Устройство для измерения импульсно-частотной характеристики многополюсника

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИМПУЛЬСНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОПОЛЮСНИКА, содержащее источник испытательного сигнала, дифференцирующий блок и регистрирующий прибор , отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены запоминающий блок, сумматор, источник постоянного напряжения, два масштабных усилителя, четыре ключа и блок управления, причем источник постоянного напряжения через первый ключ соединен с выходной клеммой устройства, подключенной через второй ключ к выходу источника испытательного сигнала, выполненного в виде генератора пилообразного напряжения , входная клемма устройства через третий ключ соединена с входом запоминающегоблока, выход которого через масштабный усилитель соединен с первым входом сумматора, второй вход которого через последовательно соединенные четвертый ключ, дифференцирующий блок и второй масштабньй усилитель подключен к входной loieMMe устройства, выход сумматора соединен с входом регистрирукяцего прибора, а управляющие входы всех ключей и запоминающего блока соединены с соответствующими выходами блока управления. О5 i4 а 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УВЛИН (!

Э

1 к"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ==.1=! :!R

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 3416583/24-21 (22) 30.03.82 (46) 30.06.85.Бюл.У 24 (72) P.ß.Ñîâèí и В.С,Мадай (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт имени Ленинского а комсомола (53) 621.317.742 (088.8) (56) 1.Вашны Е. Динамика измерительных цепей., М., "Энергия", 1969, с.96.

2. Там же, с ° 46 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ИМПУЛЬСНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

МНОГОПОЛ10СНИКА, содержащее источник испытательного сигнала, дифференцирующнй блок и регистрирующий прибор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены запоминающий блок, сумматор, источник постоянного напряжения, два масшq g G 01 R 27/28; G R 29/00 табных усилителя, четыре ключа и блок управления, причем источник постоянного напряжения через первый ключ соединен с выходной клеммой устройства, подключенной через второй ключ к выходу источника испытательного сигнала, выполненного в виде генератора пилообразного напряжения, входная клемма устройства через третий ключ соединена с входом запоминающего блока, выход которого через масштабный усилитель соединен с первым входом сумматора, второй вход которого через последовательно соединенные четвертый ключ, дифференцирующий блок и второй масштабный усилитель подключен к входной клемме устройства, выход сумматора соединен с входом регистрирующего прибора, а управляющие входы всех ключей и запоминающего блока соединены с соответствующими выходами блока управления. ходу источника испытательного сигнала, выполненного в виде генератора пилообразного напряжения, входная клемма. устройства через третий ключ соединена с входом запоминающего блока, выход которого через первый масштабный усилитель соединен с первым входом сумматора, второй вход которого через последовательно соединенные четвертый ключ, дифференцирующий блок и второй масштабный усилитель подключен к входной клемме устройства, выход сумматора соединен с входом регистрирующего прибора, а управляющие входы ключей и запоминающего блока соединены с соответствующими выходами блока управления.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы ключей устройства.

Предлагаемое устройство содержит генератор 1 пилообразного напряжения, источник 2 постоянного напряжения, испытуемый многополюсник 3, запоминающий блок 4, первый масштабный усилитель 5, дифференцирующий блок 6, второй масштабный усилитель 7, выход которого соединен с одним из входов сумматора 8, выход последнего подключен к входу регистрирующего прибора 9, блок 10 управления, выходную 11 и входную 12 клеммы устройства и ключи 13-16.

Устройство работает следующим образом.

После подачи с блока 10 управления первого управляющего импульса

Т (фиг.2а,б) замыкаются контакты а и Ь ключей 13 и 15 и к входу испытуемого многополюсника 3 подключается источник 2 постоянного напряжения, а выход многополюсника 3 подключается к входу запоминающего блока 4. Через некоторое время, необходимое для окончания переход.ного процесса в многополюснике 3, на запоминающий блок 4 подается управляющий импульс, по которому в запоминающем блоке 4 фиксируется установившееся значение переходной, характеристики h» необходимое для восстановления постоянной составляющей ИЧХ, так как на выходе дифференцирующе го блбка 6 сигнал уже не содержит постоянной составляющей. Третий уп1 1164630

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь-) зовано для измерения импульсной и импульсно-частотной характеристики высокодобротных автоматических систем регулирования при периодических входных воздействиях.

Известно устройство для измерения импульсной характеристики четырехполюсника, содержащее источ- 10 ник испытательного сигнала, формирующего одиночный импульс типа дельта-функции, и регистрирующий прибор 11.

Однако данное устройство харак в 15 теризуется низкой точностью измерений импульсно-частотной характеристики (ИЧХ ) многополюсника, обусловленной погрешностями измерений низких уров- 20 йей выходного сигнала при подаче на вход многополюсника периодической последовательности импульсов типа дельта-функции.

Наиболее близким к предлагаемо- 25 му является устройство для измерения импульсной характеристики четырехполюсника, содержащее источник испытательного сигнала, выполненный в виде генератора единичной З0 функций, и регистрирующий прибор.

Импульсную характеристику определяют как производную по времени от пе— реходной характеристики расчетным путем или с помощью дифференцирующего блока 12).

Недостаток известного устройства заключается в невозможности измерения ИЧХ при периодическом воздействии последовательности импуль — 40 сов на входе многополюсника.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения измерений ИЧХ.

Поставленная цель достигается 45 тем, что в устройство для измерения импульсно-частотной характеристики многонолюсника, содержащее источник испытательного сигнала, дифференцирующий блок и регистрирую- 50 щий прибор, введены запоминающий блок, сумматор, источник постоянно го напряжения, два масштабных усилителя, четыре ключа и блок управления, причем источник постоянного 55 напряжения через первый ключ соединен с выходной клеммой устройства, подключенной через второй ключ к вы4630 з — кбличество разных корней полинома А(р);

ill - кратносгь ь-го корня

1 полинома А(р).

При подаче на вход испытуемого многополюсника 3 испытательного сигнала в ниде пилообразного напряжения, математическое выражение которого на интервале 0 t4T имеет вид«О х (t) = à-bt (где а и Ь вЂ” коэффи-. «Т циенты b > О), реакция иногополюсника 3 на этот сигнал будет иметь следующее выражение: (к-«) -c«p +$ 6р. t

«5 „()«ЕЕ С1К Ы 1

2t ., К=1 (««;<)<,1 (V- ) Р

5 "!1 (««m l) p«t р у ец,,е рте

1=1 К=« (Km <) l фр. р. (1 Е «)

1 1

3 116 равляющий импульс размыкает контакты а и Ь и через время TS (фиг 2b) замыкает контакт с ключа 14. При этом на вход испытуемого многополюсника 3 от генератора 1 пилообразного напряжения подается сигнал пилообразной формы. После подачи четвертого управляющего импульса, который подается с задержкой Т (фиг.2г ) во времени по отношению к третьему управляющему импульсу, необходимой для окончания переходного процесса в многополюснике 3, при этом выход последнего при помощи контакта d ключа 16 подключается к входу дифференцирующего блока 6.

В сумматоре 8 происходит суммирование сигнала V(t), полученного после дифференцирования, и сигнала

Ь h» полученного с выхода.запоминающего блока 4. Масштабные усилители

5 и 7 обеспечивают согласование масштабных уровней постоянной и переменной составляющих выходного сигнала.

Математический расчет измерения

ИЧХ .многополюсника.

Известно, что периодическая реакция х (t + qT) четырехполюсника при

2т подаче на его вход периодического воздействия х„(t + qT) ° с перио30 дом Т (q = 1, 2, 3,..., ), определяется выражением:!

«(0,) -к (т) ., И) т.е. в точках t q ° Т (q 0,1,2 °..., ) реакция многополюсника 3 непрерйв =* на.

Воздействуя обобщенным дифференцирующим оператором D(Bt на сигнал (3) и учитывая (4), получают на выходе дифференцирующего блока

6 сигнал ) "2Т® «кто() . С«1к

1 1 >a (<-«)1 т (е ) = (i« I< -, Т ) " Т (y j " 1 (где степень полинома В(р) меньше степени полинома А(р)) следующий вид: (к-<) Е(а,т) X.X. — ",,,, (<) (к- «)!,«Р(-q) (e1 К)

Ы

iK (g. ii)I (m - е) В(Р) (Р- Ре)

А(Р) p=p,. (d где Р†; — - оператор дифференци-.

cft рования;

Р— 1-й корень полинома А(р) = О; где C(t Т) — импульсно-частотная характеристика, имеющая на интервале времени 04 4Т для передаточной в ) функции многополюсника 8(р)=

55

v. - — ь. ь, (7) и переменной составляющей V, пропорциональной ИЧХ G(t;T)

Ч„ b,ò С (Е1 т), (8) () ° ю е

V (t) Ч + 7«1, (9)

Принимая во внимание, что переходная характеристика h(t) для иногоС (К-«) S 11 «(kq)

dP 1 1« К «(К «» ф«р(1

Р;1

Р)

«-еР 0 (O а т)

Рассмотрим составляющие выражения (5) . Обозначим

S к е е

45;=1 к=«(к-<)! 5р; Ъ-<) Р . Тогда выходной сигнал, определяе мый выражением (5), состоит из постоянной составляющей

1164630,полвсника с передаточной функцией

) ,8(р) 6 1р) / Я (р } определяется выражением и учитывая, что для асимптотически устойчивых систем при t-» множиьР В тель ф - О, получают установившееся значение переходной характеристики h > h () °

Таким образом, иэ (7) -(9) следует, что ИЧХ С(с;Т) определяется следующим математическим выражением:

Регистрирующий прибор 9 производит измерение С(;Т) в соответствии с выражением (12) °

1164630

Фиг.2

Составитель Л.Муранов

Редактор Л.Пчелинская Техред М.Надь

Корректор Л.Пилипенко

Филиал ППП "Патент", r.ушгород, ул.Проектная, 4

Заказ 4182/42 Тирам 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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