Способ определения частоты синусоидального напряжения

 

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для определения частоты синусоидального сигнала за время, меньшее длительности одного периода. Цель изобретения - повышение точности - достигается за счет формирования двух ортогональных гармонических напряжений сложением и вычитанием входного и задержанного относительно входного синусоидальных напряжений . 2 ил.

,СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 R 23/06

ГОсудАРстВенный кОмитет пО изОБРетениям и ОткРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

i (- в

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Uc= Uex e

J < (и)) u>=u,+U„

U2= Uc- Uex (2) (21) 4715180/21 (22) 04,07.89 (46) 30.10.91. Бюл. № 40 (71) Белорусский политехнический институт (72) Ф,А.Романюк, А.А.Тишечкин и В.Ю.Румянцев (53) 621.317(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1471145, кл. G 01 R 23/06, 1986. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТЫ

СИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для определения частоты синусоидального сигнала за время, меньшее длительности одного периода.

Цель изобретения — повышение точности определения частоты.

На фиг. 1, 2 поясняется сущность способа, Исходный синусоидальный сигнал Uex сдвигают в сторону опережения на произвольный, в общем случае зависящий от частоты в, угол а(фиг. 1) Операцию сдвига выполняют таким образом, чтобы амплитуды исходного Uex.макс. и сдвинутого Ос1макс сигналов на всех частотах были равны Uex.макс = Ос1макс

Значение угла а выбирают по двум критериям: допустимой погрешности и быстро...!Ю „„1688183 А1

2 (57) Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для определения частоты синусоидального сигнала эа время, меньшее длительности одного периода. Цель изобретения— повышение точности — достигается за счет формирования двух ортогональных гармонических напряжений сложением и вычитанием входного и задержанного относительно входного синусоидальных напряжений. 2 ил. действию измерения. Минимальная погрешность измерения обеспечивается при угле а, близком к л/2 для заданной частоты, являющейся средним значением диапаЭона измерения, за счет выравнивания амплитуд дополнительных сигналов. Максимальное быстродействие измерения достигается при угле а, близком к О. Поэтому оптимальный угол а находится в диапазоне от 0 до л/2, а его установленное значение выбирают в зависимости от того, какой из критериев является определяющим.

Напряжения U> и U2 формируют из ис>, тдного сигнала 0» и сдвинутого по отношению к нему без изменения амплитуды на произвольный угол а сигнала Ue по соотношениям:

1688183

2 0«022 — Я» 012

022 021

2 021 012 0 «022

0»2 Я»

U« = Um» singlet

021 = Um2 COS И t, 022= 02»сов o>At(6) Поскольку амплитуды сигналов UB:< и

U«: равны на всех частотах, дополнительные сигналы 0» и 02 всегда являются диагоналями ромба, образованного векторами UFy u Ur., в связи с чем угол между векторами 0» и U2 составляет кг/2 и не зависит от фазового сдвига а между Uax и Ue, а следовательно, и от частоты исходного сигнала.

Для произвольного момента времени t, соответствующего началу эталонного интервала Л t, мгновенные значения первого 01 и второго 02 сигналов равны (фиг. 2):!

Гдв Um», Um2 — ЭМПЛИТУдЫ СООтВЕтСтВЕННО первого и второго сформированных сигналов; м- угловая частота.

Мгновенные значения напряжений для момента времени t+ At, соответствующего концу эталонного интервала, определяются как

U12 = U» sin(ex+ вЬ|)

022 = 0.2 cos(+ At) Выражения (3), (4) образуют систему из четырех уравнений, в которых неизвеСТНЫМИ ЯВЛЯЮТСЯ а, Um», О«п2, N At . РЕШЕние этой системы относительно и выполняют в следующей последовательности, В выРажениЯх (4) заменлют Um1 sin co t u

Um2 cos в t их значениЯми из УРавнений (3) U21 Um1

012= 0«соз м At+ — — sin ФЛt

Um2

022= 02»cos cuAt- " sin xAt (5)

Um1

Из первого уравнения (5) определяк)т

sin «eAt и подставляютво второе уравнение. После несложных преобразований получают

О U2

tU12- U,1ñîs NAt), U21 Um»

Уравнения (3) (4) разрешают относительно Um» и Um2

2 1

В уравнении(6) 0««1" и Um2 заменяют

2 2 их значениями из выражений (7). После несложных преобразований, с .учетом, что в — 2ëi, получают выражение для определения частоты синусоидального сигнала:

f—

1 х

2 лГ«

U2 2U21(U)2 — U«; Uig д

0 1 (42 U»«) — Ц1«(032 — «Я» ) 25 где At — эталонный интервал времени;

U«, U12 — мгновенные значения первого сформированного напряжения, измеренные через "-талонный интервал времени;

U21, 022 — мгновенные значения второго с««,.:рмированного напряжения, измеренные через эталонный интервал

35 времени.

Предлагаемый способ определения частоты синусоидального сигнала по сравнению с известным имеет повышенную точность, поскольку фазовый сдвиг л/2 между непосредственно изменяемыми для вычисления частоты сигналами не зависит от частоты исходного сигнала, Формула изобретения

Способ определения частоты синусоидэльного напряжения по результатам одновременных измерений значений в начале и в конце эталонного интервала времени двух

50 ортогональных гармонических напряжений, сформированных из входного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, ортогональные гармонические напряжения формируют сложением и вычитанием входного и задержанного относительно входного синусоидальных напряжений, э частоту определяют по выражению

1688183

f—

1 х х агссов

U22 U21 U)2 — 04 — 012 011 0Ь вЂ” 0Ь

U)1 (U)2 — Uf1 ) — 011 (05 — 031 ) где Лс — эталонный интервал времени;

U11, U12, U21, 022 — мгновенные значения сформированных ортогональных напряжений.