Устройство для измерения частоты синусоидальных сигналов
Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в цифровых частотомерах синусоидальных сигналов. Целью изобретения является повышение точности измерений. Устройство содержит источник 1 постоянного напряжения, формирователь 3, блок 4 сравнения, генератор 9 импульсов , счетчики 10 и 11, вьиислитель 13. Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены усилитель 2, блок 5 сравнения, задатчик 6 временных интервалов, ключи 7 и 8 и счетчик 12. Результат измерения частоты зависит лишь от интервалов времени t, и t, определяемых из математических соотношений, приведенных в описании изобретения, а также от коэффициента усиления, которые могут быть получены с высокой точностью и не зависят от амплитуды измеряемого сигнала и стабильности источника постоянного напряжения. 2 ил. i (Л С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (19У (И) (50 4 G 01 R 23/10
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 3889256/24-21 (22) 26.04.85 (46) 30.01.87. Бюл. Ф 4 (71) Азербайджанский научно-исследовательский институт энергетики им. И.Г.Есьмана (72) М.С.Касимзаде, С.Г.Салигов, С.С.Бабаев, Г.И.Болдырев и Е.И.Хайкин (53) 621.317 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
В 855520, кл. G 01 R 23/00, 1981.
Авторское свидетельство СССР
Ф 1190286, кл. G 01 R 23/10, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ
СИНУСОИДАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано в цифровых частотомерах синусоидальных сигналов. Целью изобретения является повышение точности измерений.
Устройство содержит источник 1 постоянного напряжения, формирователь
3, блок 4 сравнения, генератор 9 импульсов, счетчики 10 и 11, вычисли" тель 13. Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены усилитель 2, блок 5 сравнения, задатчик 6 временных интервалов, ключи 7 и 8 и счетчик 12. Результат измерения частоты зависит лишь от интервалов времени t, и t<, определяемых из математических соотношений, приведенных в описании изобретения, а также от коэффициента усиления, которые могут быть получены с высокой Ю точностью и не зависят от амплитуды измеряемого сигнала и стабильности источника постоянного напряжения. С:
2 ил.
Изобретение относится к электроизмерениям и может использоваться в цифровых частотомерах синусоидальных сигналов.
Цель изобретения — повышение точности измерения.
На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы работы.
Устройство состоит из источника 1 постоянного напряжения, усилителя 2, формирователя 3, блоков сравнения 4 .и 5, задатчика 6 временных интервалов, ключей 7 и 8, генератора 9 импульсов, счетчиков 10 — 12 и вычисли- 15 теля 13. Входы усилителя 2 и формирователя 3 и первый вход блока 4 срав— пения соединены с входом устройства..
Вьгход источника 1 постоянного напряжения соединен с вторыми входами бло- 20 ков сравнения 4 и 5, а первый вход последнего соединен с выходом усилителя 2. Выходы блоков сравнения 4 и
5 соединены с первыми входами ключей
7 и 8 соответственно, вторые входы которых, а также второй вход задатчика 6 временных интервалов и второй вход счетчика 12 соединены с выходом формирователя 3. Выходы ключей 7 и 8 соединены с вторыми входами счетчиков
10 и 11, первые входы которых, а также первый вход задатчика 6 временных интервалов соединены с выходом генератора 9 импульсов. Выход задатчика
6 временных интервалов соединен с пер-35 вым входом счетчика 12. Выходы счетчиков 10 — 12 соединены со входами вычислителя 13. . Устройство для измерения частоты работает следующим образом.
Измеряемое напряжение U которое определяется соотношением
U„=U,„s1пи1., где U — амплитудное значение сигнала;
< — угловая частота;
45 время, поступает на вход формирователя 3 и блока 4 сравнения. В момент времени, соответствующий переходу сигнала через нулевой уровень, на выходе форми- 5О рователя 3 появляется импульс (фиг.2б), открывающий ключами 7 и 8 доступ импульсов от генератора 9 импульсов в счетчики 10 и 11. По этому же импульсу запускается задатчик 6 временных интервалов и сбрасывается счетчик 12.
Усиленный входной сигнал (фиг.2а) с выхода усилителя 2 поступает на вход
В момент времени t справедливо соотношение
ЦО Б $1пг з 2 (2) или (3) Ks inst, =$1пиг.
Решая зто.уравнение относительно
g, например, разложением функции sin в ряд Тейлора и ограничиваясь, например, двумя членами ряда, получаем
Гзз Гз г,,з з
K(ut — — — -) =ыС
Откуда у2 3 у2 ГЗ
K(t — — ) =t
6 г 6
Преобразовав это выражение, получаем
Г6(к, -t 1 11 з з (4) Уравнение (3) может быть решено пюбым другим методом.
Преобразовав временные интервалы
t< и t z в числоимпульсные коды, можно записать блока 5 сравнения, на выходе которого в момент t, равенства этого сигнала с постоянным напряжением U от источника 1 постоянного напряжения формируется импульс (фиг.2в), который закрывает ключ 8 и запрещает доступ импульсов от генератора 9 импульсов в счетчик 11. В момент времени с при достижении равенства измеряемого сигнала с постоянным напряжением U от о источника l постоянного напряжения на выходе блока 4 сравнения формируется импульс (фиг.2г), закрывающий ключ
7 и запрещающий доступ импульсов в счетчик 10. Через определенное время формируемое задатчиком 6 временных интервалов, прекращается доступ импульсов от генератора 9 импульсов в счетчик 12.
После этого цикл измерения повторяется.
Таким образом, в счетчиках 10 и 11 накапливается количество импульсов, пропорциональное, соответственно, интервалам времени от момента перехода
Измеряемого сигнала через нулевой уровень.до t и t, . В момент времени справедливо соотношение
UD =KU $1пг.зг., (1) где К вЂ” коэффициент усиления усилителя 2. (к -- — — ) Ni N о о
Я. зinutz х1з хтз
1 Я х1э х1з о о ц о г где И вЂ” некоторое постоянное число, определяющее дискретность измерения, О О ОХ где f — частота генератора 9 импульсов.
N u N — числа импульсов пропорцио Z нальные t u
Число импульсов И записано в счетчике 12.
Частота Й„ определяется из соотно- 20 шения
N 6(KN,-Нх)
1 Х х 2ii KN3 з
1 Z
Решение этого уравнения осуществ25 ляется в вычислителе 13 по заложенной программе. Значение коэффициента К заранее вводится в вычислитель.
Результат измерения частоты зависит лишь от интервалов времени и t, а также коэффициента усиления К, которые могут быть получены с высокой точностью и не зависят от амплитуды измеряемого сигнала и стабильности источника 1 постоянного нап-35 ряжения.
Возможность определения амплитуды сигнала следует из формулы (2) Формула изобретения
Устройство для измерения частоты .синусоидальных сигналов, содержащее источник постоянного напряжения, блок сравнения, первый и второй счетчики, первые входы которых соединены с выходом генератора импульсов, а выходы— соответственно с первым и вторым входами вычислителя, первый вход блока сравнения и вход формирователя объединены и являются входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности в него введены первый ключ, последовательно соединенные усилитель, второй блок сравнения, второй ключ, выход которого подключен к второму входу второго счетчика, последовательно соединенные saдатчик временных интервалов и третий счетчик, выход которого подключен к третьему входу вычислителя, причем первый вход задатчика временных интервалов соединен с выходом генератора импульсов, а второй вход — с выходом формирователя, с вторыми входами первого ключа, второго ключа и третьего счетчика, выход источника постоянного напряжения подключен к вторым входам обоих блоков сравнения, а вход усилителя соединен с входом устройства, первый вход первого ключа подключен к выходу первого блока сравнения, а выход — к второму входу первого счетчика.
1287030
Составитель H.Ôåäîðoâ
Техред М.Ходанич Корректор E.Ñèðoõìàí
Редактор Т.Парфенова
Заказ 7711/46 Тираж 730 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035,» Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
