ГОСТ Р 55193-2012 Электрооборудование и электроустановки переменного тока на напряжение 3 кВ и выше. Методы измерения при испытаниях высоким напряжением

Приложение Г
(справочное)

     
Метод свертки для определения динамических характеристик посредством измерения переходной характеристики

    Г.1 Общие положения

Метод свертки используют для оценки динамических характеристик делителей импульсного напряжения, цифровых регистраторов или полностью укомплектованной измерительной системы импульсного напряжения посредством измерения их переходных характеристик (приложение В).

Метод свертки использует переходную характеристику измерительной системы для расчета формы импульсного напряжения на ее выходе по форме импульсного напряжения на ее входе. Погрешности измерения параметров формы импульсов на выходе измерительной системы по отношению к форме входного сигнала могут быть использованы для оценки эксплуатационных характеристик измерительной системы, с помощью которой будут в дальнейшем проводиться измерения импульсов определенной формы.

Метод свертки предполагает, что переходная характеристика измерительной системы корректно измерена, а входная форма волны, используемая для расчета, представляет собой реальную форму импульса, которую надо будет измерить.

    Г.2 Метод свертки

Если форма входного импульсного сигнала и нормированная переходная характеристика (приложение В) измерительной системы импульсного напряжения есть функции и , соответственно, то на выходе имеет место функция и она может быть выражена следующим интегралом свертки

.                                   (Г.1)

где - соответствующее время и - первая производная входного сигнала импульсного напряжения с функцией .

Если функции и являются выборками из одного и того же интервала выборок, и количество выборок функции совпадает с количеством выборок функции , то интеграл от непрерывных функций (Г.1) сводится к дискретной сумме свертки:

0, 1, 2, …, ,                 (Г.2)

где:

- массив дискретных выходных значений;

- первая производная входного массива;

- массив нормированных переходных характеристик;

- количество сэмплов входного массива; и

- исходный интервал входного и выходного массивов, и массива переходных характеристик.

    Г.3 Методика проведения расчета методом свертки

Этот метод основывается на определении дискретной суммы свертки, выраженной уравнением (Г.2). Он применяется при компьютерном способе расчетов, использующем цифровую регистрацию импульсных напряжении. Данный метод используется для оценки погрешностей измерения импульсной измерительной системой параметров выходного импульсного сигнала относительно параметров входного сигнала. Метод, представленный в данном разделе, описывает только основные этапы расчета. Ниже перечислены эти этапы:

a) получение совокупности значений входного импульсного сигнала для 0, 1, 2, .... и расчет их импульсных параметров;

b) частота (дискретизации) выборки входного импульсного сигнала должна быть идентична частоте (дискретизации) выборки нормализованной переходной характеристики с числом выборок, равным числу выборок нормализованной переходной характеристики [см. этап с)]/ Входной импульсный сигнал должен иметь сглаженную форму с наибольшей частотой шума, опускающейся ниже уровня частоты Найквиста (половина всей совокупности частот импульса). Сглаженная совокупность значений входного сигнала и параметры импульса могут быть получены с помощью одного из следующих способов:

1) используя аналитическое выражение для импульса, например, сумму двух идеальных экспоненциальных функций. Параметры импульса данной формы могут быть определены либо из того же аналитического выражения, либо с помощью программы по обработке импульсов, поставляемой вместе с испытуемой цифровой импульсной измерительной системой;

2) используя зарегистрированный реальный импульс определенной формы, сглаженный точным цифровым низкочастотным фильтром или с помощью алгоритма, позволяющего выполнять кусочно-кубическую аппроксимацию сглаживания кривых. Параметры импульса данной формы также могут быть получены с помощью программного обеспечения по обработке импульсов, поставляемого вместе с испытуемой цифровой импульсной измерительной системой.

c) получение первой производной для 0, 1, 2, ..., от входного импульсного сигнала численными методами дифференцирования.

d) Получение совокупности значений нормализованной переходной характеристики для 0, 1, 2, ..., и ,

где - количество точек перед начальным моментом регистрации переходной характеристики ;