Способ определения частоты синусоидального сигнала
Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для определения частоты синусоидального сигнала за время, меньшее длительности одного периода. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности определения частоты. Способ определения частоты синусоидального сигнала предполагает формирование из входного сигнала дополнительного, сдвинутого на угол φ/2 в сторону опережения, одновременное измерение мгновенных значений входного и дополнительного сигналов через эталонные интервалы времени и определение частоты по двум значениям каждого из сигналов, попарно соответствующим двум последовательным моментам времени измерения. В описании приведена формула для определения частоты сигнала. Устройство, реализующее способ, содержит преобразователь 1 уровня напряжения, фазосдвигающий блок 2, аналоговый запоминающий блок 3 и цифровой решающий блок 4. Расширение функциональных возможностей и повышение точности достигаются за счет сдвига входного сигнала на угол φ/2 и измерения его мгновенных значений, при этом знаменатель и числитель формулы для определения частоты сигнала не принимают нулевые значения. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 R 23/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
flPM ГКНТ СССР (21) 4207096/24-21 (22) 06. 03. 87 (46) 07.04 ° 89, Бюг.й 13 (71) Белорусский политехнический институт (72) В,И.Новаш, e:.А.Романюк, А.A,Òèøå÷êèí, Н.Н,Бобко и В.Ю.Румян« цев (53) 621.317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
1Ф 1185260, кл, С 01 R 23/00,.1985. (54) СПОСОБ .ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТЫ СИНУ СОИДАЛ bH0 ГО СИ ГНАЛА (57) Изобретение относится к электри.ческим измерениям и предназначено для определения частоты синусоидального сигнала за время, меньшее длительности одного периода. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей -и повышение точности определения частоты . Способ определения частоты синусоидального сигнала предполагает формирование из входного
„„SU„„1471145 А1 сигнала дополнительного, сдвинутого на угол Г/2 в сторону опережения, одновременное измерение мгновенных значений входного и дополнительного сигналов через эталонные интервалы времени и определение частоты по двум значениям каждого из сигналов, попарно соответствующим двум последовательным моментам времени измерения. В описании приведена формула для определения частоты сигнала.
Устройство, реализующее способ, содержит пр образователь 1 уровня напряжения, фазосдвигающий блок 2, аналоговый запоминающий блок 3 и цифровой решающий блок 4. Расширение функ:.,иональных воэможностей и повышение точности достигаются за счет сдвига входного сигнала на угол 11/2 и измерения его мгновенных значений, при этом знаменатель и числитель формулы для определения частоты сигнала не принимают нулевые значения, 2 ил.
1471145
Изобретение относится к электриче-, ским измерениям и предназначено для определения частоты синусоидального сигнала за время, меньшее длительности одного периода.
Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение точности определения частоты.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства для реализации способа; на фиг,2 — графики, поясняющие сущность способа, Способ определения частоты синусоидального сигнала основан на формировании из входного сигнала дополнительного сигнала, сдвинутого по фазе на угол Т(/2 в сторону опережения, и одновременном измерении мгно-. венных значений входного и дополнительного сигналов, следующих через эталонный интервал времени. Частоту . сигнала определяют согласно математическому выражению
Uiz = У„„sin(q+ gt)
Uqq = у„, cos(q+ ыд ), (3) 5 где ы — угловая частота, Выражения (2) и (3) образуют систему из четырех .уравнений, в которых неизвестными являются U, <р, ы . Решение этой системы выполняют методом подстановки в следующей последовательности.
Первое уравнение выражений (3) разрешают относительно sin ы Л t u полученное значение подставляют во второе уравнение, После преобразований получают уравнение
U 12 sin + Ugz сов<-
cos at =
U,„
20 (4)
Разрешают уравнения (2) относительно U> зin Q cos Q и полученные значения подставляют в выражение (4), 1 U«U «+ Us Us
2 s ñ îs Б + Б
2 4t
11 21 (1) где @t — значение эталонного интервала времени; — мгновенные значения входного сигнала, следующие через эталонный интервал времени; — мгновенные значение дополнительного сигнала, следующие через эталонный интервал времени.
Сушность способа определения частоты синусоидального сигнала сос-. тоит в следующем, Если в момент измерения t, (фиг.2) текущее значение фазы синусоидального сигнала lp то ее связь с соответствующими этому моменту времени мгновенными значениями входного U „, и сдвинутого по фазе на угол Г/2 в сторону опережения U сигналов выра21 жается уравнениями
Устройство для определения частоты синусоидального сигнала содержит последовательно соединенные преобразователь 1 уровня напряжения, на вход которого подается синусоидальное
50 напряжение П, фаз о сдвигающий блок 2, аналоговый запоминающий блок 3, второй вход которого соединен с выхо; дом-преобразователя 1, и цифровой решающий блок 4, связанный по информационным и управляющим входам-выходам с соответствующими входами-выходами аналогового запоминающего блока 3.
U, .= U ° sin 4
Uz„„= ()„, cos ц, (2) где 0 - амплитуда синусоидального сигнала.
Аналогичная связь для момента времени (t „ + дГ) представляется уравнениями
25 После несложных преобразований,с учетом, что ы= 27t f, получают выражение (1) для определения частоты синусоидального сигнала.
К непосредственно используемым пара-.
30 метрам при вычислении частоты по формуле (1) относятся мгновенные
1 значения входного и сдвинутого на угол 7(/2 в сторону опережения сигналов.
Предлагаемый способ определения частоты синусоидального сигнала в сравнении с известным имеет более широкие функциональные возможности и повышенную точность, не зависящие
40 от момента измерения (фазы) мгновенных синусоидального сигнала, поскольку как знаменатель, так и числи тель выражений (1) не лринимают нулевые значения, 1471145
Устройство работает следующим образом.
Синусоидальное напряжение U посту пает на вход преобразователя 1 уровня напряжений, который выполняет также функцию гальванического разделения цепей устройства и входного сигнала. Выходное напряжение преобразователя 1 подается на вход фазосдвигающего блока 2, на выходе которого получается напряжение такой же амплитуды, но сдвинутое по фазе на Ю/2 в сторону опережения относительно входного напряжения, Выходное напряжение преобразователя 1 U ïîñòóïàåò на один из входов аналогового запоминающего блока 3, а на второй его вход подается выходное напряжение фазосдвигаюшего блока 2 U По команде, поступаюшей от цифрового решающего блока 4, аналоговый запоминаюший блок 3 одновременно фиксирует и запоминает мгновенные значения напряжений Г„ и 1. 1, После этого производится поочередное их считывание, преобразование и ввод в память цифрового решающего блока 4, Одновременно с фиксацией мгновенных значений напряжений U и U с помощью таймера цифрового решающего блока 4 отсчитывается заданный эталонный . промежуток времени, по истечении которого повторяется процесс фиксации, считывания, преобразования и запоминания последующих мгновенных значений напряжений U u Uz.
Определение частоты производится цифровым решающим блоком 4 в соответствии с выражением (1) по двум значениям каждого из напряжений, попарно соответствующим двум последовательным моментам времени измерения.
Устройство может быть использовано для построения быстродействующих измерительных органов частоты устройств противоаварийной и других
5 видов автоматики энергосистем и осуществлено с помощью известных цифровых решающих элементов, выполненных н а базе микропроце ссорной техники.
Формула и з о б р е т е н и я
f = —-27f d t
35 где Дй—
U U П11 ю 40 мгновенные значения входного сигнала; 11 1 э — мгновенные значения дополнительного сигнала, Способ определения частоты синусоидального сигнала, основанный на измерении трех мгновенных значений входного сигнала, из которых первый и второй взяты через эталонный интер-, вал времени, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения. точности, из входного сигнала формируют дополнительный сигнал, сдвинутый по фазе на угол 7(/2 в сторону опере25 жения, и измеряют третье и дополнительно четвертое мгновенные значения дополнительного сигнала в моменты времени, совпадающие соответственно с первым и вторым измерениями мгно30 венных значений входного сигнала, а частоту f определяют согласно математическому.выражению 1471145 Составитель Н.Федоров Техред Л.Олийнык Корректор М,Максимишинец Редактор E.Ïåïï :Заказ 1605/48 Тираж 711 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ври ГКНТ СССР 113035, Москва, 3-35, Рауаакая наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101
