Способ измерения динамических изменений амплитуды синусоидального сигнала

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСШХ ИЗМЕНЕНИЙ АШЛИТУДЫ СИНУСОВДАПЬНОГО СИГНАЛА, основанный на стабилизации амплитуды исследуемого сигнала на уровне амплитуды опорного сигнала и определении разности между стабилизированным по амплитуде исследуемым и опорным сигналами, отличающийся тем, что, с целью повьвпения точности измерения при наличии малых динамических изменений амплитуды , предварительно совмещают исследуемый сигнал с опорньв4 по фазе со скоростью динамических изменений фазового сдвига, упомянутую стабилизацию исследуемого сигнала по амплитуде осуществляют со скоростью, меньшей скорости динамических изменений амплитуды, а оценку последних произ (Л водят по значению найденной разности.

(!9) (! l!

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

C0LIHAЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(5!) G 0 R 19/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ, СССР

ОО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СИИДЕТЕЛЬСТВМ (21) 3641226/24-21 (22) 09.09.83 (46) 15.03.85. Бюп. У 10 (72) В.Г.йкилев, Т.Н.Шкилева, В.Г.Шкилев и А.И.Шинкаренко. (71) Научно-производственное объединение "Сибцветметавтоматика" (53) 621. 3! 7. 7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ô 352264, кл. С 05 Г 1/20, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

В 815660, кл. 6 01 К 23/00, 976. (54)(57) СПОСОБ ИЗИЕРЕНИЯ ДИНАИИЧЕСе КИХ ИЗМЕНЕНИЙ АМПЛИТУДЫ СИНУСОИДАПЬНОГО СИГНАЛА, основанный на стабилизацин амплитуды исследуемого сигнала на уровне амплитуды опорного сигнала и определении разности между стабилизированным по амплитуде исследуемьм и опорным сигналами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения при наличии малых динамических изменений амплитудыу предварительно совмещают исследуемый сигнал с опорным по фазе со скоростью динамических изменений фазового сдвига, упомянутую стабилизацию исследуемого сигнала по амплитуде осуществляют со скоростью, меньшей скорости динамических изменений амплитуды, а оценку последних производят по значению найденной разности.

1145293

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено .для использования в контрольно-измерительной аппаратуре, обеспечивающей исследование весьма малых отклонений амплитуды синусоидального сигнала, например в процессе осуществления радиометрических методов обогащения.

Известен способ измерения динамических изменений амплитуды синусоидального сигнала, заключающийся в

;образовании опорного сигнала из ис следуемого, синфазировании первого с вторым, масштабировании исследуе., мого сигнала, определении разности 15 между масштабированным исследуемым и опорНым сигналами с целью стабили" эации амплитуды исследуемого сигнала на уровне, пропорциональном опорно:му p)...,m

Недостаток известного способа, применяемого при построении стабилизированных источников напряжения переменного така, проявляется в низкой

:точности измерения, обусловленной, 25 в частности, необходимостью масштабирования исследуемого сигнала.

Наиболее близким техническим реше. нием к изобретению является способ измерения динамических изменений 3п амплитуды синусоидального сигнала, предусматривающий вычитание опорного сигнала иэ исследуемого, стабилизацию аиплйтуды исследуемого сигнала на уровне амплитуды опорного сигнала З5 вычитание опорного сигнала нэ стабилизированного по амплитуде исследуемого, вычитание из первого разностного сигнала второго разностного сигнаиаЙОпред@леиие искомьзх динамических 4б изменений амплитуды ио отношению полученного результата к амплитуде опорного сигнала (2) .

Недостаток укаэанного способа также связан с невысокой точностью изме 45 ренин, особенно в условиях малых динамических изменений амплитуды, когда на достоверность итоговых результатов существенное влияние оказывает фазовый сдвиг между исследуемым и опорным сигналами.

Целью изобретения является повышение точности измерения прн наличии малых динамических изменений амплитуды. 55

Поставленная цель достигается тем, . что согласно способу измерения динамических изменений амплитуды синусоидального сигнала, основанному на стабилизации амплитуды исследуемого сигнала на уровне амплитуды опорного сигнала и определении разности между стабилизированным по амплитуде исследуемым и опорным сигналами, предварительно совмещают исследуемый сигнал с опорным по фазе со скоростью динамических изменений фазового сдвига, упомянутую стабилизацию исследуемого сигнала по амплитуде осуществляют со скоростью, меньшей скорости динамических изменений амплитуды, а оценку последних производят по значению найденной разности.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ.

Устройство содержит узел 1 стабилизации амплитуды исследуемого сигнала с усилителем 2, блоком 3 сравнения, аналоговыми преобразователями

4 и 5 амплитуды переменного напряжения в постоянное напряжение и интегратором 6, фазовращатель 7, аналоговый преобразователь 8 фазового сдвига переменных напряжений.в постоянное напряжение, блок 9 сравнения и сумматор 10. Имеются также клеммы. 11 и 12 для подключения потенциальных выво- . дов источников соответственно опорного и исследуемого сигналов и клемма 13 для подключения одного из участков шины нулевого потенциала.

Один из входов усилителя 2 соединен с выходом источника исследуемого сигнала (с использованием клеммы 12), другой вход — с выходом блока 3 сравнения, а .выход — с сигнальным входом фазовращателя 7. Выход фазовращателя

7 подключен к входу аналогового преобразователя 4, а выход источника опорного напряжения (с использованием клеммы 11) — к входу аналогового преобразователя 5 и к первым входам аналогового преобразователя 8 и сумматора 10, связанных вторыми входами с выходом фазоьращателя 7. Выход аналогового преобразователя 4 через интегратор 6, а выход аналогового преобразователя 5 непосредственно соедииены с входами блока 3 сравнения.

Один иэ выходов блока 9 сравнения подключен к выходу аналогового преобразователя 8, другой вход — к шине нулевого потенциала (с использованием клеммы 13), а выход — к управляющему входу фазовращателя 7. Выход

1145293

Синусоидальный сигнал с выхода фазовращателя. 7 поступает, как уже отмечалось, на один из входов аналогового преобразователя 8. К другому

5 его входу подводится опорный сигналПо . Преобразователь 8 осуществляет преобразование фазового сдвига(Зу в постоянное напряжение, которое сравнивается в блоке 9 сравнения с

10 нулевым потенциалом. Если на выходе преобразователя 8 имеет место напряжение, свидетельствующее о наличии фазового сдвига между сигналом на выходе фазовращателя и опорным сигна15 лом U, то блок 9 сравнения воздействует на фазовращатель 7 с учетом ве.личины и знака результата сравнения до тех пор, пока укаэанный сдвиг по фазе не станет равным нулю.

20 где U U — амплитуды исследуемо-, огп го и опорчого сигналов;

Ч вЂ” фа зовый сдвиг; (U о g — малые динамические из мен ения амплитуды и фазы исследуемого сигнала.

Исследуемый сигнал U» через усилитель 2 узла 1 стабилизации амплитуды подается на фазовращатель 7 и далее на соответствующие входы аналоговых преобразователей 4 и 8 и

25 сумматора 10. Аналоговый преобразователь 4 преобразует в постоянное напря. жение амплитуду Uz<, а аналоговый преобразователь 5 — амплитуду U .

Сформированные:постоянные напряжения . одно через интегратор 6, а другое непосредственно — подводятся к входам блока 3 сравнения, который сравнивает .их по величине. В случае несоответствия сравниваемых напряжений блок 3 воздействует на усилитель 2 Ç5 до тех пор, пока амплитуда напряжения на выходе фазовращателя 7 не ста: нет равной амплитуде опорного напря;жения, т.е. пока не будет достигнуто равенство Uqщ0,1,1,. Динамические изме 40 нения 8 11„„ амплитуды исследуемого сигнала при прохождении его через усилитель 2 и фаэовращатель 7 не отслеживают, поскольку время интегрирования интегратора 6 выбрано большим 4> длительности динамйческих изменений.

Медленные же изменения амплитуды исследуемого сигнала отрабатываются узлом 1, так как времяинтегрирования интегратора 6 меньше их длительности сумматора 10 является выходом устройства.

Предложенный способ реализуется ,следующим образом.

Приняв фазу опорного сигнала за нулевую, можно записать исследуемый

U„ и опорный U,,сигналы в виде „(„„+ 80„„„1 ь1а(ut (q о Ч ф) о п ) Таким образом, на один из входов сумматора 10 поступает опорный сигнал Бо, а на другой вход — сигнал с

lвыхода фазовращателя 7, у которого фаза всегда совпадает с фазой Uo даже при ее динамических изменениях, поскольку в контуре подстройки фазы отсутствуют инерционные звенья. Постоянные составляющие амплитуд сигналов на входах сумматора 10 также равны в результате действия узла 1 стабилизации амплитуды исследуемого

I сигнала. В результате на выходе сумматора 10 присутствуют только динамические изменения 8 Ц„„„ амплитуды исследуемого сигнала.

За счет совмещения исследуемого сигнала с опорным по фазе со скоростью, равной скорости динамических изменений фазового сдвига, и стабилизации амплитуды исследуемого сигнала на уровне амплитуды опорного сигнала со скоростью, меньшей скорости динамических изменений амплитуды, удается с повышенной точностью выделять весьма малые динамические изменения амплитуды исследуемого сигнала независимо от абсолютных значений ам литуд исследуемого и опорного сигналов и фазового сдвига между ними.

SHHHGH. Закаэ 1165/33 Тираа 748 Подписыье

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