Способ измерения амплитудного значения электрического сигнала

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия измерения. В исследуемый сигнал вводят нормированньй по значению фазовьй сдвиг. Затем формируют третий сигнал и синхронно измеряют мгновенные значения исследуемого и сдвинутого по фазе сигналов в t. моменты времени . Полученные значения используют совместно с мгновеннь1ми значениями третьего сигнала для формирования четвертого сигнала путем функционального преобразования. После этого сравнивают мгновенные значения четвертого сигнала со значением фазового сдвига и определяют моменты времени их равенства, в которые фиксирзтот мгновенное значение третьего сигнала, равные амплитудному значению. Изобретение найдет широкое применение при измерении амплитуд и отношения ампли- § туд при построении вольтметров, фазометров , анализаторов спектра, анализаторов гармоник и т.д. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„Я0„„144132 (5I) 4 G 01 R 19/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ !

Г";.Е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4134578/24-21 (22) 15.10.86 (46) 30. 11. 88. Бюл. В 44 (7I) Институт кибернетики им. В.М. Глушкова (72) В.Т. Кондратов (53) 62 1.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 354357, кл. G 01 R 19/04, 1970.

Авторское свидетельство СССР

У 847218, кл. G 01 R 19/04, 1979. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНОГО

ЗНАЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения — повышение точности и быстродействия измерения. В исследуемый сигнал вводят нормированный по значению фазовый сдвиг. Затем формируют третий сигнал и синхронно измеряют мгновенные значения исследуемого и сдвинутого по фазе сигналов в t. моменты вре1 мени. Полученные значения используют совместно с мгновенными значениями третьего сигнала для формирования четвертого сигнала путем функционального преобразования. После этого сравнивают мгновенные значения четвертого сигнала со значением фазового сдвига и определяют моменты времени их равенства, в которые фиксируют мгновенное значение третьего сигнала, равные амплитудному значению. Изобретение найдет широкое применение при измерении амплитуд и отношения ампли-, туд при построении вольтметров, фазометров, анализаторов спектра, анализаторов гармоник и т.д. 1 ил.

С."

1441320

Изобретение относится к электроизмерительной технике.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия измерения.

Способ заключается в следующем.

Необходимо измерить амплитудное значение V сигнала

u (t) = U sin Q,t, где Й вЂ” частота сигнала.

Для этого формируют сдвинутый по фазе электрический сигнал

10 (t) = U sin(Q t-(p ) м и f5 путем введения в исследуемый сигнал заданного фазового сдвига с п .

Затем формируют нормированшлй электрический сигнал го

u (t) = U„> j — —," — sin nest

В моменты времени t, отстоящие

I друг от друга на период сигнала

u>(t), измеряют мгновенные значения

u<(t;) и u<(t, ) сдвинутых по фазе сиг. налов, ко торые о 6 о э начим:

U " U sin Qt;

U<, = U sin (t; — Cp„), Затем формируют вспомогательный

40 электрический сигнал

Ц!, u (t) = arcsin — — arcsin

4 u (t) u (t) В течение интервалов времени b t,: =

+ t" сравнивают мгновенные зна11-1 чения сигнала u (t) с числовым эквиД валентом установленного значения фазового сдвига и в моменты времени их численного равенства запомина1 ют мгновенные значения сигнала п (), которые пропорциональны амплитудным значениям исследуемого сигнала, т.е. и,t ) = U

На чертеже приведена структурная схема цифрового измерителя амплитуд-ных значений, реализующего предлагаемый способ измерения.

5S пилообразной Формы, который в интервале от g.t = 0 до S2 t = 2 линейно

1 г:. возрастает от нуля до своего макси- 25 мального значения Б, которое устанавливают превышающим максимально допустимое значение амплитуды иссле" дуемых сигналов.

Устройство содержит градуированный фаэовращатель 1, первый и второй аналоro-цифровые преобразователи 2 и 3, синхронизированный генератор 4 одиноч. ных импульсов, цифровой генератор 5 сигнала, первый и второй цифровые блоки 6 и 7 деления, регистр 8 числа, первый и второй функциональные преобразователи 9 и 10, блок 11 сравнения кодов, блок 12 вычитания, кнопка

"Пуск" 13, одновибратор 14, логический элемент И-ИЛИ-НЕ 15, счетный триг. гер 16, задатчик 17 кода, счетчик 18 импульсов, запоминающий блок 19, логический элемент И-HE 20, мультиплексор 21 трехполюсный переключатель

22, отсчетно-регистрирующий блок 23, шину 24 данных и клемму 25 управляющего импульса.

Вход фазовращателя 1 соединен с входом преобразователя 3 и подключен к входной клемме измерителя. Аналоговый выход фазовращателя 1 соединен с входом преобразователя 2. Выходы преобразователей 2 и 3 подключены к входам "Делимое" блоков 6 и 7 соответственно. Управляющие 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.

Выходы 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 фазовращателя l. Выход блока 11 соединен с шиной 24 со счетным входом счетчика 18, с управляюгчюм входом регистра 8 и с первым входом элемен- та И-ИЛИ-НЕ 15,выход которого соединен с синхровходом генератора 4, второй вход — с входом установки нуля счетчика 18, с входом установки единицы триггера 16 и выходом одновибратора 14, вход которого через кнопку

"Пуск" 13 соединен с шиной питания.

Третий вход элемента И-ИЛИ-НЕ 15 подключен к выходу триггера 16, счетный вход которого соединен с клеммой 25 управляющих импульсов, а вход установки нуля — с выходом элемента И-НЕ

20, входами подключенного к выходам счетчика 18.

320 з l44l

Выходы регистра Я соединены с шиной 24, с первыл(и входами мультиплексора 21 и запоминающего блока 19, управляющие входы которîro соединены с выходами счетчика 18 импульсов, установочные входы которого подключены к задатчику 17.

Выходы блока 19 соединены с вторыми входами мультиплексора 21, управляющие входы которого через переключатель 22 подключены к клемме питания, выходы мультиплексора 21 соединены с входами отсчетно-регистрирующего блока 23.

Устройство работает следующим образом.

На входы градуированного фазовращателя 1 и аналого-цифрового преобразователя 3 подают исследуемый сигнал

ul(t). С помощью фазовращателя 1 формируют сдвинутый по фазе на „электрический сигнал u (t).

Сигнал а () поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 2.

При нажатии кнопки "Пуск" 13 запуска< ется 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 t; поступает на управляющие входы преобразователей 2 и

3. В результате в выходные регистры

1 .преобразователей 2 и 3 синхронно записываются коды мгновенных значений

Nl u N.

1 1) по фазе сигналов. Коды чисел ?.«и

N<," поступают на входы "Делимое" блоков 6 и 7 деления соответственно.

На входы "Делитель" этих блоков поступает код мгновенных значений сигнала u>(t), генерируемый генератором

5. В результате на входы функциональных преобразователей 9 и 10, реализукп1их функцию "arcsin", поступают цифровые сигналы:

11 о, (t) — N< /11,t);

NÄ(t) = 11; /1,(t), а на их выходах формируются цифровые сигналы

Юо {t) агсз1пГ11 /Nз.t));

N 4(t) = -.-.Ф,: /N (t)j . которые поступают на входы блока 12 вычитания.

После вычитания на первые входы блока 11 сравнения кодов поступает сигнал

<(t)), а на вторые входы с цифровых выходов фазовращателя 1 — код фазового сдви10 ra, внесенного в исследуемый сигнал при формировании сигнала u<(t)

В момент времени t >(t< а и t;+, ) их равенства, т. е. при

<<+ - arc«in(N<, /<<>(t)7 — arcsin(N„ /N (t}), на выходе блока 11 формируется короткий импульс, который разрешает запись в регистр 8 кода числа 1)1 (й.), равно20 го амплитудному значению исследуемого сигнала, т.е.

1(1 1 с ) =;1

Число N через мультиплексор 21 по25 дается на отсчетно-регистрирующий блок 23, при этом на второй управляющий вход мультиплексора 21 должен быть подан разрешающий потенциал с выхода переключателя 22.

30 Одновременно импульс с выхода блока 11 поступает на шину 24 данных, тем самым давая команду ЗВМ для записи кода И . Кроме того, этот импульс поступает на счетный вход счетчика

З5 18, устанавливая на его выходе код ячейки памяти запоминающего блока 19,. куда также заносится код N . И наконец импульс с выхода блока ll поступает через элемент И-ИЛИ-НЕ 15 на синх4р ровход генератора 4, разрешая тем самым формирование следующего импульса синхронного измерения мгновенных значений сигналов u,(t) и u<, ) в момент времени t;,. Процесс измерения по45 вторяется до тех пор, пока не заполнится емкость счетчика 18 и не ис-« пользуются все ячейки памяти блока

l9. Момент окончания процесса измерения в этом случае фиксируется выход50 ным импульсом элемента И-НЕ 20, когда на его входы поступят все )единичи ки" с выходов счетчика 18. Выходной импульс логического элемента И-НЕ 20 устанавливает триггер 16 в нуль, saпрещая прохождение синхроимпульсов с выхода блока 11.

Если процесс измерения необходимо прервать раньше, то на клемму 25, соединенную со счетным входом тригге1441320

u,(t;)

areas.n и й

Составитель С. Рыбин

Техред А.Кравчук Корректор Э. Лончакова

Редактор М. Петрова

Заказ 6284/49 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

5 ра 16, подают управляющий импульс, соответствующий окончанию процесса измерения в заданный момент времени.

Если после окончания цикла измере5 ний необходимо "просмотреть" измеренные амплитудные значения исследуемого сигнала, то переключатель 22 переводят в противоположное положение, В результате на отсчетно-регистрирую- 10 щий блок 23 через мультиплексор 21 поступает код числа Л„, с выхода блока 19. Номер ячейки устанавливается с помощью задатчика 17.

Формула изобретения

Способ измерения амплитудного значения электрического сигнала, заключающийся в том, что формируют сдвину- 20 тьй по фазе электрический сигнал

u (t) путем введения заданного фазового сдвига в измеряемый электрический сигнал u (t), о т л и ч а ю— .1 шийся тем, что, с целью повьппения точности и быстродействия измерения,,формируют нормированный пилообразный электрический сигнал u>(t), в моменты времени t;, отстоящие друг от друга на период нормированного пилообразного электрического сигнала, измеряют мгновенные значения u>(t„) и u (t) измеряемого и сдвинутого по

1 фазе .электрических сигналов, формиру" ют вспомогательный сигнал . °

u<(t) arcs in

° u1(ti) п (;) сравнивают значения вспомогательного сигнала u<(t) с сигналом, пропорциональным заданному значению фазового сдвига, и в моменты их равенства фиксируют мгновенные значения нормиро" ванного пилообразного электрического сигнала, пропорциональные искомому. амплитудному значению измеряемого. электрического сигнала.