Измеритель переходных характеристик

 

Изобретение относится к области радиотехнических измерений и может быть использовано для исследования и контроля динамических свойств управляемых автоколебательных систем. Цель изобретения - повышение точности . Повышение точности измерения переходных процессов автоколебательных систем обеспечивается за счет уменьшения динамической погрешности усреднения при восстановлении функции переходного процесса. Уменьшение динамической погрешности усреднения достигнуто за счет изменения шага дискретизации в зависимости от отклонения периода исследуемого процесса от номинального значения. При увеличении отклонения периода исследуемого колебания от номинального значения шаг дискретизации уменьшается, что уменьшает динамическую погрешность усреднения, б ил. i 01 С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 G 05 В 23 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4137268/24-24 (22) 15. 10.86 (46) 15.04.88. Бюл. У 14 (72) А.И.Вервейко, Н.В.Гудков, В.M.Óâàðoâ и Ю.С.Шмалий (53) 62-50 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 847282, кл. G 05 В 23/02, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 1287120, кл. G 05 В 23/02, 1985. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕ ЕХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК (57) Изобретение относится к области радиотехнических измерений и машет быть использовано для исследования и контроля динамических свойств уп„„SU„„1388833 А 1 равляемых автоколебательных систем;

Цель изобретения — повышение точности. Повышение точности измерения переходных процессов автоколебательных систем обеспечивается за счет уменьшения динамической погрешности усреднения при восстановлении функции переходного процесса. Уменьшение динамической погрешности усреднения достигнуто за счет изменения шага дискретизации в зависимости от отклонения периода исследуемого процесса от номинального значения. При увеличении отклонения периода исследуемого колебания от номинального значения шаг дискретизации уменьшается, что уменьшает динамическую погрешность, усреднения. 6 ил. I388833

Изобретение относится к радиотехническим измерениям и может быть использовано для исследования и контроля динамических свойств управ5 ляемых автоколебательных систем, к которым относятся кварцевые и струнные датчики, а также управляемые кварцевые генераторы и другие приборы, управляемые по частоте. 10

Цель изобретения — повышение точности, На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого измерителя переходных характеристик; на фиг.2 — 15 временные диаграммы, поясняющие ра боту измерителя переходных характе ристик; на фиг.3 — функциональная схема третьего делителя; на фиг,4 функциональная схема сумматора; на 20 фиг.5 — функциональная схема первого и второго делителей; на фиг.6 — функциональная схема узла сброса.

Измеритель переходных характеристик (фиг.1) состоит иэ первого формирователя 1 импульсов,, второго фор. мирователя 2 импульсов, синхрониэа гора .3, элемента ИЛИ 4, первого дели геля 5, узла 6 сброса, коммутатора 7, второго делителя 8, узла 9 памяти, 30

Элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, узла 11 переключения, элемента И 12, третьегоо делителя 13, регистратора 14, сумматора 15, первой 16 и второй 17 входных шин, выходной шины 18.

Третий делитель 13 содержит (фиг.3) кроссировочное поле 19, двоично-десятичные реверсивные счетчики

20 и элементы 2 И-HE 21.

Сумматор 15. содержит (фиг.4) ре- 40 зисторы 22 и 23, полевые транзисторы

24, стабилитрон 25, резисторы 26 и

27, операционный усилитель 28, Первый 5 и второй 8 делители содержат третий делитель 13, элемент 3 ИЛИ 29 45 и счетчик триггер 30 (фиг.5).

Узел 6 сброса содержит (фиг.6) (8 -триггер 31 и элементы 2 И-НЕ 3235.

Измеритель переходных характеристик работает следующим образом.

Перед началом проведения измерений устанавливается коэффициент деления третьего делителя, равный

55 где Т о — период следо.вания импульсов опорной частоты; заданная длительность иэмерительпото интервала.

Коэффициент деления первого делителя должен удовлетворять условиям и (/т/ t мс кс — b < и „ d Л T „„и „..

ro. номинальное значение пегде Т„, риода исследуемого процесса;

dT „, — максимальное отклонение периода исследуемого сигнала от номинального значения; максимально допустимый шаг дискретизации исследуемого процесса по вре-.. мени.

Коэффициент деления второго делителя равен:

КТхо

То

По сигналу синхронизатора 3 (фиг.2р) осуществляется синхронизация начала работы измерителя с временем подачи испытательного воздействия на исследуемый объект, и начинается очередной цикл рАботы регистратора 14, например запускается развертка запоминающего осциллографа.

Одновременно сигнал синхронизатора

3 через элемент ИЛИ 4 устанавливает коммутатор 7 в исходное состояние, а узел 6 сброса подготавливает к обработке импульсов исследуемой частоты (фиг.2а), которые с первой входной шины 16 через первый формирователь 1 импульсов поступают на первый вход узла 6 сброса. Выходной сигнал узла

6 сброса, совпадающий по времени с передним фронтом первого импульса исследуемой частоты после прихода импульса синхронизатора 3, поступает на вторые входы первого 5 и второго

8 делителей частоты и устанавливает их в единичное состояние (фиг.2Ь,с).

На выходе первого делителя 5 из импульсов исследуемой частоты, поступающих на его первый вход, начинает формироваться шаг дискретизации исследуемого процесса по времени (фиг,2Ь), состоящий из последовательности чередующихся разноуровневых (с уровнем логической "1" или логического "0 ) единичных,исследуемых интервалов, Коммутатор 7 производит подсчет числа единичных исследуемых

1388833 интервалов в шаге дискретизации (фиг.2к). На выходе второго делителя

8 из импульсов опорной частоты (фиг,2е), поступающих с второй входной шины 17 через второй формирователь 2 импульсов на его первый вход, начинает формироваться опорный интервал (фиг.2с), состоящий их последовательности чередующихся разноуров- 1О невых единичных опорных интервалов.

С выходов первого 5 и второго 8 делителей:шаг дискретизации и опорный интервал поступают на входы элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 10, на выходе которого формируется (фиг.2й) последовательность измерительных интервалов, причем каждый из них характеризует текущую разность длительностей шага дискретизации и опорного интервала.

Измерительный интервал подается на первый вход элемента И 12 и коммутирует на второй вход третьего делителя 13 импульсы опорной частоты (фиг,2f), поступающие на второй вход 25 элемента И t2. По переднему фронту каждого измерительного интервала, поступающего на первый вход третьего делителя 13, последний переводится в исходное состояние (устанавливается требуемый коэффициент деления).

При поступлении на третий делитель

13 заданного количества импульсов (разность длительностей шага дискретизации и опорного интервала достигла требуемой величины), на его выходе появляется импульс сброса (фиг,2g), по которому первый 5, второй 8 дели- тели устанавливаются в нулевое состояние, код коммутатора 7 (фиг.2к), 4О характеризующий количество единичных исследуемых интервалов в шаге дискретизации, переписывается в узел

9 памяти, устанавливается в исходное состояние через элемент ИЛИ 4 коммутатор 7. Выходной код из узла 9 памяти через узел 11 переключения поступает на. сумматор 15. Напряжение с сумматора IS (фиг.2и) подается на регистратор 14. По приходу импульса сброса, .узел 11 переключения закрывается на установленное время, в результате чего на регистраторе 14 появляется нулевой уровень напряжЕния, характеризующий появление очередного отсчета. В дальнейшем работа измерителя происходит аналогично,. т.е. предлагаемый измеритель преобразует отклонение периода или частоты исследуемого процесса от номинального значения в последовательность отсчетов напряжения, следующих с переменным шагом дискретизации.

Работа отдельных сложных узлов устройства.

На кроссировочном поле 19 набирается двоичко-десятичный код коэффициента деления. По переднему фронту измерительного интервала, поступающему на первый вход третьего делителя 13, элементами 2 И-НЕ 21 формируется короткий импульс, который переписывает двоично-десятичный код, набранный на кроссировочном поле, в реверсивные счетчики 20, Импульсы стабильной частоты с второго входа третьего делителя 13 поступают на вычитающий вход первого иэ цепочки последовательно соединенных двоичнодесятичных реверсивных счетчиков.

На выходе последнего иэ реверсивных счетчиков появится импульс стабильной частоты после прихода измерительного интервала, номер которого набран на кроссировочном поле.

Резистор (K 22 и стабилитрон (VD

25 обеспечивают получение требуемого значения U, которому равно выходное напряжение предлагаемого измерителя, если заданная длительность измерительного интервала получается на единичном исследуемом интервале.

Управляемый делитель, состоящий из резисторов R 26 и R (R 23, VT 24), обеспечивает получейие требуемого закона изменения выходного напряжения. Когда на одном их входов присутствует высокий потенциал, соответствующий полевой транзистор ЧТ 24 открыт и резистор подключен к общей шине. При низком потенциале транзис.тор VT 24 закрыт и резистор отключен, Если номиналы резисторов, подключаемых к общей шине, соответствуют ряду

R R R R

20 ю 2s э 2 t ° ° ° э 2ов то СОСТОЯние управляющих входов можно рассматривать как двоичное число. В этом случае

2„+ 2 + +2ь- Н э где N — - двоичное число, поступающее на управляющие входы.

Коэффициент передачи управляемого делителя R 26 и R, подключенного к неинвертирующему входу операционного усилителя, равен

1388833

Ry- 1

К

R + R 1+N K

На операционном усилителе А28 и резисторе R 27 собран повторитель напряжения, исключающий влияние входных цепей регистратора на коэффициент передачи управляемого делителя. Выходное напряжение сумматора равно

Uo

U =UK

ЬЫм о П

Если выходной код сумматора равен

N = K„ +1, что обеспечивается, например, установкой импульсом сброса (фиг.2g) или,импульсом синхронизатора (фиг.2р) всех выходов коммутатора в единичное состояни то выражение соответствует требуе| му.

Рассмотрим для при. зра работу первого делителя 5. Иь пульс, поступающий на вход первого целителя 5, устанавливает триггер 3 в единичное состояние, а третий делитель 13 через элемент ИЛИ 29 в нулевое состояние. На выходе третьего делителя

13 из импульсов исследуемой частоты, поступающих на первый вход первого делителя 5, формируется последовательность импульсов, следующих с периодом t „ =n P „., где и — коэффициент деления третьего делителя 13, которые поступают на счетный вход 35 триггера 30, переключая его в противоположное состояние по выходам, Импульс сброса, поступающий на третий вход делителя 5, устанавливает триггер 30 и третий делитель 13 через элемент ИЛИ 29 в нулевое состояние.

По импульсу, поступившему на вто. рой вход узла 6 сброса, триггер 31 устанавливается в единичное состояние, открывая элемент 2И-НЕ .33 для 45 прохождения импульсов, а импульс, сформированный элементами 2И-НЕ 32 по переднему фронту импульса, пос.тупившего на первый вход узла 6 сбро-, са, проходит через элементы 2И-НЕ 33 и 34 на выход и через элементы 2И-НЕ

33 и 35 устанавливает триггер в нулевое состояние. Таким образом, на выход узла 6 сброса проходит импульс, совпадающий по времени с передним 55 фронтом первого импульса, поступившего на первый вход после прихода сигнала на его второй вход.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемый измеритель переходных характеристик имеет следующие преимущества: более высокую точность, обусловленную уменьшением величины шага дискретизации при увеличении отклонения периода или частоты от номинального значения, что приводит к уменьшению динамической погрешности усреднения, .воэможность контроля по нулевым отсчетам напряжения времени отклонения периода или частоты исследуемого процесса от номинального значения на заданную величину, Формула изобретения

Измеритель переходных характеристик, содержащий первый, второй и третий делители, первый и второй формирователи импульсов, синхронизатор, элемент ИЛИ, узел сброса, коммутатор, узел переключения, сумматор, соединенный выходом с первым входом регистратора, элемент И, первую и вторую входные шины, выходную шину, подключенную к выходу синхронизатора и к второму входу регистратора, первая входная шина через первый формирователь импульсов подключена к первому входу первого делителя, второй вход которого подключен к выходу узла сброса, вторая шина соединена с входом второго формирователя импульсов, выход элемента ИЛИ подключен к первому входу коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, введены узел памяти и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход первого формирователя импульсов подключен к первому входу узла сброса, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход элемента ИЛИ подключен к выходу синхронизатора, выход первого делителя подключен к второму входу коммутатора и к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго делителя, первый вход которого подключен к выходу второго формирователя импульсов и к первому входу элемента И, второй вход которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и к первому входу третьего делителя, второй вход которого соединен с выходом элемента

И, выход третьего делителя подключен

1388833 к второму входу элемента ИЛИ, к первым входам узлов памяти и переключения, к третьему входу первого и второму входу второго делителей, третий вход которого соединен с выходом уз/ ла сброса, выход коммутатора соединен с вторым входом узла памяти, соединенного выходом с вторым входом узла переключения, выход которого соединен с входом сумматора.

1388833

1388833

Составитель В,Кузин

Техред Л.Сердюкова Корректор В.Гирняк

Редактор !О.Ñåðåäà

Тираж 866, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1579/48

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4