СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Измерительные генераторы с цифровым управлением, в частности, генераторы (калибраторы) фиктивной мощности, применяемые для поверки счетчиков электроэнергии, содержат цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), преобразующий отсчеты формируемого сигнала в напряжение. Отсчеты сигнала хранятся в памяти генератора. В связи с дискретизацией (квантованием) во времени  и  по уровню отсчетов сигнала в ЦАП возникает методическая погрешность дискретности (шум квантования). Относительное значение шума квантования зависит от амплитуды формируемого сигнала (сравнительно опорного напряжения ЦАП): чем больше амплитуда, тем больше старших разрядов ЦАП принимает участие в процессе преобразования и тем меньше относительное значение шума. В генераторах, где амплитуда выходного сигнала меняется в широких пределах (большой динамический диапазон) путем изменения цифровых отсчетов сигнала, шум квантования при малых амплитудах сигнала может стать недопустимо большим. Такая ситуация может наблюдаться в генераторе фиктивной мощности. В нем выходной ток меняется в сотни раз, поскольку погрешность поверяемого счетчика электроэнергии нормируется в широком диапазоне протекающего через него тока.Предлагается новый алгоритм формирования отсчетов синусоидального сигнала в измерительных генераторах с цифровым управлением, называемый адаптивным квантованием. Адаптивное квантование способно существенно улучшить один из выбранных параметров сигнала (так называемый критерий оптимальности), например, снизить погрешность воспроизведения первой гармоники или уменьшить значение высших гармонических составляющих. Кроме того, предлагаемый алгоритм уменьшает зависимость выбранного параметра от частоты отсчетов и от количества используемых разрядов ЦАП, что позволяет расширить динамический диапазон генератора (в канале тока) без использования дополнительных усилителей с программируемым коэффициентом усиления. Исследования, проведенные при помощи компьютерного моделирования, подтвердили работоспособность алгоритма адаптивного квантования.

1. ГОСТ 31819.22–2012. Статические счетчики активной энергии классов точности 0,2 S и 0,5 S. – М.: Стандартинформ, 2013. – 15 с.

2. ГОСТ 8.584–2004. Счетчики статические активной электрической энергии переменного тока. Методика поверки: введ. 2005–01–01. – М.: Изд-во стандартов, 2004. – 14 с.

3. Пасынков Ю.А., Савиных М.А. Технологический контроль метрологических характеристик счетчиков электроэнергии на производстве // Научный вестник НГТУ. – 2018. – № 1 (70). – С. 177–188. – DOI: 10.17212/1814-1196-2018-1-177-188.

4. Analog-digital conversion / ed. by W. Kester. – Analog Devices Inc., 2004. – ISBN 0-916550-27-3.

5. Основы метрологии и электрические измерения: учебник для вузов / Б.Я. Авдеев, Е.М. Антонюк, Е.М. Душин и др.; под ред. Е.М. Душина. – 6-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат, 1987. – 480 с.

6. Продеус А.Н., Дидковский В.С., Гавриленко А.В. Расчет и измерение разборчивости речи при малых отношениях сигнал-шум. Ч. 1. Корректное измерение функции распределения речевого сигнала // Электроника и связь. – 2007. – № S1: Тематический выпуск «Проблемы электроники». – С. 137–141.

7. Патент № 2420799 Российская Федерация, МПК G 06 F 17/7. Способ округления кодов функции / М.М. Бабичев, Ю.А. Пасынков. – Заявл. 27.05.2009; опубл. 10.06.2011.

8. Mitchell M. An introduction to genetic algorithm. – Cambridge, MA: MIT Press, 1996. – 205 p.

9. Babichev M.M., Pasynkov Yu.A. Error estimators of discreteness while gaging the RMS of periodic signals // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2014): труды XII международной конференции, 2–4 октября 2014 г.: в 7 т. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2014. – Т. 1. – C. 286–289.

10. Вакулин А.А., Беляков В.В., Бабичев М.М. Улучшение фильтрации синусоидального сигнала на выходе измерительного генератора путем выбора критерия оптимальности адаптивного квантования // Наука. Технологии. Инновации: сборник научных трудов, Новосибирск, 3–7 декабря 2018 г. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2018. – Ч. 1. – С. 10–12. – ISBN 978-5-7782-3734-6.

11. Babichev M.M., Vakulin A.A. Features of the application of adaptive quantization in generators with digital control // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП-2018): труды 14 международной конференции, Новосибирск, 2–6 октября 2018 г. – Новосибирск, 2018. – Т. 1, ч. 2. – С. 18–21. – ISBN 978-5-7782-3614-1.

12. Генераторы сигналов от А до Я: учебное пособие. – Tectronix, 2008. – URL: https://doc.platan.ru/docs/pdf/generatory-signalov.pdf (дата обращения: 30.04.2021).

13. Нестеров И.М. Влияние сжатия данных на качество радиолокационных изображений // Журнал радиоэлектроники. – 2016. – № 8. – URL: http://jre.cplire.ru/jre/aug16/5/text.html (дата обращения: 30.04.2021).

14. Поров А.В. Адаптивное скалярное квантование спектральных коэффициентов для систем сжатия аудио сигналов: дис. … канд. техн. наук: 05.13.01 / А.В. Поров. – СПб., 2009. – 136 с.

15. Шерри А. Усилитель с программируемым коэффициентом усиления (PGA) в Сигма-Дельта АЦП: AN-610R. Руководство по применению. – 2011. – URL: https://www.analog.com/media/ru/technical-documentation/application-notes/41175119575886AN610R.pdf (дата обращения: 30.04.2021).