Устройство для измерения частоты гармонического сигнала

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения частоты гармонического сигнала за время меньшее периода измеряемого сигнала. Цель изобретения - повышение точности и достоверности изменения частоты при наличии некоррелированных шумов. Аналого-цифровой преобразователь 1 производит преобразование линованных значений входного сигнала в цифровой код, который поступает на регистры 2 - 5 сдвига. Цифровой компаратор 9 сравнивает цифровой код U<SB POS="POST">3</SB> с регистра 3 сдвига с "порогом" P, предварительно введенным в цифровом коде в компаратор. В зависимости от соотношения U<SB POS="POST">3</SB> и P закрыты ключи 12, 13 и открыты ключи 14, 15, или наоборот. Формирование напряжения, пропорционального частоте входного сигнала F, осуществляется с помощью сумматоров 8, 11, блока 10 умножения, блока 18 деления, элементов 16, 17 ИЛИ, цифроаналогового преобразователя 19 и арифметического блока 20 (вычисляющего функцию арккосинуса). Выход генератора 21 импульсов соединен с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя 1 и регистров 2 - 5 сдвига. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„152401 (51) 4 G 01 R 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4352606/24-21 (22) 29.12.87 (46) 23.11.89. Бюл. Н 43 (72) С.А.Доронин, Н.Н.Дубовик, Л.П.Котенко и Е.К.Ромашенко (53) 621,317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М - 1241141, кл. С Ol R 23/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР

11 1185260, кл. G 01 R 23/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТО- .

ТЫ ГАРМОНИЧЕСКОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения частоты гармонического сигнала за время, меньшее периода измеряемого сигнала. Цель изобретения повышение точности и достоверности измерения частоты при наличии некор— релированных шумов. Аналого-цифровой преобразователь 1 производит преобра2 зование линованных значений входного сигнала в цифровой код, который поступает на регистры 2-5 сдвига. Цифровой компаратор 9 сравнивает цифровой код U с регистра 3 сдвига с "порогом" Р, предо варительно введенным в цифровом коде в компаратор. В зависимости от соотношения U> и Р закрыты ключи 12, 13 и открыты ключи 14, 15, или наоборот.

Формирование напряжения, пропорционального частоте входного сигнала f осуществляется с помощью сумматоров S, ll, блока 10 умножения, блока 18 деления, элементов ИЛИ 16, 17, цифроаналогового преобразователя 19 и арифметического блока 20 (вычисляющего функцию арккосинуса). Выход генератора 21 импульсов соединен с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя 1 и регистров 2-5 сдвига.

1 ил.

1524011

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения частоты гармонического сигнала эа время, меньшее периода изме5 ряемого сигнала.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности измерения частоты сигнала при воздействии на него некоррелированных помех.

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения частоты гармонического сигнала.

Устройство для измерения частоты гармонического сигнала содержит аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 1, регистры 2-5 сдвига, блок 6 умножения, сумматоры 7 и 8, цифровой компаратор

9, блок 10 умножения, сумматор 11, ключи 12-15, элементы ИЛИ 16 и 17, блок 18 деления, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 19, арифметический блок 20 и генератор 21 импульсов.

Первый вход АЦП 1 соединен с первыми управляющими входами регистров

2-5 сдвига, выход АЦП I и регистра 5 сдвига соединены соответственно с первым (инвертированным) входом и вторым входом сумматора 11, выход которого через ключ 15 соединен с первым вхо- 0 дом элемента ИЛИ 16, выход которого соединен с первым входом блока 18 деления, выход которого через UAII 19 соединен с вхсцом арифметического блока 20, вьгход которого является вьгхо35 дом устройства, выходы регистров 2 и

4 сдвига соединены соответственно с первыми и вторыми входами сумматоров

7 и 8, причем выход сумматора 7 через ключ 12 подключен к второму входу 40 элемента ИЛИ 16, выход регистра 3 сдвига через последовательно соединенные блок 6 умножения и ключ 13 соединен с первым входом элемента ИЛИ

17, выход которого соединен с вторым 45 входом блока 18 деления, выход сумматора 8 через последовательно соединенные блок 10 умножения и ключ 14 подключен к второму входу элемента

ИЛИ 17, выход регистра 3 сдвига соединен с входом компаратора 9 цифро50 вого, первый выход которого соединен с вторьгми (управляющими) входами ключей 14 и 15, а второй выход — с вторыми (управляющими) входами ключей 12 и 13, выход генератора 21 импульсов соединен с первым (управляющим) входом АЦП 1, второй вход которого является входом устройства.

Аримфметический блок 20 вычисляет функцию агссов от значения входного напряжения и умножает результат вычисления на коэффициент 1/2 Ii T .

Устройство работает следующим образом.

Сигнал в виде напряжения синусоидальной формы поступает на вход АЦП

I„ который с периодом Т производит преобразование мгновенных значений сигнала в цифровой код. Этот код поступает на вход регистра 2 сдвига и далее с частотой f =1/То последовательно переписывается в регистры 2-5 сдвига. Таким образом, в установившемся режиме в регистре 2 сдвига находится код Ч, в регистре 3 сдвига

V>, в регистре 4 сдвига — 7, в регистре 5 сдвига — V, а на выходе

АЦП 1 — 1 „, где Ъ, — V — мгновенные значения сигнала в моменты представленные в цифровом коде. Цифровой компаратор 9 сравнивает цифровой код V> с порогом Р, предварительно введенным в цифровом воде в ком— паратор. Если значение V не превышает порог Р, на втором выходе цифрового компаратора 9 устанавливается низкий уровень "0, а на первом — высокий уровень "1", вследствие чего ключи

12 и 13 закрытыми, а ключи 14 и 15 открытыми.

Цифровой код Vz поступает на первый (инвертирующий) вход сумматора 8, а на его второй вход поступает цифровой код Ч . На выходе сумматора 8 формируется цифровой код (V 4 V 2) ко торый после умножения на два. в блоке

10 умножения через открытый ключ 14 и элемент ИЛИ 17 поступает на второй вход блока 18 деления.

Одновременно цифровой код V поступает на первый (инвертируниций) вход сумматора ll, а цифровой код V — на

его второй вход, в результате чего на выходе сумматора Il формируется цифровой код, соответствующий (V -V,), который через открытый ключ 15 и элемент ИЛИ 16 поступает на первый вход блока 18 деления. На выходе блока 18 деления формируется цифровой код, соответствующий (Vg V )/(Vg Vg) г.

ЦАП 19 преобразует цифровой код в значение напряжения, эквивалентное входному коду. Блок 20, вычисляя функцию агссов от значения входного напряжения, дополнительно умножает результат вычисления на коэффициент

50

5 i 5240

1/2 11 Т . Таким образом, на выходе устройства возникает напряжение, пропорциональное частоте входного сигнала, определяемое по формуле

1 V — Ч

5 1

arccos

211 То 2(Ч -Ч g)

В том случае, если значение V npe3 вышает порог Р, на втором выходе циф- 10 рового компаратора 9 устанавливается

"1", а на первом выходе "0", вследстние чего ключи 12 и 13 открытыми, а ключи 14 и 15 закрытыми. Цифровые коды Ч и V< поступают на входы сумма15 тора 7, нследствие чего на его выходе образуется цифровой код соответствующий (Ч + V )„ который через открытый ключ 12 и элемент ИЛИ 16 поступает на первый вход блока IB деления. Цифровой код V> поступает в блок 6 умножения, с выхода которого через открытый ключ 13 и элемент ИЛИ 17 поступает на второй вход блока 18 деления.

Таким образом, на выходе последнего

2S формируется цифровой код, определяемый выражением

V + V

2 Ч который после описанного цифро-аналогового преобразования в ЦАП 19 и блоке 20 превращается н напряжение, пропорциональное частоте входного сигнала, определяемое по формуле 35

1 V + V

f = --,с.--- arccos ,. 2 Л То 2Ч, Поскольку в установившемся режиме мгновенные значения напряжения вход- 40 ного сигнала V — V присутствуют по1 5 стоянно, то устройство обеспечивает выдачу значений частоты входного сигнала через тактовый интервал Т,меньший периода измеряемого сигнала Т 1/f 45;

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для измерения частоты гармонического сигнала, содержащее генератор импульсов, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, первый регистр сдвига, втоI) 6 рой регистр сдвига, третий регистр сдвига и первый сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого регистра сдвига, последовательно соединенные блок деления, цифроаналоговый преобразователь и арифметический блок, ныход которого является выходом устройства, выход генератора импульсов соединен с первым нходом аналогоцифрового преобразователя, нторой вход которого является входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и достоверности измерения частоты при наличии некоррелированных шумов, н него введены первый и второй блоки умножения, второй и третий сумматоры, первый, второй, третий и четвертый ключи, первый и второй элементы ИЛИ, четвертый регистр сдвига, цифровой компаратор, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и второго ключей, а нторой выход — с управляющими входами третьего и четвертого ключей, вход первого ключа соединен с выходом первого сумматора, а вьгход — с первым входом первого элемента ИЛИ, выход второго регистра сдвига соединен с входом цифрового компаратора и через последовательно соединенные первый умножитель на два и второй ключ с первым входом второго элемента ИЛИ, выход третьего регистра сдвига соединен через последовательно соединенные второй сумматор, второй умножитель на два и третий ключ — с вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход нторого сумматора соединен с выходом первого регистра сдвига, выход третьего регистра сдвига через последовательно соединенные четвертый регистр сдвига, третий сумматор, четвертый ключ подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом блока деления, второй вход третьего сумматора подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, выход генератора импульсов соединен с вторыми входами всех регистров сдвига.