Способ определения периода переменного напряжения

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения периода электрических сигналов при низких отношениях сигнал/шум. Цель изобретения - повышение быстродействия и точности определения периода переменного напряжения при низких отношениях сигнал/шум. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения периода переменного напряжения, заключающемся в измерении интервала времени от момента перехода переменного напряжения через нулевое значение и пропорционального периоду переменного напряжения с последующим определением периода, конец измеряемого временного интервала времени фиксируют по моменту достижения максимума сформированным напряжением текущего среднего значения переменного напряжения. 3 ил.

(19) (!! ) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 01 R 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I

lf

>

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4812294/21 (22) 09.04.90 (46) 30,08.92. Бюл. N 32 (71) Киевский институт инженеров гражданской авиации им.60-летия СССР (72) В.А.Игнатов, Н,В.Боголюбов, Ф.И.Яновский и В.Я.Голубчик (56) Авторское свидетельство СССР

М 13307441, кл, Н 03 К 5/153, 1987. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРИОДА

ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения периода электрических сигналов при низких отношениях сигнал/шум. Цель

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения периода (частоты) электрических сигналов при низких отношениях сигнал/шум, Цель изобретения — повышение быстродействия и точности определения периода (частоты) переменного напряжения при низких отношениях сигнал/шум.

Поставленная цель достигается тем, что конец измеряемого временного интервала времени фиксируют по моменту достижения максимума сформированным напряженйем текущего среднего значения переменного напряжения, На фиг.1 изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый . способ; на фиг.2 — схема формирования текущего среднего значения сигнала; на фиг.3 — временная диаграмма, поясняющая сущность предлагаемого способа, 2 изобретения — повышение. быстродействия и точнбсти определе н ия и ериода пер емен- ного напряжения при низких отношейиях сигнал/шум. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения периода переменного напряжения, заключающемся в измерений интервала времени от момента "перехода переменного напряжения через нулевое значение и про- порционального периоду переменного напряжения с последующим определенйем периода; конец измеряемого временного интервала времени фиксируют по моменту достижения максимума сформированным напряжением текущего среднего значения переменного напряжения. 3 ил.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит первый нуль-орган 1, ключ 2, блок 3 формирования текущего среднего значения сигнала, блок 4 определения экстремума текущего среднего значения сигнала, включающий последовательно соедийенные блок 5 дифференцирования и второй нуль-орган 6, таймер 7, блок 8 умножения, .блок 9 задания коэффициента умножения.

Вход устройства соединен с входом ключа 2 и входом первого нуль-органа 1, выход которого соединен с первым управляющим входом ключа 2 и первым "управляющим входом таймера 7-. Выход ключа 2 соединен с входом блока 3 формирования среднего значения сигнала; выход которого соединен с входом блока 4 определения экстремума среднего значения сигнала, выход которого соединен с вторым управляющим входом таймера 7 и вторым управляющим

1758253 входом ключа 2. Выход таймера 7 соединен с первым входом блока 8 умножения, второй вход которого соединен с выходом блока 9 задания коэффициента умножения, а выход таймера 8 соединен с выходом устройства.

Блок 3 (см.фиг.2) содержит нуль-орган

10, интегратор 11, генератор 12 пилообразного напряжения (ГПН), блок 13 деления.

Вход блока.3 соединен с входом интегратора 11 и входом нуль-органа 10, выход которого соединен с входом ГПН 12, выход .которого соединен с первым входом блока

- 13 деления и входом "Сброс" интегратора

:11. Выход интегратора 11 соединен с вторым входом блока 13 деления, выход которого служит выходом блока 3, Способ осуществляют следующим образом, В исходном состоянии ключ, 2 разомкнут. При подаче сигнала разрешения на управляющий вход первого нуль-органа 1 устройство готово к выполнению измерения. Переменное напряжение X(t)=Urn sill wt+

+ ((t) с амплитудой Um и круговой частотой а=2 a/Т, где Т вЂ” период, искаженной под действием помехи ф (t), поступает на вход нуль-органа 1, который вырабатывает синхронизирующий сигнал в момент времени 1О перехода X(t) через нулевое значение (см.фиг.3). Под действием этого сигнала огкрывается ключ 2 и включается таймер 7 отсчета времени. Одновременно срабатывает нуль-орган 10, который запускает ГПН

12. Последний формирует напряжение U, пропорциональное текущему времени с

U=a t, где а- постоянный коэффицйент.

На выходе интегратора 11 формируется сигнал, .с у= f õ(t) dt

to

Блок 13 выполняет операцию деления текущего сигнала на текущее значение 0

1 t

x (t) = =, f x(t) dt. (1)

Нормирующий коэффициент и не влияет на временное положение экстремума сигнала x(t), По истечении времени tk ГПН выключается, Задним фронтом напряжения ГПН сбрасывается напряжение интегратора 11.

Блок 3 готов к следующему циклу измерений,Время tk выбирают из условия tk

Т где Т вЂ” максимально возможное значение периода сигнала x(t). ГПН 12 настраивают с

5 учетом значения tk, Блок 5 дифференцирует сигнал x(t), а результат дифференцирования, т.е, сигнал, пропорциональный величиdx (й не - =, поступает на вход второго

10 нуль-органа 6. В момент времени t*, когда выполняется условие

dx (t)/dt=0, (2) второй нуль-орган 2 вырабатывает сигнал окончания измерения. По этому сигналу

15 размыкается ключ 2 и прекращает отсчет времени таймер 7. На временной диаграмме (фиг.3) показан интервал времени t — to, отсчитанный таймером 7, Цифровой эквивалент этого интервала времени умножается в

20 блоке 8 на постоянный коэффициент К, задаваемый блоком 9.

На выход устройства поступает результат измерения периода

T= K(t* — tp), (3)

25 2_#_ где К=

Для гармонического сигнала x(t) =

=U sln ю величина К=2,695489, При этом

t/2,331 рад. Уравнению (3) отвечает условие

30 экстремума сигнала Х(), t+ — tp

p+ =ит*= 2к = 2,331 рад.

Достигаемый выигрыш в быстродейст35 вии обусловлен тем, что t* — to< Т/2.

Повышение точности измерений при низких отношениях сигнал/шум обеспечивается за счет исключения действия помехи на формируемый блоком 3 сигнал x(t). По40 скольку на практике интервал корреляции помехи меньше периода исследуемого сигнала, то сигнал x(t) не содержит сигнала помехи (см.фиг.3).

Повышение быстродействия и точности

45 определения периода (частоты) переменного напряжения характеризуют следующие примеры. Повышение быстродействия, оцениваемое по отношению времени Т1 измерения в прототипе к времени Т2 измерения

50 в предлагаемом способе, определяется величиной .

Т1 Т/2 Т/2

Т2 =1*-Ь =07711.Т/2 1296

Повышение точности, оцениваемое по уменьшению дисперсии помехй при изме-. рении правого конца интервала времени —. момента t*, определяется величиной

1758253

D(tо 0 t* — to 0,7711 Т/2 чг— к где oy — дисперсия (мощность) помехи при определении нулей измерительного сигнала; . ЬГ - интервал корреляции помехи, Т/2

Лх =О, Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает повышение быстродействия и повышение точности измерений при низких отношениях сигнал/шум.

Кроме того, расширяется область применения, когда отношение сигнал/шум мало.

Формула изобретения

Способ определения периода переменного напряжения, заключающийся в измерении интервала времени от момента

5 перехода переменного напряжения через нулевое значение и пропорционального периоду переменного напряжения с последующим определением периода, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения

10 быстродействия и точности определения периода переменного напряжения при низких отношениях сигнал/шум, конец измеряемого временного интервала времени фиксируют по моменту достижения макси15 мума сформированным напряжением теку: щего среднего значения переменного напряжения, 1758253

Составитель В. Игйатов

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор А. Мотыль

Редактор E. Копча

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2981 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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