Помехоустойчивый способ измерения аналоговых сигналов

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистические

Реслублнк ()))902244 э (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 040680 (21) 2937127j18-21 с присоединением заявки М(23) Приоритет "(5l)M. Кл.

Н 03 К 13/02

9@у@аретеениь1» комитет

СССР ао делен изооретеии» и открыл»1

Опубликовано .3001.82. Бюллетень № 4

Дата опубликования описания 3001.82 (53) УДК 681.325

)(088.8) (72) Автор изобретения

В.С.Гутников

Ленинградский ордена Ленина политех институт им.М.И.Калинина (71) Заявитель (54) ПОМЕХОУСТОЙЧИВЫЙ СПОСОБ

ИЗМЕРЕНИЯ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к измеритель. ной технике и может найти применение при построении аппаратуры, измеряющей различные физические величины в производственных условиях.

Известен помехоустойчивый способ измерения аналоговых сигналов, осно".. ванный на интегрировании измеряемой величины за время, равное или кратное периоду помехи, наложенной на l0 измеряемую величину Ul .

Недостаток способа — необходимость точной подстройки опорного напряжения или длительности интервала интегрирования под период действующей

15 помехи. Поскольку основным источником

Помехи является силовая сеть переменного тока,то необходимо изменять длительность интервала интегрирования в соответствии с изменением длительности периода сетевого напряжения. Это усложняет измерительное устройство. Кроме того, из-за быстрых флуктуаций частоты сетевого напряжения оказывается невозможной точная подстройка интервала интегрирования, что в конечном счете ограничивает помехоустойчивость.

Известен помехоустойчивый способ измерения аналоговых сигналов, основанный на интегрировании измеряемой величины за время Т, равное или кратное периоду наложенной на сигнал периодической помехи 12) .

Недостатками способа являются относительно низкая помехоустойчивость и сложность реализации.

Цель изобретения — повышение помехоподавления и упрощения его реализации.

Указанная цель достигается тем, что в способе измерения аналоговых сигналов, основанном на интегрировании измеряемой величины за время Т, равное или кратное периоду наложенной на сигнал периодической помехи, интегрирование аналогового сигнала производят на протяжении и) ти временных интервалов длительно гью 0 1Т

3 90224

0,1Т, 0,6Т, О, IТ, О, IТ, разделенных между собой временными интервалами длительностью О,IТ.

На фиг,1 — 4 приведены диаграммы, поясняющие помехоустойчивый способ 5 измерения аналоговых сигналов.

Участки, амплитудно-частотных характеристик в увеличенном масштабе в районе 1-й и 3-й гармоник помехи приведены на оси 3 и 4. lO

Кривая 1 (фиг.1) соответствует сумме измеряемой величины и помехи, а линия 2 — постоянный уровень.

Цифрами 3 и 4 (фиг.2) обозначены амплитудно-частотные характеристики предлагаемого и известного способов.

Способ осуществляют следующим образом.

Измеряемую величину интегрируют с постоянным весом в течение интервала времени, в сумме равного или кратного периоду Т. Но этот интервал расчленяют на пять отдельных подинтервалов длительностью 0,1Т О,IT, 0,6Т, О,IТ, О,IT отделенных друг от друга промежутками времени, равнъэюи

0,1 Т. Заштрихованные участки под кривой 1 (фиг.1) показывают площадь, которая соответствует получаемому таким путем интегралу. 30

Найдем амплитудно-частотную характеристику lG()lизмерительного устройства, реализующего предлагаемый

3S

lG()l= ò Õ, 1,,о,1т 1„ „,опт 1" с1 + J e Ä + f 4"T e dt I. мачт с, т Мт

После преобразований получим

iG (ы)1 = — 1(е -1)(у "+ i)(e" e") (e®-å 11) (е -е™) . к(е -еэ ) (е -Р )(ео--е" )(ео-,Е )(е е ) где а=0,! j4fr, b=0,2j«,.

Поскольку му 2М, где f " частота помехи, Ю т2м1., где k - о гношение интервала интегрирования Т к периоду помехи (1/f).

Соответственно

)eо -е 1=2lSIn(Q,I«,ê-05q)). 59

В итоге частотная характеристика будет определяться соотношением

lQ(h)j 4= (sIn(a,1%лье) sIr (0,1Я.k-o,5È)sinРх

Jt

x(0,17ik 0,1 «) sin (0,1 1-0,Æ) sin (9 1Я1 О,ф)1 х 5щ (0,1ЯК- 0,9«/Sin(0,1М-0>2Я)5Ь(0,1 Я11-0,4X) к

55 х МП (0,1 ЯМ -О.ВЮSin (01«К - O,ЭЯ)1..

Для полезного сигнала <4/= 0) модуль час то тной харак т ерис тики рав ен единице. Поэтому иомехоиодавление н логарифмической мере можно найти как (-2 vi) l4 (к)!1.

Кривая 3 (фиг.2) показывает зависимость помехоподавления от относительной частоты помехи k, а кривая 4 показывает помехоподавление для предлагаемого способа. Как видим, при номинальной частоте помехи подавления первой (М=1)и всех высших гармоник (k=2, 3, 4...) помехи неограничено велики. Характер кривых 3 и 4 (фиг.1) свидетельствует также о том, что предлагаемый способ обеспечивает высокое помехоподавление при частотах, близких к частотам I-й, З-й, 7-й,.9-й и 11-й гармоник помехи.

В свою очередь, известный способ хорошо подавляет помехи в окрестности I-й, 5-й, 7-й и,11-й гармоник помехи и таким. образом обеспечивает эффективное помехоподавленне большего числа гармоник помехи (5 проти

4-х при счете до 11-й гармоники) и дает возможность существенно подавить 3-ю гармонику помехи. Третья гармоника является, как правило, самозначительной из высших гармоник помехи. Содержание третьей гармоники в спектре помехи на 1-2 десятичных порядка превышает содержание 5-й гармоники.

Предлагаемый и известный способ имеют примерно одинаковую способность подавлять основную гармонику помехи (фиг.3). Если же рассмотерть подавлее ние третьей гармоники помехи (фиг.4) то предлагаемый способ гораздо совершеннее.

Достоинством предлагаемого способа является то, что при его реализации улучшение технических характеристик достигается при одновременном упрощении устройства, 1

Формула изобретения

Поиехоустойчивый способ измерения аналоговых сигналов, основанный на интегрированйи измеряемой величины эа время Т, равное или кратное периоду наложенной на сигнал периодической помех11, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоподавления и упрощения его реализации, ин тегрирование аналогового сигнала

902244

О 02 Оч

06 081012

ЦРиг. f

30

О 1 Я 3 Ф Г 6 7 8 у 1n и производят на протяжении пяти временных интервалов длительностью О,IT, - 0,1Т, 0,6Т, 0,1Т, 0,1Т, разделенных между собой временными интервалами длительностью 0,1Т.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Прянишников В.А. Цифровые вольтметры постоянного тока. Л., "Энергия", 1976, с. 46, 75-77, 181 рис. 1-17, 2-7, 4-28.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 11 2760855, кл. Н 03 K 13/00, 1979 (прототип).

902244

Редактор А.Мотыль

Заказ 12419/70 . Тираж 953 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 ву >и у

Put.8

З 3Ж Ðèã. Ф

Составитель А.Титов

Техред M.Тепер Корректор С. Щомак