Огляд методів і засобів вимірювання активної потужності. Вибір і розрахунок вхідного перетворювача напруги, страница 3

Перетворенням

Структурна схема ВП з цифровим перемноженням сигналів (мал.5) склалається з:

ВПН – вхідний перетворювач напруги

ВПС – вхідний перетворювач струму

АЦП₁ – аналого-цифровий перетворювач каналу напруги;

АЦП₂ – анлого-цифровий перетворювач каналу струму;

ЦПП – цифровий перемножуючий пристрій;

ЦУП – цифровий усереднюючий пристрій;

БУ – блок управління.

Узагальнена схема ВП з цифровим перемноженням сигналів.

Відомо, що електричну потужність можна виміряти, якщо циклічно з високою частотою проводити аналого-цифрове перетворення миттєвих значень струму і напруги, тобто перетворити кожну пару одержаних значень в цифровий код, а потім провести цифрове перемноження, сумування і усереднення. Вираз для вимірюваної потужності має вигляд:

U i i - миттєві значення напруги і струму R-го перетворення відповідно:

n- кількість визначених миттєвих значень. При цьому розрізняють три можливих випадки миттєвими значеннями напруги і струму з різночасовими вибраними миттєвими значеннями, з інтегральними виборками вхідних сигналів, інтервал інтегрування яких значно менший їх періоду.

В першому випадку потужність визначається виразом (3). Якщо ж вимірювання активної потужності проводиться по різночоловим вибраним миттєвим значенням

Виникає додаткова методична похибка, обумовлена саме різночасовою виборкою перемножених миттєвих значень, причому вклад додаткової методичної похибки в сумарну похибку істотний навіть при практично допустимому числі вибраних миттєвих значень n. При вимірюванні по інтегральним виборкам потужність визначається виразом:

еквіваленти значень сигналу, трансформованого за допомогою інтегруючого перетворювача миттєвих значень;

t₀ – інтервал інтегрування, вибраний в залежності від максимальної частоти вхідного сигналу.

Найбільшої точності вимірювань при цифровому перемноженні сигналів можна добитися застосування інтегруючих перетворювачів миттєвих значень. В випадку вимірювання активної потужності по різночасовим вибраним миттєвим значенням, незалежно на спрощення, схеми, що заклечається в використанні ним одного АЦП, точність вимірювання істотно зменшується.

Переваги, зв’язані з спрощенням схеми, можуть бути не значними при використанні АЦП в інтегральному виконанні, особливо коли враховувати, що для таких ВП необхідно цифровий запам’ятовуючий пристрій і комутатор вхідних сигналів. Крім цих похибок АЦП миттєвих значень (в тому числі похибку квантування) застосування методів, квантування і кодування миттєвих значень вхідних сигналів з дальним цифровим перемноженням і усередненням проводить до виникнення ряду методичних похибок, наприклад похибок апроксимації крайового ефекту і когерентності.

Похибка апроксимації обумовлена заміною кривої сигналу миттєвої потужності ламаною. Так, при апроксимації в випадку рівномірної-дискретизації похибка обчислення потужності:

Якою необхідно забезпечити значення  число відліків за період n100. При апроксимації методом прямокутників що використовується в основному для обчислення інтегральних значень, кількість виборок трохи більша. Звичайно, число виборок залежить від  спектрального складу сигналів напруги і струму, причому амплітуди гармонічних складових можуть спадати пропорційно номеру гармоніки R або його квадрату або більш складній залежності, наприклад : Aim/R^j, де j показник, що характеризує швидкість складу амплітуд гармонічних складових вхідних сигналів, а A1m – амплітуда першої гармоніки.

В останній час в цифрових вимірювальних приладах  не рідко використовується мікропроцесори (МП).

Їх застосування повинно виправдатися розширенням функціональних можливостей, підвищенням точності і покращення експлуатаційних характеристик приладів.