Способ определения динамических характеристик нелинейных аналого-частотных преобразователей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОДИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИН

„„SU„„1056451

3 5ц Н 03 К 13/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ;:., ;:::"-::, Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ f i >,иод .;. (21) 3410864/18-21 (22) 24.03.82(46) 23.11.83. Бюл. ¹ 43 (72) Г.П. Болдырева, А.Ф. Остривной, Г.П. Бивирко и В.Н. Меркурьев (53) 621.31 7(088.8) (56) 1. Харкевич А.А. Спектры и анализ . М., Госиздат l957, с. 111

2. Авторское свидетельство СССР № 843219, кл. Н 03 К 13/20, 1979 (64)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ llH-НАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕЛИ НЕЙНЫХ АНАЛОГО- ЧАСТОТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, заключающийся в последовательном счете разности межцу чис лами импульсов аналого-частотного преобразователя в интервалы времени, соответствующие положительной и отрицательной попуволнам входного сигнала, при умень.шении длительности этих интервалов симметрично относительно начала и конца каждой полуволны - и разности между числами импульсов аналого-частотного цреобразователя за интервалы времени, равные по цлительности первым н сцвинутые относительно первых на четверть периоца вхоцного сигнала, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности, интервалы времени уменьшают дискретно в соответствии с ряцом используя полученную последовательность значений разностей, определяют действительную и мнимую части частотной переца-. Я точной функции преобразователя из систе-. мы линейных алгебраических уравнений.

У 1 Н 8 5 (где V u C - амплитуда и частота гармонического входного воздействия, = 7 им волы действительной H MHH мой частей выражения, o,b - коэффицины (2) 1 10864

Изобретение относится к области из. мерительной техника и может быть ис. попьэовано при оценке динамической составляющей погрешности преобразоватепей аналоговых величин в частоту.

Известен способ определения динами« ческих характеристик нелинейных преобразователей при гармоническом входном воздействии, заключающийся в опрецелении действительной и мнимой частей час- 10 тотной передаточной функции преобразователя путем раздельного умножения выходного сигнала на весовые функции вида

sjn27f Ft и eos27Ft гце F - частота вхоцног.о сигнала с поспецующим интегри- I5 —, ( рованием по периоду Г 7= — 1

Амппитуцно- и фазочастотные характеристики (АЧХ и ФЧХ) вычисляются по известным формулам как модуль и,фаза 2р комппексиого числа при известных его действительной и мнимой частях. Семейство АЧХ и ФЧХ при различных амплитудах входного сигнала попностью описывает динамические свойства нелинейных д преобразователей Pl ) .

Известный способ из-за неточности аппаратурного формирования весовых функций не обеспечивает достаточную точность измерения. Ю

Известен способ, реализованный в устройстве, которое по совокупности существенных признаков наибопее близко к прецпагаемому техническому решению и содержит двухфазный генератор испытательных сигналов, соединенный через аттенюатор с входом испытуемого преобразователя, бпок формирования весовых функций, состояший из источника сигнала сравнения в виде генератора пилообразного напряжения, инввртора и четырех компараторов, блок умножения частоты на весо вые функции, состоящий иэ четырех трехвходовых логических элементов И, цва реверснвных счетчика и блок управпения, обеспечивающий взаимодействие всех бпоков устройства.

В устройстве осуществпяется логическое умножение выхоцного сигнала преоб разоватепя на весовые функции и счет разностей между числами импульсов ана50 лого-частотного преобразователя за интервалы времени, соответствующие положительной и отрицательной. полувопнам вхоц- . ного и сдвинутого на четверть периода сигналов, при уменьшении цлительности интервалов времени симметрично относи« тельно начала и конца каждой попувопGl - 2

Недостатком известного способа являceca недостаточная точность измерений из-еа наличия погрешности обусловленной неточностью аппаратурного формирования весовых функций.

Репью изобретения явпяется повышение точности, Указанная цель достигается тем, что сог» пасно способу определения динамических характеристик .непинейных анапого-частотных преобразоватепей, заключающемся в последовательном счете равности между числами импульсов аналого-частотного преобразователя в интервалы времени, соответствующие положительной и отрицательной попувопнам входного сигнала, при уменьшении цлитепьности этих интервапов симметрично относительно нача.иа и конца каждой попувопны и разности между числами импульсов аналого-час- тотного преобразователя эа интервалы времени, равные по цпитепьности первым и сдвинутые относительно первых на четверть периода входного сигнала, интервалы времени уменьшаютдискретно в соответсф и с рядом —,—,—..., исТ Т

2 3 3 . псаьзуя полученную последовательность значений разностей, определяют цействи» тельную и мнимую части частотной передаточной функции преобразователя иэ сис темы пинейных алгебраических уравнений1 с и лР Е .1 (+ .И УР 1 Е @З 1+

Ч Ч

11йр е (9+<>>>„< WsbFf+- З

Ч . «„„r..

Ь31 Гр Зп1%1 Ю+ЬЗЭ Ур З„ВЗ(pp- =ЙЭ, 10564

2Ч да ("е " (Ю -" t т("+6 т(" s (4(ЦЖ =

ЦФ +Т и+ T + тр 12 енты, определяемые расчетным путем,.

3ф(),Q{g F), %>(j F)... - частные передаточные функций преобразователя по пер вой, третьей, пятой и т.д, гармоникам, . содержащиеся в выходном сигнале, 5

М„(К, ),й (й ), hl>(N>) - получа ы послецове тельно зйачения разностей при .: бдительности вышеуказанных интервалов Л 2 Л

2Р 33F F ХР

На чертеже изображено устройство, с f0

: помощью которого может быть осущест

:, влен предлагаемый способ опрецеления. . динамических характеристик нелинейных аналого-частотных преобразователей.

Устройство содержит двухфазный гене- 15 ратор 1 испытакельных сигналов, атте нюатор 2, преобразователь 3, источник 4 сигналов сравнения, инвертор 5, комнара« торы 6-9, логические элементы И 1013, реверсивные счетчики 14 и 15,. щ блок управления 16 и вычислительный блок 17.

Способ реализуется следующим образом.

На вход преобразователя 3 подают через аттенюатор 2 от генератора 1 си- нусоидальный сигнал фиксированной амплитуды частоты F . Этот же сигнал подают на источник сигналов сравнения 4 и на один из входов компрраторов 6 и 7.

На входы компараторов 8 и 9 поступает от генератора 1 сигнал той же амплитуды, что и первый, но сцвинутый относительно первого на четверть периоца (период Т = — ). На вторые входы компа- 35 раторов 6-9 подают постоянное напряжеwe определенного уровня либо непосрец- ственно от источника 4 сигналов сравнения, либо через инвертор 5. В зависимос ти от уровня этого напряжения на выхо- 4О дах компараторов 6-9 получают прямоугольные импульсы опрецеленной длительности (, — 1 --- ) поступаюТ Т

2 3 5 щие на один из входов элементов И 10- 45

13 и раэрешяюшие реверсивным счетчикам 14 и 15 при наличии сигнала с блока управления 16 счет выходных импульсов преобразователя 3. Вычислительный блок 17 регистрируют последовательно результаты счета сначала при длительносТ ти раэпешаюших импульсов —, затем

1:, .Х и т.ц., прецставляюшие собой

2 э результаты суммирования различных линейных комбинаций действительных и мни-55 мых частей перецаточных функций

% () .)т 3(З )2 Ч5(3

51

Действительно, выражение для частоты выходного сигнала преобразователя может быть записано в виде

f(t)=f i Е (Rsw (2F)Ys4n K1s Ft % Ъ

-2 W„(gF)YcosK2KFt), Где fe - частота выходного сигнала при

ОВХ,-"0 ice

Ф (j F) — частотная передаточная фующия

% преобразователя дпя «вой гар моники содержащейся в выхоаном сигнале.

Интегрирование функции E(%) в ape@e иах полупериоца входного сигнала дает т ("+s I $(n+1) ® - <()d = уГ е% {39+

Т и+З%Г Е 5(5РР е 5(2Ч 2V ((=) =з (()

+ — e (jF) — 3 ЦЬ ) - °

2Ч . 2V

При интегрировании в прецелах — имеТ ем

r т("9 ("9

g (1}М- (ЦМ =

12

F3V . Яч

JiC е®1{>F) 5JiF e+s{yF)V3V

7 Р e+ (>F)+." т(м 1-) т(д ")

f{t)dt- g{t)gt т(.Я т(6) 1056451

Составитель H.Новоселов

Редактор С. Лыжова Техреа И.Метелева Корректор И. Эрдейи

Заказ 9339/55 Тираж 936 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж- 35, Раушская наб,. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

«33v „. ySv

7(Г ЗФ%1(3Г) ТГГ3mlV,(3FJ+

Г м

7.ЙР п1 7 ) " 5

Изменение длительности разрешающих счет импульсов производят путем уровня постоянного напряжения на выходе источника сигналов сравнения 4 по команде с блока управления 16. Вычислительный блок 17 формирует систему линейных алгебраических уравнений и разрешает ее относительно искомых действительных и мнимых частей частотных передаточных функций, f5

В качестве критерия окончания вычислений может быть использовано условие равенства соответствующих коэффициентов

Фурье при решении систем из Zm u

2 (w-1) уравнений или выполнение усло-20 вий приближения функций тригонометрическими многочленами, для проверки которого вычислительный блок 17 должен использовать выходной сигнал йреобразователя 3 (7).

Для получения зависимости от частоты. действительной и мнимой частей Ф„(Г) измерения повторяют при всех интересующих частотах., При необходимости получить семейство характеристик измерения повторяют при других амплитудах входного сигнала.

Наибольшей составляющей погрешности, в несколько раз превышающей остальные составляющие, при определении динамических характеристик в соответствии с известным техническим решением является составляющая, обусловленная неидеаль постыл формы весовых функций.

В предлагаемом техническом решении погрешность от неидеальной формы весо» вых функций отсутствует.