Размах – это

Для измерения амплитудного значения применяют амплитудные вольтметры. Мы можем измерить амплитуду с помощью соответствующего прибора. Пиковое значение напряжения U_n – наибольшая величина амплитудного значения на интервале t, значительно превышающем период сигнала. Пиковое значение используют для анализа электрической прочности изоляторов, воздушных промежутков и т.д. Пиковый вольтметр зафиксирует это значение за измеряемый интервал времени.

Амплитудный вольтметр усредняет значение, а пиковый – максимизирует.

В энергетике амплитудное значение не является первостепенным параметром, т.к. основная цель передача электрической энергии. Эту процедуру характеризует действующее или среднеквадратическое значение напряжения.

Действующим значением напряжения переменного тока называют такую величину напряжения постоянного тока, которая на такой тже нагрузке выделяет одинаковую мощность.

Математически действующее значение вычисляется как:

Средневыпрямленное значение напряжения используют при преобразовании переменного тока в постоянный, когда форма напряжения однополярна и определен интеграл.

U(t)

t

Uср.в

Рис. Средневыпрямленное значение напряжения.

Постоянная составляющая напряжения U₀ определяется как разность между U(t) и U_n .

U₀ = U(t) - U_n

Постоянная составляющая сигнала показывает, что сигнал следует представить из двух величин

U (t) = U₀+U_n

Для обобщающей характеристики электрических сигналов применяют коэффициенты, характеризующие форму сигнала:

Коэффициент амплитуды

Коэффициент формы

Для синусоидального сигнала значение K_A и K_F cсоответственно и 1.11. Если форма сигнала отличается от синусоиды, это отражается на коэффициентах K_A и K_F . С ростом числа гармоник в составе сигнала коэффициенты K_F уменьшаются.

Коэффициенты K_А в зависимости от составляющих сигнала изменяются не однозначно. График выглядит так:

График изменения коэффициента К_А от гармоник проходит N номинальное значение. Поэтому номинальная величина встречается не только у чистой синусоиды. Совокупный анализ К_А и К_Ф может послужить инструментом для определения: есть ли в сигнале верхние гармоники. Помимо двух коэффициентов также используют коэффициенты гармоник и искажений.

Как правило, измерительные приборы стрелочные, проградуированы в единицах измерения действующего значения напряжений или тока, поэтому форма сигнала оказывает заметное влияние на действительное значение. С увеличением числа верхних гармоник форма изменяется не однозначно, что приводит к различным вариантам действительного значения.

Поскольку к качеству электрической энергии предъявляются строгие требования, измерения основных параметров должны проводиться с высокой точностью. Оптимально это выполняется на автоматизированных установках.

Большинство вольтметров измеряют действующее значение, которое зависит от состава гармоник .

Характеристики импульсных сигналов. Спектральная плотность импульсных сигналов.

Импульсный сигнал – однополярный, непрерывный во времени. Характеризуется тем, что ток в цепи «генератор- нагрузка» течет в течение (длительность импульса). Отсюда импульсные сигналы стремятся формировать прямоугольными.

Импульсные сигналы характеризуются:

• величиной максимального или амплитудного значения напряжения (тока):

• величиной действующего значения:

• величиной средневыпрямленного значения:

Помимо параметров по напряжению (по току) большое значение имеют для импульсов временные характеристики:

1) Период следования импульсных сигналов (Т)- интервал времени, определенный между точками 2 и 7, пересечением передним фронтом импульсного сигнала уровня 0,5 амплитуды двух соседних периодов. Произвольным от периода следования является частота следования импульсного сигнала, как обратное значение периоду следования. Для оценки измерения периода необходимо среднее измерение времени: осциллограф, электрический частотомер, секундомер.

2) Длительность импульса ( ) – интервал времени, определяемый на уровне 0,5 от переднего до заднего фронта.

3) Время нарастания переднего фронта ( ) – интервал времени между точками, соответствующими 0,1 и 0,9 . Передний фронт характеризует степень нарастания сигнала, т.е. как быстро импульс от уровня 0 достигает . В идеале должно равняться нулю, но на практике никогда не равен нулю, нС.

4) Время спада (заднего сигнала) определяется аналогично от уровня 0,1 до 0,9 амплитуды, но на спаде импульса. Время заднего фронта как и переднего конечно. Его стремятся уменьшить, поскольку спад влияет на длительность импульса.

5) Скважность импульсного сигнала – отношение периода следования импульса к длительности импульса: .

tф+ tф-

Рис. График импульсного сигнала.

Чем выше скважность, тем большее число раз импульс “укладывается ” в период следования. В какой – то мере скважность характеризует среднюю энергию импульсного сигнала, через нее можно определить мощность:

, где - мощность импульса, - скважность.

6) Спектральная плотность импульсного сигнала. Поскольку сигнал периодический, он раскладывается по формуле Фурье на ряд гармоник, т.е. любая периодическая последовательность сигналов имеет (описывается) рядом гармоник, следовательно, может быть представлена спектром. В первую очередь, это основная гармоника – частота следования сигнала и ее кратные составляющие. Но вместе с ними в это разложение входит множество других гармоник, не кратных основной. Это гармоники меньшие основной и комбинации этих гармоник с основными.

Спектр импульсных сигналов более плотный и широкий, т.е. его можно составить из большого числа гармоник. Ширина спектра обратно пропорциональна длительности спектра, т.е. у узких импульсов спектр наиболее широкий. В спектре низшие гармоники формируют крышу импульса, самые высокие частоты – фронты импульса. Для передачи сигналов с широким спектром нужно иметь широкополосный канал.