Частотомер

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения инфранизкой частоты. Для этого в частотомер введены вычитающий блок 1, фазосдвигающий блок 2, множительные блоки 3, 7, корректирующий фильтр 6, и масштабирующие блоки 9-11. Частотомер содержит также сумматор 4, интеграторы 5,8, индикатор 12. С течением времени в данной системе происходит подстройка оценки частоты до величины измеряемой частоты с высокой степенью точности , свойственной компенсационным методам. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

»

»»

I»

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4794098/21 (22) 21.02.90 (46) 23.03.92. Бюл. М 11 (71) Московский авиационный институт им.

Серго Орджоникидзе (72) В,И.Михайлов, Е;С,Монахова и В.Л.похваленский (53) 621.317 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . ЛЬ 941905 кл. 6 01 Я 23/00, 1980. (54) ЧАСТОТОМЕP (57) Изобретение относится к электроизмерительной.технике. Цель изобретения — по„„5U„„1721532 А1! вышение точности измерейия инфранизкой частоты. Для этого в частотомер введены вычитающий блок 1, фазосдвигающий блок

2, множительные блоки 3, 7,"корректирующий фильтр 6, и масштабирующие блоки

9-11. Частотомер содержит также сумматор

4, интеграторы 5; 8, индикатор 12, С течением времени в данной системе происходит подстройка оценки частоты до величины измеряемой частоты с высокой степенью точности, свойственной компенсационным методам. 1 ил.

Изобретение относится к техническим средствам измерения частоты гармонических колебаний электрических сигналов в инфранизком диапазоне частот.

Целью изобретения является повыше- 5 ние точности измерения инфранизкой частоты.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого частотомера.

Частотомер содержит вычитающий 10 блок 1, фазосдвигающий блок 2 на 90,множительный блок 3, сумматор 4, интегратор

5, корректирующий фильтр 6, второй мно. жительный блок 7, интегратор 8, масштабирующие блоки 9 — 11 и индикатор 12. При 15 этом выход фазосдвигающего блока 2 подключен к входу корректирующего фильтра 6 и к первому входу множительного блока 3, выход которого соединен с первым входом сумматора 4. Выход вычитающего блока 1 20 через масштабирующий блок 10 подключен к второму входу сумматора и через масштабирующий блок 11 — к второму входу множи.тельного блока 7, выход которого через интегратор 8 соединен с индикатором 12 и 25 с входом масштабирующего блока 9, выход которого подключен к второму входу множительного блока 3.

Масштабирующие блоки 9 и 11 введены в схему для обеспечения работы множи- 30 тельных блоков 3 и 7 в необходимом диапазоне напряжений.

В предлагаемом частотомере использу ется компенсационный метод измерения частоты, а именно метод идентификации с 35 настраиваемой моделью.

Частотомер работает следующим образом.

Настраиваемая модель, представляющая собой совокупность блоков 3 — 5 форми- 40 л рует сигнал оценки sin Nt входного сигнала

sin N t (здесь и далее для упрощения математических выкладок амплитуда входного сигнала А = 1) в соответствии с уравнением

A — sin N t - =N cps N t + a> e, (1)

cl t где cos в t — сигнал с выхода фазосдвигающего„блока на 90 ;

50 в- оценка измеряемой частотыи; л — sin в — сигнал оценки производной б1, / по времени синусного сигнала — sin N t; б

dt 55 а > — постоянный коэффициент;

e — сигнал ошибки (невязка), представляющий собой разность между реальным л сигналом sin а < и сигналом оценки sin в t, получаемым интегрированием его скорости л — sin Nt, б1

Входной сигнал sin в t, пройдя через фазосдвигающий блок 2 на 90, преобразуется в сигнал cos в t, который умножается на сигнал оценки Й в множительном блоке

3. B результате этого перемножения на выходе блока 3 получаем сигнал в cos в t, являющийся первым слагаемым в правой части уравнения (1). К полученному сигналу в сумматоре 4 прибавляется сигнал ao e, чем завершается формирование правой части уравнения(1). На выходе интегратора 5 имел ем сигнал оценки sin в t входного сигнала

sin N t. Таким образом, указанная последовательность блоков 3-5 реализует решение дифференциального уравнения (1), В вычитающем блоке 1 осуществляется сравнение реального сигнала sin в t с полученной оценкой этого сигнала Pin в t, при этом на выходе блока формируется сигнал невязки е

e= sin Nt — sinNt;

0е

dt

= (в — в) cosвt — а,e. (2)

Уравнение(2) позволяет выявить связь и между ошибкой настройки частоты (в- в) и невязкой е, С выхода блок 1 сигнал невязки поступает через масштабирующий блок 10, осуществляющий умножение о на постоянный коэффициент ао, на сумматор 4, образуя обратную связь по невязке. Кроме того, сигнал cos в 7 пропускается через корректирующий фильтр б, представляющий собой апериодическое звено с передаточной фунао кцией вида + для внесения необходир+ао мого сдвига фаз р в сигнал costs) t из следующих соображений. При точной настройке в = N установившееся значение невязки e (t} = О. При (в — в) = const Ф 0 установившееся значение невязки будет определяться решением дифференциального уравнения (2) при t : л

N — В

e — cos(N t — p), Р+ 2 в где p = arctg —.

ao

В атом случае сигнал невязки несет информацию об ошибке (в — в) и потому может быть использован в алгоритме подстройки Й.

Для этого достаточно организовать такой сигнал, в котором исключалась бы зависимость знака сигнала е от знака косинусной составляющей соз(в t — у). Это можно обеспечить умножением eна величину, пропорциональную соз(в t — p), которую можно

1721532 щийся к точным методам измерения, а также благодаря замене операции деления на операцию умножения.

Кроме этого, наличие интегратора 8 в цепи обратной связи позволяет увеличить помехозащищенность частотомера в инфранизком диапазоне частот.

Составитель В.Новоселов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н,Король

Редактор Л.Гратилло

Заказ 950 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

-Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 получить, скорректировав сигнал cos ат rto фазе с помощью корректирующего фильтра с передаточной функцией вида ао р+ао

На множительном блоке 7 производит- 5 ся перемножение сигнала невязки 8 и сигнала cos(e t - p), что обеспечивает подстройку е оценки частоты и в соответствии с уравнением и

=,и еcos(вt — ср), (3) где,и — постоянный коэффициент.

На выходе интегратора 8 получаем сигнал оценки частоты Ц, который по обратной связи через масштабирующий блок 9 поступает на множительный блок 3 и на индикатор 12 частоты.

С течением времени в описанной системе происходит подстройка оценки частоты в к величине измеряемой частоты в с высо- 20 кой степенью точности, свойственной компенсационым методам. Требуемое качество

A процесса подстройки частоты в с учетом помех обеспечивается подбором величины коэффициентов а и,и, влияющих на динамику подстройки.

Выполнена экспериментальная проверка работоспособности заявляемого частотомера путем аналогового моделирования.

Частотомер позволяет существенно увеличить точность измерения частоты по сравнению с прототипом, поскольку использует компенсационный метод, относя35

Формула изобретения

Частотомер, содержащий последовательно соединенные сумматор и первый интегратор, второй интегратор, индикатор, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения инфранизкой частоты, в него введены последовательно соединенные фазосдвигающий блок, корректирующий фильтр и первый множитель-, ный блок, вычитающий блок, три масштабирующих блока, второй множительный блок, вход которого соединен с выходом фазосдвигающего блока, а вход — с первым входом сумматора, выход интегратора соединен с первым входом вычитающего блока, второй вход которого соединен с входами фазосдвигающего блока и частотомера, выход вычитающего блока через первый и второй масштабирующие блоки соединен соответственно с вторыми входами сумматора и первого множительного блока, выход которого через второй интегратор соединен с входами индикатора и третьего масштабирующего блока, выход которого соединен с вторым входом второго множительного блока.