Способ сравнения амплитуды двух гармонических колебаний

 

Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано для построения устройств метрологического обеспечения радиотехнических систем. Целью данного изобретения является повышение точности за счет уменьшения влияния колебаний с частотами, кратными частоте коммутации . Предложенный способ заключается в следующем. Сравниваемые по амплитуде гармонические колебания преобразуются в суперпозицию импульсно-модулируемых колебаний, из которых вьреляют частотный Лампонент, амплитуда которого равна нулю при равенстве амплитуд сравниваемых колеба-- НИИ . Для этого из одного сравниваемого колебания формируют последовательности прямоугольных импульсов в 2N раз более высокой частоты. После .модуляции их по времени задержки выделяют гармонику с номером h pN, где р 1, 2, 3,..., обладающую максимальной чувствительностью к изменениям амплитуд сравниваемых колебаний , и устанавливают факт их равенства при достижении амплитудой вьздес $ ленной гармоники нулевого уровня. Один из вариантов устройства, реали (Л зующий данный способ, содержит формирователи 1 и 3 и избирательные блоки 2 и 6, коммутатор 4, временный модулятор 5. Высокая точность сравнения амплитуд гармонических колебаний обеспечивается тем, что равенство нулю амплитуды вьщеляемой для регистрации гармоники обусловливает устранение-воздействий дестабилиэиN9 руклцих факторов. 2 ил.

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ й(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3870777/24-21 (22) 18.03.85 (46) 30.10.86. Бюл. 1(- 40 (71) Оренбургский политехнический институт (72) В.Д.Шевеленко, В.И.Кутузов, В.Н.Булатов, Д.А.Даминов, В.А.Деревяшкин, И.П.Орлов и Е.В.Шевеленко (53) 621.374(088.8) (56) Орнатский П.П. и др. Измерительные приборы периодического сравнения.

M.: Энергия, 1975, с. 40-44. (54) СПОСОБ СРАВНЕНИЯ АМПЛИТУД ДВУХ

ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано для построения устройств метрологического обеспечения радиотехничес ких систем. Целью данного изобретения является повьппение точности за счет уменьшения влияния колебаний с частотами, кратными частоте коммутации. Предложенный способ заключается в следующем. Сравниваемы по амплитуде гармонические колебания преобразуются в суперпозицию импульсно-мо(51)4 G 01 R 19/165, G 05 В 1/01, Н 03 К 5/24 дулируемых колебаний, из которых выделяют частотный Кампонент, амплитуда которого равна нулю при равенстве амплитуд сравниваемых колебаний. Для этого из одного сравниваемого колебания формируют последовательности прямоугольных импульсов в

2 N раз более высокой частоты. После .модуляции их по времени задержки выделяют гармонику с номером h =p N, где р = 1, 2, 3,..., обладающую мак-. симальной чувствительностью к изменениям амплитуд сравниваемых колебаний, и устанавливают факт их равенства при достижении амплитудой выделенной гармоники нулевого уровня.

Один иэ вариантов устройства, реализующий данный способ, содержит формирователи 1 и 3 и избирательные блоки 2 и 6, коммутатор 4, временный модулятор 5. Высокая точность сравнения амплитуд гармонических колебаний обеспечивается тем, что равенство нулю амплитуды выделяемой для регистрации гармоники обусловливает устранение воздействий дестабилизирующих факторов. 2 ил.

1267270

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для построения устройств метрологического обеспечения радиотехнических систем.

Цель изобретения — повышение точности путем уменьшения влияния колебаний с частотами, кратными частоте коммутациии.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства, реализующего способ сравнения амплитуд двух гармонических колебаний; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит первый формирователь 1, выход которого подключен к входу первого избирательного блока

2, выходом подключенного к входу второго формирователя 3, выходы которого подключены к входам коммутатора 4 и временного модулятора 5, соединенно го выходом с входом второго избирательного блока 6.

Гармонические колебания частоты

Е = — — (гдето — колебания несущей

2Я частоты, подлежащие сравнению по амплитуде) преобразуются в суперпоэицию импульсно-модулированных колебаний, иэ которых выделяется подвергающийся максимальным изменениям при изменении амплитуды одного иэ сравниваемых колебаний относительно другого частотный компонент, амплитуца которого равна нулю при равенстве амплитуд сравниваемых колебаний. Для этого сравниваемый по амплитуде гармоническими колебаниями поочередной их коммутацией, для которой используются последовательности импульсов, получаемые путем умножения в 2 М раз частоты Е = 1/То одного из сравниваемых напряжений, подвергают моду ляции по времени задержки последова» тельность прямоугольных импульсов частоты 2Nfo, что эквивалентно воздействию каждого иэ сравниваемых напряжений в качестве модулирующего на последовательность немодулированных импульсов с частотой, вдвое меньшей частоты коммутации. Полученное таким образом импульсно модулированное колебание представляет собой суперпоэицию из двух модулированных сравниваемыми по амплитуде напряжениями по времени задержки последовательностей импульсов, сдвинутых друг относительно друга на интервал вре1 мени t = — -- . Комплексная ампли2Nf, туда гармоники с номером p N (где р

2, 3,.„.) такой суперпозиции определяется следующим образом:

2Е . Np«" Г Um<

А gz = - /sin —;-- /I/Т (2 — — ) /+

«Р (1 О P" gE

1О +/I (2р 11 « ---) /e Ф j p (>« +у) о gE — - ) где E и, соответственно амплитуда и длительность импуль". сов суперпозиции; амплитуды сравниваемых гармонических напряжений; угол фазового сдвига между сравниваемыми напряжениями;

15 U и Ц

1 2

Нчч» с

0(=

Е крутизна модуляционной характеристики; функция Бесселя первого рода нулевого порядка, обращающаяся в ноль при х = 2,41; 5,51 и т.д..1 (х) Отсюда при

Uyn, 30 2рМТ - — = 2pNii — — = M 2,41

ыЕ Е т.е. при

М Е

U = U

2рУ«

35 амплитуда гармоники с номером n =

= p N /А я / обращается в ноль, что позволяет индицировать факт равенства амплитуд двух гармонических

40 колебаний.

При изменении Uù или U относиI Ф тельно

МыЕ

U = U = ---- = U

2р11 «шо

g/A / . г «Ц а/А «/

РК QU щ

45 гармоника с номером л = p N подвергается наибольшим изменениям. Выделением из суперпозиции модулированных последовательностей импульсов гармоники с номером n = pH обеспечивается высокоточная индикация равенства амплитуд сравниваемых колебаний, так как при отклонении амплитуды одного из них на величину gU> изменение амплитуды гармоники с номером n =

= pal составляет величину:

1267270 4

U o

= —; / s in --; —, 1 (2p 87i — -) /D U

Т «<.F.

Г и сопровождается усилением изменений

hUщ с коэффициентом усиления

6/Ар«к /Кис 4М . 1 Р"" л= ---/sin -- — /I рл П е T

) /К«с

<0 где К вЂ” коэффициент усиления избирательной системы, выделяющей гармонику с номером

n =pN.

Высокая точность сравнения амплитуд гармонических колебаний обеспечивается тем, что при равенстве амплитуд U = U = U амплитуда выделяемой для регистрации .гармониКи равна нулю и воздействие дестабили-. зирующих факторов на параметры модулируемых импульсов не вызывает ее изменений.

Формирователь преобразует одно из сравниваемых гармонических напряжений в последовательность прямоугольных импульсов частоты f . Избирательный блок 2 вьщеляет гармонику с номером n = 2М. Формирователь 3 преобразует напряжение частоты 2Hf в пос- 30 ледовательность импульсов. Коммутатор 4, на входы которого подаются сравниваемые гармонические напряжения, переключается выходными импульсами формирователя 3. Временной З5 модулятор 5, запускаемый с частотой управляется сравниваемыми напряжениями. Избирательный блок 6 с коэффициентом усиления К„ вьщеляет из суперпоэиции модулированных пос- 4р ледовательностей импульсов гармонику с номером n = p N

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом 45

Поступающее на вход формирователя

1 одного из сравниваемых напряжений

U„ частоты f, = 1/Т (фиг.2а) преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов той же частоты (фиг.2б). Из этой последовательности импульсов вьщеляется избирательным блоком 2 гармоника с номером n = 2<« (фиг.2в), из которой формирователем

3 формируется последовательность прямоугольных импульсов частоты 2Nf (фиг.2г), используемая. для управления коммутатором 4 и для запуска временного модулятора 5. На второй вход коммутатора 4 подается второе из сравниваемых напряжений U (фиг.2а).

На вход временного модулятора 5 с выхода коммутатора 4 поочередно поступают выборки сравниваемых напряжений (фиг.2д). Под действием каждого первого из запускающих импульсов и выбо< рок модулирующего напряжения U,, на выходе временнного модулятора 5 формируется последовательность импульсов постоянной длительности и.постоянной амплитуды, модулированных по времени задержки по гармоническому закону (фиг.2е), а под действием каждого второго из запускающих импульсов и выборок модулирующего напI ряжения U на выходе временного мог дулятора 5 формируется вторая последовательность импульсов постоянной длительности и постоянной амплитуды, модулированных по времени задержки по гармоническому закону (фиг.2ж), т.е. на выходе временного модулятора формируется суперпозиция импульсномодулированных колебаний. При равенстве амплитуд сравниваемых колебаний

U< и U уровень гармоники с номером

n = pN в каждой из модулированных последовательностей импульсов равен нулю, а следовательно, при воздействии на вход избирательной системы

6 суперпозиции модулированных по времени задержки последовательностей импульсов на ее выходе уровень напряжения равен нулю. При неравенстве

<амплитуд напряжений U< и Ug на выходе избирательного блока 6 появляется гармоническое напряжение частоты p N f, уровень которого после амплитудного детектирования точным выпрямителем измеряется вольтметром.

Предлагаемый способ сравнения амплитуд двух гармонических колебаний обладает высокой точностью.

При изменении амплитуды одного из сравниваемых напряжений относительно значения U = U = Uù на величину ! 2 0

gU < „„„ произойдет изменение уровня гармоники /Ap„/ на величину:

3/A „ / =N/sin ††!(U «+ м««1 «<

Изменения уровня гармоники /А « / на величину Я/Ap« /„«„, регистрируется

1267? 70

gU 35x о U

1» . N р«.<.

211 К /s in — — / ис Т а

»а (U U . ) к„, «

I иг ик и1 а

С а

О

Q фиг. 2

Составитель Н.Маркин

Техред Л.Олейник Корректор А.Зимокосов

Редактор Л.Пчелинская

Заказ 57áá/40 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4 как изменение амплитуды сравниваемого напряжения на величину:

Мр»С N р»с. Гс. Я « — — — /ctg- — -/(- + -- ) +

Т Т

Относительная погрешность измерения сравниваемого напряжения 15

8u„"р»" "р " Я". Ьк — --- — /сt — --/(- + -- -) +

Па. Т. " Та

FWÄ UÄ

+ ж (г 20 ис Ur»

Предлагаемый способ сравнения амплитуд гармонических колеба.ний обеспечивает увеличение точности. 25

Формул а изобретения

Способ сравнения амплитуд двух гармонических колебаний, заключающийся в преобразовании сравниваемых гармонических колебаний в суперпоэицию импульсно-модулированных колебаний, выделении иэ них одного иэ частотных компонентов, его амплитудном детектировании и измерении, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, иэ одного из сравниваемых колебаний формируют последовательности прямоугольных импульсов в 21 раэ более высокой частоты, подвергают их модуляции по времени задержки выборками каждого иэ сравниваемых напряжений, выделяют одну Н3 гармоник с номером n = pN, где p — l, 2, 3, ..., обладающую максимальной чувствительностью к изменениям амплитуд сравниваемых колебаний, и устанавливают факт равенства амплитуд сравниваемых колебаний при достижении амплитудой выделенной гармоники нулевого уровня.