izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2021-5-31-36izmertech-1885Research ArticleЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯELECTROMAGNETIC MEASUREMENTSВлияние квантования по уровню на погрешность цифрового вольтметра переменного напряженияThe influence of quantization on level on an error of the digital voltmeter of alternating voltagehttps://orcid.org/0000-0002-3572-1823ВоловичГ. И.VolovichG. I.

Георгий Иосифович Волович

Челябинск

Georgy I. Volovich

Chelyabinsk

g_volovich@mail.ruООО «Челэнергоприбор»РоссияOOO “Chelenergopribor”Russian Federation202126072023053136Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1885

Рассмотрена проблема возникновения методической погрешности цифрового вольтметра, связанная с конечной разрядностью аналого-цифрового преобразователя вольтметра. Актуальной является оценка влияния конечной разрядности аналого-цифрового преобразователя на погрешность измерений цифрового вольтметра. Приведены результаты исследования влияния квантования по уровню на точность измерения переменного напряжения цифровым вольтметром. Показано влияние частоты дискретизации и вида цифрового фильтра на эффективную разрядность преобразования в случае синхронной и асинхронной дискретизаций. Оценена погрешность цифрового вольтметра при представлении погрешности квантования центрированным шумом с равномерным распределением. Представлены результаты компьютерного моделирования процесса преобразования переменного напряжения цифровым вольтметром.

There are given the results of influence the level quantization to the accuracy of measured AC voltage by digital voltmeter. It is shown the influence of sampling frequency and the type of digital filter to effective digit capacity of conversion in case of synchronous and asynchronous sampling. There is obtained an estimate of error by representing the quantization error by centered noise with a uniform distribution. There are presented the results of modeling a digital voltmeter.

цифровой вольтметраналого-цифровой преобразовательточность измеренийквантование по уровнюdigital voltmetersanalog-to-digital convertermeasurement accuracyquantization on levelReferencesГублер Г. Б., Гутников В. С. Алгоритмы цифровой обработки сигналов многофункционального эталонного прибора для измерения электроэнергетических величин // Сборник докладов научно-практической конференции «Метрология электрических измерений в электроэнергетике». М.: НЦ «ЭНАС», 2001. С. 68–71.Gubler G. B., Gutnikov V. S., Proceedings of the scientifi c and practical conference “Metrology of electrical measurements in the electric power industry”, Moscow, SC “ENAS” Publ., 2001, pp. 68–71. (In Russ.)Волович Г. И. Аналого-цифровое измерение переменного напряжения и теорема Котельникова // Компоненты и технологии. 2010. № 7. C. 144–149.Volovich G. I., Components & Technologies, 2010, no. 7. pp. 144–149. (In Russ.)Ратхор Т. С. Цифровые измерения. Методы и схемотехника. М.: Техносфера, 2004. 376 с.Rathore T. S., Digital Measurement Techniques, 2nd ed., Narosa Publishing House, 2003, 376 p.Бесекерский В. А. Цифровые автоматические системы. М.: Наука, 1976. 576 с.Besekerskij V. A., Cifrovye avtomaticheskie sistemy [Digital Automatic Systems], Moscow, Nauka Publ., 1976, 576 p. (In Russ.)Bennett W. R., Spectra of quantized signals,Bell Systems Technical Journal, July 1948, vol. 27, рр. 446–472.Bennett W. R., Spectra of quantized signals, Bell Systems Technical Journal, July 1948, vol. 27, рр. 446–472.Оппенгейм А., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов: Пер. с англ. С. А. Кулешова. М.: Техносфера, 2006. 858 с.Oppenheim A. V., Schäfer R. W., Buck J. R. Discrete-time signal processing, 2nd ed., Prentice-Hall, Inc., 1999, 870 p.Бабичев М. М., Пасынков Ю. А. Оценки погрешности дискретности при измерении среднеквадратических значений периодических сигналов // Актуальные проблемы электронного приборостроения. Труды XII международной конференции: АПЭП-2014. Новосибирск: НГТУ, 2014. С. 191–194.Babichev M. M., Pasynkov Ju. A., Proceedings of the 12nd International Conference “Topical problems of electronic instrumentation”, Novosibirsk, NSTU Publ., 2014, pp. 191–194. (In Russ.)Волович Г. И. Влияние внутренних шумов на погрешность электронного трансформатора тока // Измерительная техника. 2016. № 2. С. 42–45.Volovich G. I., Measurement Techniques, 2016, vol. 59, no. 2, pp. 164-169. https://doi.org/10.1007/s11018-016-0936-yДьяконов В. П. VisSim + MathCad + MATLAB. Визуальное математическое моделирование. М.: СОЛОН-Пресс, 2004. 384 с.D’jakonov V. P., VisSim + MathCad + MATLAB. Vizual’noe matematicheskoe modelirovanie [VisSim + MathCad + MATLAB. Visual Mathematical Modeling], Moscow, SOLON-Press, 2004, 384 p. (In Russ.)Успаленко В. Б., Павлов А. Н., Погудин А. Л. Исследование цифровой фазовой автоподстройки частоты // Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2015. № 15. С. 5–20.Uspalenko V. B., Pavlov A. N., Pogudin A. L., Vestnik PNIPU. Elektrotehnika, informacionnye tehnologii, sistemy upravlenija, 2015, no. 15, pp. 5–20. (In Russ.)Волович Г. И. Схемотехника аналоговых и аналогоцифровых электронных устройств. М.: ДМК Пресс, 2018. 686 с.Volovich G. I. Shemotehnika analogovyh i analogo-cifrovyh elektronnyh ustrojstv [Circuitry of the analog and analog-digital electronic devices], 4th ed., Moscow, DMK Press Publ., 2018, 636 p. (In Russ.)Проектирование систем цифровой и смешанной обработки сигналов: Пер. с англ. Под ред. А. А. Власенко / Под ред. У. Кестера. М.: Техносфера, 2010. 326 с.Mixed Signal and DSP Design Techniques, Edited by Walt Kester, Published by Newnes/Elsevier, 2002, 328 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.