Цифровой измеритель коэффициента гармоник

 

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для измерения коэффициента гармоник. Цель изобретения - упрощение технической реализации. Измеритель содержит аналого-цифровой преобразователь 1, квадраторы 2 и 7, сумматоры 3, 8 и 9, блок 4 деления, блок 5 извлечения корня квадратного, цифровой фильтр 6, масштабирующие блоки 10 и 11, формирователь 12, умножитель 13 частоты, блок 14 управления. Введение новых связей позволяет сократить количество используемых блоков. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

COLIHAЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (В

2 А1 (gg)5 G 01 R 23/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О ПОКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

И .А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4440191/24-21

I (22) 1:3.06.88 (46) 23.07.90. Бюл. У 27 (71) Институт технической кибернетики АН БССР (72) А.Н.Мороэевич, А.Н.Дмитриев, Б,Б.Трибуховский и В.А.Федосенко (53) 621.317. 799 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 516969, кл. С 01 R 23/20, 1975.

Авторское свидетельство СССР

У 805195, кл. G 01 R 23/20, 1979. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА ГАРМОНИК

2, (57) Изобретение относиФся к электро- измерениям и может быть использовано для измерения коэффициента гармоник .

Цель изобретения — упрощение технической реализации. Измеритель содержит аналого-цифровой преобразователь

i, квадраторы 2 и 7, сумматоры 3,8 и 9, блок 4 деления, блок 5 извлечения корня квадратного, цифровой фильтр 6, масштабирую цие блоки 10 и 11, формирователь 12, умножитель 13 частоты, блок. 14 управления. Введение новых связей позволяет сократить количество используемых блоков. 3 ил °

1580276

Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано для измерения коэффициента гармоник.

Цель изобретения — упрощение техни5 ческой реализации цифрового измерите- ля коэффициента гармоник.

На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового измерителя коэффициента гармоник; на фиг. 2 — функ- 10 циональная схема блока управления; на фиг, 3 — амплитудно-частотная характеристика цифрового фильтра.

Цифровой измеритель содержит последовательно соединенные аналого- 15 цифровой преобразователь 1, первый квадратор 2, первый сумматор 3, блок

4 деления, блок 5 извлечения корня квадратного, при этом первый вход аналого-.цифрового преобразователя 1 2Q соединен с входом устройства, а также с входом формирователя 12, выход которого соединен с входом умножителя 13 частоты и с первым входом блока 14. управления, выходы которого подключе- 25 ны к соответствующим управляющим входам аналого-цифрового преобразовате" ля 1, первого квадратора 2, первого сумматора 3, блока 4 деления, блока 5 извлечения корня квадратного, а также 3Q второй квадратор 7, первый и второй масштабирующие блоки 11 и 10, цифровой фильтр 6, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 1 а выход — с последова-, тельно включенными вторым квадратором 7, вторым сумматором 8, третьим сумматором 9, вторым масштабирующим блоком 10, выход которого соединен с вторым входом блока 4 деления, при. 4Q этом управляющие входы второго квадратора 7, второго и третьего сумматоров 8 и 9, первого и второго масштабирующих блоков 11 и 10 и цифрового фильтра 6 соединены с соответствую- 45 щими выходами блока 14 управления, причем вход первого масштабирующего

f блока 1.1 соединен с выходом первого сумматора 3, а его выход подключен к второму входу третьего сумматора 9, выход умножителя 13 частоты подключен к второму входу блока 14 управления.

Цифровой фильтр 6 представляет собой арифметическое устройство, реализующее известную зависимость

Al l11

Y.,=> ж;Х„-, " ;У;, (1)

j=o где Х; — входные цифровые коды;

Y; — выходные цифровые коды; — коэффициенты фильтра, определяющие вид его амплитудночастотной характеристики;

m — порядок фильтра; — номер входного (выходного) цифрового кода.

Блок 14 управления содержит генератор 17 .тактовых импульсов, выход которого подключен к входу синхронизации регистра 16, информационный выход которого, являющийся адресом микрокоманды, соединен с адресным входом элемента 18 памяти, на выходах которого формируются микрокоманды и они распределены следующим образом: YI—

YII являются выходами блока 14 управления, У12 и У13 подключены к управляющим входам мультиплексора 15 условных переходов,У6 подключен к первому информационному входу регистра .16, а также к первому информационному входу мультиплексора 15 условных переходов, выход которого подключен к второму информационному входу регистра 16, второй и третий информационные входы мультиплексора 15 условных переходов являются входами блока 14 управления. Цифровой измеритель работает следующим образом, В исходном положении элементы памяти сумматоров 3,8 и 9 находятся в нулевом состоянии. Исследуемый сигнал

U> поступает на вход формирователя 12, который вырабатывает один импульс на период сигнала U> в момент перехода этого сигнала через нулевое значение, и на информационный вход аналого-цифрового преобразователя 1. Выходные импульсы формирователя 12 поступают на первый вход блока 14 управления и на вход умножителя 13 частоты следования импульсов, с выхода которого поступают на второй вход блока 14 управления. Импульсом с выхода формирователя 12 происходит запуск блока 14 управления на измерение одного йериода. За это время с выхода умножителя

13 частоты .на второй вход блока 14 управления приходит И импульсов (где И вЂ . коэффициент умножения умножителя частоты), которые запускают блок в моменты времени t; =2s/i (i=1, N)

Блок 14 управления по каждому импульсу умножителя генерирует последовательность импульсов на АЦП 1,,квадраторы 2 и 7, цифровой фильтр 6, первый

5 15802 и второй сумматоры 3 и 8 для преобразования и обработки одного дискрета сигнала U . Коды мгновенных значений напряжения исследуемого сигнала с выхода аналого-цифрового преобразователя 1 поступают на вход перного квадратора 2. Возведенные в квадрат коды мгновенных значений суммируются в первом сумматоре 3. Одновременно эти же коды с выхода преобразователя 1 поступают на вход цифрового фильтра 6.

Частотная характеристика цифрового фильтра 6 определяется коэффициентами g, P> согласно реализации 15 фильтра по формуле (1) и выбирается таким образом, что для первой (основной) гармонической составляющей коэффициент передачи цифрового фильтра 6 равен К,, а для второй, третьей и т.д ° 20 гармонических составляющих входного сигнала коэффициент передачи цифрового фильтра 6 равен К, причем К )К,, т.е. цифровой фильтр 6 является за-. граждающим фильтром (фиг. 3). Задан- 25 ную ширину подавления Я вблизи первой гармоники можно обеспечить путем задания соответствующих коэффициентов ф, цифрового фильтра. Введение достаточно широкой полосы позволяет 30 обеспечить некритичность устройства к настройке на частоту входного сигнала в интервале (Я,-Я/2, g, +Я/2). Преобразованные цифровым фильтром 6 коды поступают на вход второго квадратора 7, с выхода которого возведенные в квадрат коды поступают на вход второго сумматора 8 и суммируются н нем.

3а один период исследуемого сигнала в первом сумматоре 3 фиксируются ко- 40 ды, пропорциональные квадрату действующего значения (т.е. мощности) исследуемого сигнала

1 Н р* =- « Пг (t ) =p* (2)

1., ь1, х х 45 где Р* — код, хранящийся и первом ( сумматоре 3;

Р* — оценка полной мощности входх ного сигнала U>. 50

К этому же времени но втором сумматоре 8 зафиксируется код, пропорциональный величине Р* определяемой

zz. соотношением

P* =Кг Рл: +Кг . PA (3) 55

1К L ZX где Р1 — оценка мощности первой гарлх ионической составляющей входного сигнала;

76

Р" — оценка мощности всех высших

2К гармонических составляющих сигнала, начиная с второй, После завершения формирования кодов Р* и Р по сигналу из блока 14

1 управления на выходе первого масштабирующего блока 11 сформируется код

Р* 6, определяемый соотношением

1М6

=K P*=K P* +K Р", (4)

ЛМН 1 1Х 1 ZX

После образонания кодов P*,P*

Р по сигналам, поступающим из бблока 14 управления, коды Р* и P „ rroZ 1МЬ ступают на суммирующий и вычитающий входы третьего сумматора 9 соответственно ° В результате в третьем сумматоре 9 формируется код, пропорциональный мощности всех гармоннческих состанляющих сигнала, начиная с второй

P* =P* -РА =(K -K )" P* . (5)

1ню г. " гк

Код третьего сумматора 9 по сигналу с блока 14 управления поступает на вход второго масштабирующего блока 10, в котором этот код умножается на постоянный коэффициент К 1н=1/(Кг -Кг ) .

Код, сформированный на выходе второго масштабирующего блока 1А, определяется из соотношения

Р* = — — -(К -К ) Р* =Р* . (6)

1 г 1Н Кг Кг 2 i гк

z.

По очередному сигналу с блока 14 управления коды с выхода первого сумматора 3 и второго масштабирующего блока 10 поступают на соответствующие входы блока 4 деления. Код на выходе блока 4 деления пропорционален отношению мощности высших гармоник, начиная с второй, к полной мощности сигнала к

Р1м P ã, (7) ь, ел. p* p*

1Х х

Полученный код с выхода блока 4 деления поступает на вход блока 5 извлечения корня квадратного. Код, сформированный на выходе блока 5 извлечения корня квадратного, равен коэффициенту гармоник исследуемого сигнала

К,= К, = Р „/Р = К .

Таким образом.за счет сокращения числа используемьж блоков упрощается техническая реализация цифрового измерителя коэффициента гармоник.

Формула из обре те ния

Цифровой измеритель коэффициента гармоник, содержащий первый масшта1580276

Фиг.2 бирующий блок, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, первый квадратор, первый сумматор, блок деления, блок извлечения квадратного корня, последовательно со5 единенные цифровой фильтр, второй квадратор, второй сумматор, третий сумматор, второй масштабирующий блок, последовательно соединенные формирователь и умножитель частоты, а также блок управления, первый вход которого соединен с выходом формирователя, а выходы соединены с соответствующими управляющими входами первого и второго квадраторов, первого, второго и третьего сумматоров, первого и второго масштабирующих блоков, блока деления, блока извлечения корня квадратного, цифрового фильтра, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с входом устройства и входом формирователя, а выход второго масштабирующего блока соединен с вторым входом блока деления, о т л и ч а ю— щ и И с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, вход первого масштабирующего блока соединен с выходом первого сумматора, а выход подключен к второму входу третьего сумматора, выход умножителя частоты подключен к второму входу блока управления, а второй вход аналого-цифрового преобразователя подключен к соответствующему выходу блока управления..1580276

Составитель А.Дворников

Техред Л.Серд окова . Корректор С.Шевкун

Редактор С.Пекарь

Заказ 2008 Тираж 561 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытйям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101