекторов, первый выход блока преобразовани -координат подключен к индикатору фазы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности амплитудно-фазового ансшизатора гармоник периодических напр жений, в него введенй активный управл емый фильтр, преобразователь частота-напр жение, первый, второй и третий цифровые аттенюаторы , первый и второй блоки сравнени , первый и второй источники образцового напр жени , первый и второй преобразователи ансшог-код, первый вход устройства соединен с первым входом активного управл емого фильтра, второй вход которого подключен к выходу преобразовател  частота-напр жение, вход которого соединен со вторым входом устройства и со входом блока формировани  квадратурных сигналов, выход активного управл емого фильтра подключен к первому входу первого цифрового аттенюатора , выход которого соединен со вторым входом первого и второго синхронного детектора и с первым входом первого блока сравнени , ко второму входу которого подключен первый источник образцового напр жени , выход первого блока сравнени  соединен со входом первого преобразовател  аналогкод , выход которого подключен ко второму входу первого цифрового аттенюатора и к первому входу индикатора амплитуды, второй вход которого соединен с выходом второго преобразовател  аналог-код, с первыми входами второго и третьего цифровых аттенюаторов , ко входам которых подключены выходы, соответственно, первого и второго фильтров низких частот , выходы второго и третьего цифрового аттенюатора соединены со входами блока преобразовани  координат, второй выход которого соединен с первым входом второго блока сравнени  ко второму входу которого подключен второй источник образцового напр жени , выход второго блока сравнени  соединен со входом второго преобразовател  аналог-код. Источники информации, прин тые во внимание при -экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 321768, кл. G 01 R 23/16, 19.11.71.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 615364, кл. G 01 Н 1/00, 15.07.78 (прототип ).