SU429366A1 - Способ измерения физических величин - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может найти применение при измерении физических величин, содержащих аддитивную помеху в виде посто нной или периодической переменной составл ющей.

Известны способы измерени  физических величин, содержащих посто нную и наложенную периодическую переменную составл ющие , при которых сигнал, соответствующий измер емой физической величине, интегрирует в течение фиксированного интервала времени, причем начало интегрировани  сдвигают на отрезок времени, величину которого определ ют путем выделени  моментов перехода переменной составл ющей через нулевое значение . Однако применение известных способов ограничено частными случа ми соотнощени  амплитуды и фаз основной и высших гармоник переменной составл ющей, при которых крива  переменной составл ющей расположена симметрично относительно каждого перехода через нуль, например, если переменна  составл юща  имеет синусоидальную форму или обладает симметрией II рода при минимально возможном числе переходов (три) через нуль за период. В св зи с этим известные способы имеют недостаточную помехоустойчивость .

Цель изобретени  - повыщение помехоустойчивости в щироком диапазоне амплитуд

и фаз основной и высщих гармоник переменной составл ющей.

Это достигаетс  тем, что интервал интегрировапи  разбивают на два равных полуинтервала , начало первого из которых произвольно, а начало второго сдвигают относительно конца первого на отрезок времени, величину которого наход т в процессе измерени  путем анализа на совпадение во времени моментов: отсто щего от времени перехода переменной составл ющей через нуль на величину, равную измеренному отрезку времени между границей первого полуинтервала и ближайщим переходом через нуль, и момента достижени  текущим значением сигнала, соответствующего измер емой физической величине, уровн , равного разности между удвоенным значением сигнала в момент перехода переменной составл ющей через нуль и значением сигнала на границе первого полуинтервала.

На фиг. 1 и 2 приведены временные диаграммы работы устройства, реализующего предлагаемый способ.

На фиг. 1 приведена временна  диаграмма дл  случа , когда наложенна  на посто нную составл ющую периодическа  переменна  составл юща  обладает симметрией II рода и имеет 15 переходов через нуль за период. Эта же диаграмма справедлива дл  случаев симметрии II и III рода или I и III рода при люб ом числе переходов через нулевое значение за период.

На фиг. 2 приведена временна  диаграмма работы устройства в случае, когда наложенна  неременна  составл юща  обладает симметрией III рода (представл ет собой последовательность знакочередующихс  импульсов одинаковой формы). Крива  переменной составл ющей в приведенном случае имеет 7 переходов через нуль за период, но диаграмма справедлива дл  любого числа переходов через нуль за нериод.

На фпг. 1 и 2 прин ты следующие обозначени : посто нна  составл юща  Р измер емой физической величины; переменна  составл юща  Pi физической величины; перва  гармоника PI переменной составл ющей; период Т переменной составл ющей; начало ti первого полуиптервала интегрировани  (начало измерени ); конец tz первого нолуинтервала интегрировани ; начало /з второго нолуинтервала интегрировани ; конец /4 вторсго нолуинтервала интегрировани  (конец измерени ) ; мгновенное значение Яо физической величины , соответствующее моменту перехода переменной составл ющей через нуль; мгновенное значение PI физической величины, соответствующее границе первого полуинтервала (tz на фиг. 1 и 1 - на фиг. 2); мгновенное значение Ра физической величины в момент з; длительность Гц полуинтервалов интегрировани ; врем  Гз задержки, равное измеренному отрезку времени между границей первого полуинтервала и ближайшим, лежащим вне его, переходом неременной составл ющей через нуль; длительность Тр отрезка времени между концом первого и началом второго полуинтервалов интегрировани  (разделительной паузы ) ; электрические импульсы f/ь фиксирующие моменты начала и конца полуинтервалов интегрировани ; электрические импульсы L/2, сформированные в моменты перехода переменной составл ющей через нуль; импульсы Uz, формируемые после окончани  первого нолуинтервала с задержкой на Гз относительно импульсов Uz, импульсы f/4, сформированные в моменты достижени  значением текущим сигнала, соответствующего измер емой физической величине, уровн , равного разности между удвоенным значением сигнала в момент перехода переменной составл ющей через нуль и значением сигнала на границе первого нолуинтервала.

Измерение физических величин производ т следующим образом.

Преобразуема  в пропорциональную частоту следовани  электрических имнульсов физическа  величина интегрируетс  в течение двух равных полуинтервалов времени Та, на которые разбиваетс  калиброванный интервал измерени . Сдвигом начала второго нолуинтервала интегрировани  /з относительно конца первого полуинтервала iy. на врем  паузы Гр второй полуинтервал раснолагают на временной оси нроцесса таким образом, чтобы

переменна  составл юща  на нолуинтервалах состо ла из одного числа имнульсов одинаковой формы противоположной пол рности, при этом иитегральные значени  переменной составл ющей на полуинтервалах 44 и /з4 равны по величине и обратны по знаку.

При сложении результатов интегрировани  сигналов, нропорциоиальных уровню физической величины, полпостью исключаетс  вли 0 нне переменной составл ющей на результат измерени  посто нной составл ющей, а при вычитании результатов интегрировани  исключаетс  вли ние посто нной составл ющей на результат измерени  переменной составл 5 ющей, т. е. происходит подавление неинформативной составл ющей сигнала (аддитивной помехи) с выделением и измерением информативной составл ющей. Дл  нахождени  длительности наузы Гр,

0 раздел ющей полуинтервалы интегрировани , фиксируют моменты нерехода переменной составл ющей через нуль и измер ют величину отрезка времени Гз между границей первого полуинтервала и ближайшим, лежащим вне

5 его, переходом через нуль. Если крива  переменной составл ющей обладает симметрией II рода, дл  которой справедливо равенство Р(-х)--Р(х), где X - рассто ние от центра симметрии, то измер ют отрезок времени

0 между концом первого полуинтервала и ближайшим последующим переходом через нуль (см. фиг. 1). Этот же временной интервал измер етс  в случае, когда крива  неременной составл ющей обладает симметрией П и

5 П1 рода (одновременно выполн ютс  равенства Р(--л-)-Р(л ) и р|.,)-Р(х),

где Г - нериод кривой), а также при симметрии I и III рода (одновременно вынолн ютс 

равенства Р(-х) P(x vipix+- -P(x)).

Если крива  переменной составл ющей обладает симметрией III рода (вынолн етс  рат

венство Р (х)}, измер ют отрезок времени между началом первого полуинтервала и ближайшим предшествующим моментом перехода через нуль (см. фиг. 2). Практически в этом случае измер ют временные интервалы между смежными переходами через нуль, фиксиру  показание измерител  на момент начала первого полуинтервала измерени .

5 Поскольку центром симметрии кривых переменной составл ющей на полуинтервалах интегрировани   вл етс  момент нерехода через нуль, то дл  нахождени  в процессе измерени  начала второго полуинтервала фиксируют моменты, отсто щие от моментов переходов переменной составл ющей через нуль на измеренную величину Гз. Однако из множества зафиксированных моментов искомому соответствует только тот, при котором текущее значение переменной составл ющей равно

по величине и противоположно по знаку мгновенному значению переменной составл ющей на границе первого полуинтервала.

Очевидно, что уровень физической величины в момент окончани  паузы Тр равен:

Pz 2Po-Pi.

Мгновенным значением физической величины соответствуют мгновенные значени  периода Гг, Та и TI следовани  электрических импульсов сигнала, снимаемого с выхода преобразовател  физическа  величина - частота. По измеренным значени м Го и Ti вычисл ют TZ. Это проще всего сделать заполнением образцовой частотой реверсивного счетчика по разным входам в течение первого и первых двух периодов следовани  импульсов преобразовател  соответственно после окончани  или начала первого полуинтервала интегрировани  и после перехода переменной составл ющей через нуль. Содержимое счетчика будет соответствовать TZАнализиру  на совпадение во времени импульсы /4 и Us, формируемые соответственно в момент достижени  текущим значением периода вычисленного значени  периода Га и в момент, отсто щий от времени перехода составл ющей на измеренный отрезок времени Гз, фиксируют момент начала второго полуинтервала интегрировани .

Предмет изобретени 

Способ измерени  физических величин, содержащих аддитивную помеху в виде постоИННОЙ или периодической переменной составл ющей , при котором сигнал, соответствующий измер емой физической величине, интегрируют в течение фиксированного интервала времен , причем начало интегрировани  сдвигают на отрезок времени, величину которого определ ют путем выделени  моментов перехода переменной составл ющей через нулевое значение, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  помехоустойчивости в щироком диапазоне амплитуд и фаз основной и высших гармоник переменной составл ющей, разбивают интервал интегрировани  на два равных полуинтервала, начало первого пз которых произвольно, а начало второго сдвпгают относительно конца первого на отрезок времени, величину которого наход т в процессе измерени  путем анализа на совпадепие во времени моментов: отсто щего от времени перехода переменной составл ющей через нуль

на величину, равную измеренному отрезку времени между границей первого полуинтервала и ближайшим переходом через нуль, и момента достижени  текущим значением сигнала , соответствующего измер емой физической величине, уровн , равного разности между удг5оенным значением сигнала в момент перехода переменной составл ющей через нуль и значением сигнала на границе первого полуинтервала . Miii I ii I П 1И пи ii .

t