ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФОРМЫ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ НА ПОГРЕШНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИХ ПАРАМЕТРОВ*

Широкое применение методов определения параметров гармонических сигналов (ПГС) по отдельным мгновенным значениям (МЗ), не связанным с периодом входного сигнала, обусловлено, в первую очередь, возможностью существенного сокращения времени измерения [1]. Дальнейшее уменьшение времени измерения обеспечивают методы, в которых осуществляется формирование дополнительных сигналов, сдвинутых по фазе относительно входных, и определение параметров по МЗ входных и дополнительных сигналов [2].

Если в качестве дополнительных использовать ортогональные составляющие сигналов, то это упрощает реализацию методов и, в ряде случае, обеспечивает уменьшение времени измерения [3].

При изменении частоты входного сигнала в широких пределах применение ортогональных составляющих сигналов приводит к значительной частотной погрешности фазосдвигающих блоков (ФСБ), осуществляющих формирование дополнительных сигналов. В результате этого, при изменении частоты сигнала ФСБ производят сдвиг на угол, отличный от π/2 [4].

Исключение влияния частотной погрешности ФСБ обеспечивают методы, основанные на формировании дополнительных сигналов напряжения и тока, сдвинутых относительно входных на произвольный угол и определении параметров по МЗ как входных, так и дополнительных сигналов [5].

Однако при отличии углов сдвига фаз в каналах напряжения и тока возникает существенная погрешность [6].

В [7] авторами предложен метод измерения ПГС, использующий формирование только дополнительного напряжения с пространственным и временным разделения МЗ сигналов. Однако реализация метода приводит к погрешности по модулю ФСБ, обусловленной отличием амплитуд входного и дополнительного сигналов.

В статье исследуется новый метод измерения ПГС, также основанный на формировании только дополнительного сигнала напряжения и исключающий данный вид погрешности [8].

Метод заключается в том, что в момент перехода входного тока через ноль измеряют первое мгновенное значение входного напряжения; в момент перехода дополнительного напряжения, сдвинутого по фазе относительно входного на произвольный (в общем случае) угол Δα, через ноль, одновременно измеряют второе мгновенное значение входного напряжения и первое МЗ тока; в момент перехода входного напряжения через ноль измеряют второе мгновенное значение тока. Параметры сигналов определяют по измеренным МЗ.

Входной и дополнительный сигналы напряжения и ток, имеющие гармонические модели, соответствуют следующим выражениям:

Анализ показывает, что, выбирая соответствующие значения угла Δα, можно значительно снизить погрешность, обусловленную отклонением реальных сигналов от гармонической модели.

Список литературы

1.     Melentiev V.S., Batishchev V.I., Kamyshnikova A.N., Rudakov D.V. An improvement in the methods used for the measurement of the integrated characteristics of harmonic signals // Measurement Techniques. - 2011. - V. 54, No.4. – P. 407-411.

2.     Мелентьев В.С., Иванов Ю.М., Муратова В.В. Сокращение времени определения  параметров       за      счет   пространственного                   разделения мгновенных значений             гармонических                   сигналов        / Измерения, контроль,       информатизация:                   матер.            XVI междунар.  науч.-техн. конф.–Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2015.–С. 61-63.

3.     Мелентьев В.С., Иванов Ю.М., Пескова А.С. Совершенствование методов и средств измерения параметров гармонических сигналов на основе сравнения их ортогональных составляющих // Измерение. Мониторниг. Управление. Контроль. - 2014. - № 3 (9). - С. 34-40.

4.     Мелентьев В.С. Оценка погрешности реализации метода измерения интегральных     характеристик      по      мгновенным      значениям ортогональных  составляющих   сигналов   //    Евразийский   союз ученых: науч. журнал. – 2015. – №8(17). – Часть 2. – С. 99-102.

5.     Melent’ev V.S., Ivanov Yu.M., Lychev A.O. A method of measuring integral characteristics from the instantaneous values of signals separated in time and space // Measurement Techniques. - 2014. - V. 57, No.9. – P. 979-984.

6.     Мелентьев В.С., Муратова В.В., Таштабанов Б.Н. Исследование погрешности   метода    измерения   параметров   по    мгновенным значениям гармонических сигналов, распределенных в пространстве/ Современный взгляд на проблемы технических наук: Сборник науч. трудов по итогам междунар. науч.-практ. конф. – Уфа, 2015. -№2. – С. 74-77.

7.     Мелентьев В.С., Иванов Ю.М., Синицын А.Е., Пескова А.С. Использование пространственно-временного  разделения мгновенных значений для определения параметров гармонических сигналов // Вестник Самар. гос. техн. ун-та. Сер. Технические науки.- 2016. - № 1 (49). – С. 69-76.

 8.     Мелентьев В.С., Муратова В.В., Таштабанов Б.Н. Новый подход к повышению    точности    измерения    параметров   периодических сигналов / Теория и практика современной науки: Матер. XVII науч.-практ. конф. – Москва: Изд.-во «Институт стратегических исследований», 2015. – С. 127-134.

9.     Мелентьев В.С. Анализ погрешности измерения параметров периодических сигналов из-за отклонения реального сигнала от гармонической  модели   //   Современные   материалы,  техника   и технологии. – 2015. - №3 (3). – С. 172-178.

* Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 16-08-00252 А)