Цифровой измеритель коэффициента гармоник

 

ЩФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА ГАРМОНИК, содержащий последовательно соединенные блок управления , аналого-1щфровой преобразователь и рекурсивный цифровой фильтр, при этом второй вход аналого-цифрового преобразователя объединен с входом блока управления и подключен к входу устройства, три сумматора, последовательно соединенные делитель кодов и блок извлечения корня квадратного , а также два масштабирующих блока, один из которых по входу подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены два перемножителя кодов, первые входы которых подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя , второй вход одного перемножителя кодов соединен с выходом первого сумматора, вход суммирования которого подключен к выходу первого масштабирующего блока, а вход вычитания объединен с вторьм входом другого перемножителя кодов и соединен через второй масштабирующий (Л блок с выходом рекурсивного цифрового фильтра, выходы перемножителей кодов подключены к входам второго и третьего сумматоров, выходы которых соединены с уходами делителя кодов.

(и) R 23/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н автонсноьм СаиДКтВЪСтВи

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТЬ9 (21) 3610685/18-21 (22) 23.06.83 (46) 07.11.84, Бюл. И 41 (72) М.Я.Минц, В.Н.Чинков и С.И.Буданов (53) 621.317.353.1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 516969, кл. Cj 01 Й 23/20, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

В 805195, кл. g 01 R 23/20, 1981 (пр ото тип) . (54) (57) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА ГАРМОНИК, содержащий последовательно соединенные блок управления, аналого-цифровой преобразователь и рекурсивный цифровой фильтр, при этом второй вход аналого-цифрового преобразователя объединен с входом блока управления и подключен к входу устройства, три сумматора, последовательно соединенные делитель кодов и блок извлечения корня квадратного; а также два масштабирующих

1 . Зблока, один из которых йо входу подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше» ния точности, в него дополнительно введены два перемножителя кодов, первые входы которых подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя, второй вход одного перемн жителя кодов соединен с выходом первого сумматора, вход суммирования которого подключен к выходу первого масштабирующего блока, а вход вычитания объединен с вторым входом другого перемножителя кодов и соединен через второй масштабирующий блок с выходом рекурсивного цифрового фильтра, выходы перемножителей кодов подключены к входам вгорого и третьего сумматоров, выходы которых соединены с входами делителя кодов.

1122980

Изобретение относится к электрора ; диоизмерениям и может быть использовано для измерения коэффициента гармоник.

Известен цифровой измеритель нелинейных искажений, содержащий последовательно включенные формирователь, умножитель частоты, ключ, аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого подклю- 10 чен к входу формирователя и являет-. ся входом устройства, а управляющий вход — к выходам задатчиков ортого,,нальных функций, выходы которьм подключены к первым входам множи- 15 тельных устройств, выходы которых через соответствующие схемы переноса подключены к первому и второму входам квадратора третий вход кото) рого подключен к выходу аналого-циф- 20 рового преобразователя и вторым вхоDoM множительных устройств, а вМход — к входу сумматора, выход которого подключен к входу третьей схемы переноса, блок управления, под- 25 ключенный входом к выходу формирователя, а выходом — к управляющим вхоцам ключа, трех схем переноса, сумматора, измерителя отношения кодов, устройства извлечения корня, после- 50 довательно включенные второй сумматор и четвертая схема переноса, выход которой подключен к входу измерителя отношения кодов, а второй вход второго сумматора соединен с выходом квадратора (1) .

Недостатки устройства — погрешность измерения, обусловленная неточностью определения периода входного сигнала, погрешность вычисле- 40 ния и сложность аппаратурной реализации. !

Наиболее близким к изобретению является цифровой измеритель коэффициента гармоник, содержащий три сумматора, последовательно включенный формирователь, умножитель частоты, ключ, аналого-цифровой преобразователь, первый квадратор, четвер-. тый сумматор и блок извлечения корня квадратного, а также цифровой фильтр, второй и третий квадраторы и два масштабирующих блока, при этом второй вход аналого-цифрового преобразователя соединен с входами устройства и формирователя, выход которого подключен к блоку управления, вьмод аналого-цифрового преобразователя соединен с входом цифрового фильтра, выход которого через

-последовательно соединенные второй квадратор и первый сумматор подключен к одному из входов третьего сумматора, и с входом первого масштабирующего блока, выход которого через последовательно соединенные третий квадратор и второй сумматор л подключен к другому входу третьего сумматора, выход которого соединен через второй масштабирующий блок с вторым входом блока деления, а управляющие входы всех блоков. кроме формирователя и умножителя, подключены к соответствующим выходам блока управления (2f .

Недостаток известного устройства — невысокая точность измерения, обусловленная методической погрешностью задания кусочно-линейной характеристики цифрового фильтра, методической погрешностью вычисления коэффициента гармоник и методической динамической погрешностью циФрового фильтра.

Цель изобретения — повышение точности измерения коэффициента гармоник.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель коэффициента гармоник, содержащий последовательно соединенные блок управления, аналого-цифровой преобразователь и рекурсивный цифровой фильтр, при этом второй вход аналого-цифрового преобразователя объединен с входом блока управления и подключен к входу измерителя, три сумматора, последовательно соединенные делитель кодов и блок извлечения корня квадратного, а также два масштабирующих блока, один из которых по входу подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, дополнительно введены два перемножителя кодов, первые входы которых подключены к выходу аналого-цифрового преобразователя, второй вход одного перемножителя кодов соединен с выходом первого сумматора, вход суммирования которого подключен к вьмоду первого масштабирующего блока, а вход вычитания объединен с вторым входом другого перемножителя кодов и соединен через второй масштабирующий блок с выходом рекурсивного цифрового фильтра, выходы перемножителей кодов подклю11 22 чены к входам второго и третьего сумматоров, выходы которых соединены с входами делителя кодов.

На чертеже приведена блок-схема измерителя. 5

Измеритель содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 управления, рекурсивный цифровой фильтр

3, масштабирующйе блоки 4 и 5, перемножитель 6 и 7 кодов, сумматоры 10

8-10, делитель 11 кодов и блок 12 извлечения корня квадратного.

Информационный вход аналого-цифрового преобразователя 1 и вход блока управления объедииены мелку со- 15 бой и подключены к входу прибора.

Управляющий вход преобразователя 1 соединен с одним из выходов блока 2 управления. Выход аналого-цифрового преобразователя 1 соединен с точкой, 20 объединяющей входы рекурсивного цифрового фильтра 3, масштабирующего блока 4 и перемножителей 6 и 7 кодов Выход рекурсивного цифрового фильтра 3 через масштабирующий блок 25

5 подключен к второму входу перемножителя 6 кодов и к входу вычитания сумматора 8, вход суммирования которого соединен с выходом масштабирующего блока 4, а выход — с вторым входом перемножителя 7 кодов. Выходы перемножителей 6 и 7 кодов подключены к входам сумматоров 9 и 10, выходы которых соединены с входами делителя 11 кодов, а выход делителя подключен к входу блока 12 извлече35 ния корня квадратного.

Измеритель работает следующим образом.

Исследуемый сигнал u t) поступа40 ет на входы аналого-цифрового преоб-. разователя 1 и блока 2 управления.

Последний задает моменты квантования исследуемого сигнала и в эти моменты формирует импульсы за45 пуска преобразователя 1, на выходе которого образуются коды мгновенных значений исследуемого сигнала 0 1 f =

Коды it с выхода преобразователя 1 поступают на цифровой фильтр 3, через масштабирующий блок

4 на вход суммирования сумматора 8 и на входы перемножителей 6 и 7 кодов.

На выходе фильтра формируется сигнал 0, который подается через масштабирующий блок 5 на второй вход

98О 4 перемножителя 6 кодов и на вход вы= читания сумматора 8.

Коэффициенты передачи масштабирующих блоков 4 и 5 равны 1 . Таким

hi образом, на входы перемножителя 6 кодов поступают коды U с аналогоцифрового преобразователя 1 и — t/.

Щ с выхода масштабирующего блока 5.

На выходе перемножителя 6 кодов образуются коды произведений — 0 U

1 6 5 которые записыва дтся в сумматор 9.

В результате обработки rn кодов в сумматоре 8 записывается код квадрата действующего значения первой гармошки Ц, Одновременно в сумматоре 8 образу.

1 ются коды разностей — (0 — О ) кот: 5 5 торые подаются на второй вход перемножителя 7 кодов. Ha выходе. этого перемножителя получаются коды произ1 ведений — „, О (Ч, — о ), которые вводятся в сумматор 10. Сумма пг кодов дает код квадрата действующего значения высших гармоник 0

Коды величин О „и 0 поступают на

2 делитель 11 кодов и затеи на блок

12 извлечения корня квадратного, на выходе которого получаем код коэффи1. циента гармоник

В предлагаемом устройстве повышается точность измерения sa счет уменьшения методических погрешностей задания кусочно-линейной характеристики цифрового фильтра, вычисления коэффициента гармоник и динамической погрешности.

Используемый в известном устройстве фильтр с кусочно;.линейной характеристикой, как и любой реализуемый фильтр в полосе ((.г, + Я ), 4 не имеет прямых участков, а следовательно, его коэффициенты передачи .К1 и К на -самом деле являются не постоянными, а переменными, т.е. % л

К„-К.+ЬК, К, -К, +6K.

При этом абсолютная методическая погрешность известного устройства.

1 . bKÐ. r 2В К

Г 2 вместо точной а относительная погрешность

Я„С вЂ” -. 2

ЬК 1, аК

К 21(К22 (о, "Г

Составитель

Редактор Р.Цицика Техред С.Легеэа Корректор О. Билак

Заказ 8133/37 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, .Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПЛП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 эа счет неточности задания кусочнолинейной характеристики равна ю

Из этих формул видно, что при малых К методическая погрешность моГ жет оказаться достаточно большой, и чем меньше К„, тем больше эта погрешность.

) Методическая погрешность вычисления в известном устройстве возникает эа счет использования приближенной формулы

Изобретете реализует точную фор-. мулу.

Для реализации кусочно-линейной аппроксимации в известном устройстве

15 применяются цифровые фильтры высоких порядков, что усложняет устройство и вносит дополнительную динамическую погрешность.*

В предлагаемом устройстве исполь20 зуется простейший фильтр второго порядка.