Цифровой измеритель коэффициента гармоник

 

Изобретение может быть использовано в контрольно-измерительных системах назначения при анализе сверхнизких сигналов. Цель изобретения - сокращение времени измерения коэффициента гармоник. Измеритель содержит преобразователь 4 аналогкод, микропроцессор 5 и блок 6 индикации . Благодаря введению блока 2 выделения периода исследуемого сигнала , генератора 1 эталонной частоты и вентиля 3 исключается необходимость в использовании дискретизатора. Особенно эффективно использование устройства в области инфранизких частот, где величина периода сигнала достигает значительных величин. Например, на частоте один период составляет более 2,5 ч. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. С (Л

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4061634/24-21

I . (22) 22.04.86 (46) 15.01.88. Бюл. № 2 . (71) Харьковский институт радиоэлектроники им. акад. M.Ê, Янгеля (72) В,И. Бармин, Б.Н. Гартштейн и В.В. Смеляков ) (53) 621,317. 757 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1157477, кл. G 01 R 23/00, 1985. (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИЕНТА ГАРМОНИК (57) Изобретение может быть использовано в контрольно-измерительных системах назначения при анализе . SUÄÄ 1366964 А 1 (51)4 G 01 R 23/177 сверхнизких сигналов. Цель изобретения — сокращение времени измерения коэффициента гармоник. Измеритель содержит преобразователь 4 аналогкод, микропроцессор 5 и блок 6 индикации, Благодаря введению блока 2 выделения периода исследуемого сигнала, генератора 1 эталонной частоты и вентиля 3 исключается необходимость в использовании дискретизатора.

Особенно эффективно использование устройства в области инфранизких частот, где величина периода сигнала достигает значительных величин.

Например, на частоте 10 Гц один период составляет более 2,5 ч. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

66964 2 янный запоминающий блок 14, оперативный запоминающий блок 15, центральный процессорный элемент 16.

Первый вход микропроцессора 5 под5 ключен к информационному входу оперативного запоминающего блока 15, второй вход через формирователь 12 начального адреса — к информационному входу блока 13 микропрограммного управления, а третий вход — к второму управляющему входу блока 13 микропрограммного управления, первый управляющий вход которого связан с

TpeTbHM ВыходОм пОстОяннОГО эапОминающего блока 14, первый и второй выходы которого подсоединены к управляющим входам оперативного запоминающего блока 15 и центрального процессорного элемента 16 соответственно, а вход — к выходу блока 13 микропрограммного управления. Выход оперативного запоминающего блока связан с информационным входом цент25

13

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в контрольно-измерительных системах назначения при анализе сверхнизкочастотных сигналов.

Целью изобретения является сокращение времени измерения коэффициента гармоник.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого цифрового измерителя коэффициента гармоник, на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие работу измерителя.

Цифровой измеритель коэффициента гармоник. содержит генератор 1 эталонной частоты, блок 2 выделения периода исследуемого сигнала, вентиль

3, преобразователь 4 аналог — код, микропроцессор 5, блок 6 индикации.

Исследуемый сигнал поступает на вход блока 2 выделения периода исследуемого сигнала и информационный вход преобразователя 4 аналог — код, управляющий вход которого через вентиль 3 связан с выходом генератора 1 эталонной частоты, первым выходом блока 2 выделения периода и третьим входом микропроцессора 5, первый вход которого подключен к выходу пре. образователя 4 аналог — код, второй вход — к второму выходу блока 2 выделения периода исследуемого сигнала, а выход связан с блоком 6 индикации.

Блок 2 выделения периода исследуемого сигнала включает формирователь

7 импульсов при переходе исследуемого сигнала через нулевые значения, триггер 8, вентиль 9, двухразрядный вычитающий счетчик 10 и дешифратор

11. Вход блока 2 выделения периода исследуемого сигнала является входом формирователя 7 импульсов, выход которого через вентиль 9 связан с информационным входом счетчика .10.

Первый выход счетчика 10 является первым выходом блока 2 выделения периода исследуемого сигнала, а второй выход подключен к входу дешифратора 11, первый выход которого является вторым выходом блока 2 выделения периода исследуемого сигнала, а второй выход соединен с установочными входами счетчика 10 и триггера 8, выход которого связан с вторым входом вентиля 9.

Микропроцессор 5 включает формирователь 12 начального адреса, блок 13 микропрограммного управления, посторального процессорного элемента 16, адресный выход которого подключен к адресному входу оперативного запоминающего блока 15, а информационный выход центрального процессорного

1 элемента 16 является выходом микропроцессора 5.

Цифровой измеритель коэффициента гармоник работает следующим образом.

В исходном состоянии вентиль 3 закрыт, триггер 8 установлен в состояние "1" и, следовательно, вентиль 9 открыт, триггеры регистров общего назначения оперативного запоминающего блока 15 — в нулевом состоянии.

Исследуемый сигнал (фиг. 2а) поступает на преобразователь 4 аналог код и вход формирователя 7 импульсов блока 2 выделения периода исследуемого сигнала, При переходе исследуемого сигнала через нулевые значения

45 формирователь 7 вырабатывает импульсы (фиг. 2б), первый из которых (момент времени t, — фиг. 2а) через вентиль 9 устанавливает триггеры счетчика 10 в состояние "1" (фиг. 2в).

При этом с одной стороны открывается вентиль 3, а с другой — на второй управляющий вход блока 13 микропрограммного управления микропроцессора

5 поступает высокий потенциал. Одновременно дешифратор 11 вырабатывает сигнал, который, поступая на вход формирователя 12, задает начальный адрес программы, Через открытый вен66964 т.е. когда пройдет период исследуемого сигнала с момента времени младший разряд счетчика 10 устанавливается в состояние " 1", а старший— в состояние "0", что приводит к закрытию вентиля 3, появлению на втором управляющем входе блока 13 микропрограммного управления низкого уровня потенциала, а на втором выходе дешифратора 11 — сигнала, который устанавливает оба триггера счетчика 10 в состояние "0", При этом вентиль 9 закрывается и импульсы с выхода формирователя 7 не поступают на вход счетчика 10 ° В оперативном запоминающем блоке 15 будет записано N цифровых кодов мгновенных значений исследуемого сигнала, а в регистре общего назначения центрального процессорного элемента 16 — число

N. На этом первый этап измерения завершается.

Начинается этап обрабстки результатов измерения. Оперативный запоминающий блок 15 переводится в режим чтения записанной информации. Затем определяют координаты точек периода исследуемого сигнала, мгновенные значения которых записаны в оперативном запоминающем блоке 15 по соотношению о ; = 2 i/N, а также вычисляют значения ортогональных функций sin > ; и соя,. После этого последовательно вычисляют: квадрат действующего значения сигнала

50 з 13 тиль 3 импульсы эталонной частоты

f (фиг. 2г) генератора 1 начинают поступать на управляющий вход преобразователя 4 аналог — код (фиг. 2д), задавая моменты его запуска.

Начальный адрес программы измерения поступает на информационный вход блока 14 микропрограммного управления. Этот блок организует выдачу

1 последовательности команд программы, записанной в постоянном запоминающем блоке 14, Код адреса очередной команды программы формируется в зависимости от сигналов, поступающих на первый и второй входы управления блока 13 микропрограммного управления. Сформированный блоком 13 микропрограммного управления первый адрес программы поступает на вход постоянного запоминающего блока 14, на выходе которого вырабатывается первая команда программы измерения.

По этой команде оперативный запоминающий блок 15 переводится в режим записи, на его адресный вход поступает с центрального процессорного элемента 16 первый адрес, по которому записывается первый цифровой код мгновенного значения исследуемого сигнала,-поступающий в оперативный sanoминающий блок 15 с выхода преобразователя 4 аналог — код, а блок 13 микропрограммного управления формирует следующий адрес измерения. По команде, соответствующей этому адресу, содержимое одного из регистров общего назначения центрального процессорного элемента 16, играющего роль счетчика числа измеренных мгновенных значений исследуемого сигнала, увеличивается на единицу, Пока на втором управляющем входе блока 13 микропрограммного управления находится высокий уровень потенциала, т.е. до появления третьего импульса (фиг. 2б) на входе счетчика 10, в ячейки памяти оперативного запоминающего блока 15 поочередно записываются цифровые коды мгновенных значений исследуемого сигнала в моменты времени, задаваемые генератором 1 эталонной частоты, а в регистре общего назначения центрального процессорного элемента 16 производится подсчет числа записанных в оперативном запоминающем блоке 15 кодов. С поступлением на вход счетчика 10 третьего импульса (момент времени t< — фиг. 2a), к

U =--, V () 1

N постоянную составляющую сигнала к

U = — U (.);

1=1 коэффициенты Фурье первой гармо45 ники

2

В„= --, U(d ) sin d;;

1= 1 к

С„= -- U(g. ) ccoos a(, Далее определяют квадрат действующего значения первой гармоники:

В +С г

1

На заключительном этапе вычислений определяют величину коэффициента гармоник

ПгПтПт

К =

На блоке 6 индикации отображается значение коэффициента гармоник. При необходимости на индикации можно отобразить и ряд других интегральных характеристик исследуемого сигнала, полученных в процессе вычисления.

Преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом является сокращение времени

Йзмерения коэффициента гармоник, так как в предлагаемом измерителе отсутствует дискретизатор, назначение которого состоит в разбиении периода исследуемого сигнала на И равных частей, причем N — - постоянное число для всего частотного диапазона, а для выполнения этой операции необходим один дополнительный период исследуемого сигнала. Выигрыш от использования изобретения ощутим при проведении измерений в области инфранизких частот, где величина периода сигнала достигает значительных величин. Например, на частоте

10 Гц один период составляет более

2,5 ч.

Формула изобретения

1. Цифровой измеритель коэффициента гармойик, содержащий последовательно соединенные преобразователь

66964 .6 аналог — код, микропроцессор и блок индикации, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени измерения коэффициента гармоник, в него дополнительно введены блок выделения периода исследуемого сигнала, вентиль и генератор эталонной частоты, выход которого через вентиль связан с управляющим входом преобразователя аналог — код, первый выход блока вьщеления периода исследуемого сигнала связан с управляющим входом вентиля и третьим входом микропроцессора, второй выход — с вторым входом микропроцессора, а вход объединен с информационным входом преобразователя аналог — код и связан с входной клеммой измерителя

2р коэффициента гармоник °

2. Измеритель по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что блок выделения периода исследуемого сигнала содержит последовательно соединен25 ные формирователь импульсов при переходе исследуемого сигнала через нулевые значения, вентиль, вычитающий счетчик, дешифратор, первый выход которого является вторым выходом блока выделения периода исследуемого сигнала, а второй выход связан с установочными входами вычитающего счетчика и триггера, выход которого подключен к второму входу вентиля, а первый выход счетчика является пер36 вым выходом блока выделения периода исследуемого сигнала.

ВНИИПИ Заказ 6835/45 Тираж 772 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4