Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 [ 128 ] 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

гяхбо

0

-10 -20

-30 -40


/1ЛЛЛ

ЛЛл\ ff\f\f\f\f\i

Рис. 8.40. Гребенчатая одноуровневая весовая функция, состоящая из десяти децимальных копий прямоугольной весовой функции:

а - временная диаграмма; б - модуль АЧХ.

Л4£

Г„/2


Рис. 8.41. Временные диаграммы весовой функции;

а - гребенчатой уменьшенной длительности; б - треугольной или окна Бартлета.

приборе достигнуто рекордное в мировой практике помехоподавление помех нормального вида, равное 80 дБ.

Для повышения быстродействия интегрирующих ЦАП с большим коэффициентом подавления разработана гребенчатая функция уменьшенной длительности, состоящая из п (п > 2) прямоугольных импульсов длительностью kT„ln при k<.\ с промежутками между ними равными Тп/2 (рис. 8.41, а).

Модуль АЧХ этой весовой функции имеет следуюшлй вид:

/в(/С0)1 =

sin ((0TJ2) sin (ЫТ„12п)

k(oT„/2 sin (соГ„/2л)

(8.41)

Следовательно, при данной весовой функции будут подавляться все гармоники помехи, включая основную, кроме гармоник, номера которых кратны п. Принимая во внимание, что в сетевой помехе ам-

плитуды четных гармоник с высокими номерами относительно незначительны, п выбирают равным 8 или 10. При п - 8 общая длительность

..весовой функции составляет 1,875 Тп- Испытания макета интегрирующего ЦИП с такой весовой функцией показали, что /Сп= (62...68) дБ, как и при прямоугольной весовой функцией с подстройкой периода Интегрирования. При изменении частоты помехи Кп в данном случае снижается, как и при прямоугольной весовой функции.

Более сложной является треугольная весовая функция, или окно Бартлета, которое образуется сверткой двух весовых. функций Ди«



рихле и представляет собой треугольную равнобедренную функцию (рис. 8.41.6)

Fit)==l~\t/T\ при 0<\t\<T.

Модулем АЧХ весовой функции Бартлета является квадрат функции отсчетов

j Fe (/О)) i = I sin (азГ/2)/(шГ/2) . (8.42)

Ординаты огибающей квадрата функции отсчетов обратно пропорциональны квадрату частоты [ /в.ог

(/со) К 16/(072 АЧХ весовой функции окна Бартлета примечательна очень малыми уровнями в окрестностях точек (х)„ = 2я/Гп, 2а)„ = 4л/Тп, ... , псоп, что обеспе-. чивает высокое и одинаковое по уровню помехоподавление частоты сетевой помехи и ее гармоник. При отклонении частоты помехи на 1 ... 2 % коэффициент помехоподавления составляет, соответственно, 80 дБ и 68 дБ для первой и для остальных гармоник помехи, однако воспроизвести весовую функцию Бартлета с высокой точностью сложно.

В отечественном цифровом вольтметре двухтактного интегрирования Ф 4834 применены две симметричных Fb на основе масштабирования токов, первая на три уровня - обеспечивает подавление первой гармоники помехи нормального вида не менее 9 ОдБ при изменении частоты помехи в пределах (50+ I) Гц, а вторая - на семь уровней соответственно 55 дБ для первой и 60 дБ для второй.

Коэффициент помехоподавления для семиуровневой весовой функции

С расширением области применения микропроцессоров в ЦИП все большее значение уделяется использованию при весовом интегрировании решетчатых весовых функций. В этом случае весовой обработке подвергаются уже не аналоговые сигналы, а результаты измерения мгновенных значений величин. Структура весового усреднителя в этом случае состоит из АЦП, масштабного преобразователя кода (делителя кода на 2 и на 4 для простейших РВФ) и сумматора (рис. 8.42).

Простейшей решетчатой весовой функцией является симметричная пара дельта функций с масштабными коэффициентами 1/2 (рис. 8.43,а). Модуль АЧХ пары дельта-функции с временным интервалом Т/2 следующий (рис. 8.43,6):

1вр(/о)) = со8 0)Г/4. (8.44)

Если сдвиг между парой дельта-функций равен половине периода основной гармоники помехи Тп/2, то в сумме мгновенных значений дискретизированного таким образом сигнала будут отсутствовать

основная и все нечетные гармони-"Р ки, а все четные - останутся неподавленными.

При этом, если время измере-

Рис. 8.42. Структура весового усреднителя НИЯ ВЫборКИ РЗВНО НуЛЮ, 3 УрОВеНЬ с реализацией решетчатой весовой функции „

масштабным преобразователем кода. ОДНОЧЗСТОТНОИ ПОМеХИОЧеНЬ НИЗОК,



S(t+ т/4) 2

Srt-T/4) 2


-Т/4 ОТ/4 t

Рис. 8.43. Простейшая решетчатая весовая функция, состоящая из симметричной лары

дельта-функций:

а - временная диаграмма; б-модуль АЧХ.

/ffffMr

дШт/2)

еа-т/2)

-т/г


т/т со

гп/т вп/т « б-

Рис. 8.44. Решетчатая весовая функция, состоящая нз трех дельта-функций:

о - временная диаграмма; б - модуль АЧХ.

коэффициент подавления помехи будет равен бесконечности. Если учитывать конечность времени измерения и амплитуды помехи, то коэффициент подавления одночастотг-ой помехи при суммировании двух отсчетов, сдвинутых на половину периода помехи, необходимо определять по следующей формуле:

Кп = -20 log

sin to

(8.45)

где (Од - частота помехи; «„м - амплитуда помехи; f/хм - измеряемое постоянное напряжение.

При изменении частоты помехи на 1 % коэффициент помехоподавления основной гармоники составляет 36 дБ. Подавление сетевой помехи суммированием двух отсчетов, сдвинутых на половину периода, реализовано в цифровых приборах типа Ф 4830, В7-16 и Ф 4832, для уменьшения влияния помехи в них предусмотрена также синхронизация момента запуска генератора развертьшающего напряжения с моментом перехода сетевого напряжения через нулевой уровень.

Для увеличения коэффициента помехоподавления при изменении частоты помехи на 1 % применяют более сложную решетчатую весовую функцию, являющуюся сверткой двух пар дельта-функций со сдвигом, равным Г/2. При свертке получают решетчатую весовую функцию,-состоящую из трех дельта-функций, сдвинутых на 7/2 (рис. 8.44,а). Модуль АЧХ такой функции (рис. 8.44,6):

IFbpCMI = !cosW/4l. (8.46)

Модуль АЧХ этой весовой функции отличается более пологим Характером в районе нулей. Поэтому при отклонении частоты помехи на 1 % коэффициент помехоподавления основной гармоники помехи и ее нечетных гармоник повышается на 72 дБ.





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 [ 128 ] 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166