Устройство для контроля амплитудных и фазовых характеристик

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, U!7т 7729

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное s авт. свид-ву (22) Заявлено 28.12.77 (2! ) 2563974/18-24 (53)M. Кд.

G 05 В 23/02 с присоединением заявки йЪ

6пударетвеииы6 квинтет

СССР ао делай нвееретений и открытий (23 ) Приоритет

Опубликовано 25.02.80. Бюллетень М 7 (53) УДК 62.50 (088.8) Дата опубликования описания 28.02.80.1

А. A. Жарков, Е. E. Лебедев, Г. Н. Рапопорт и Л. Н. Сторожев (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ АМПЛИТУДНЫХ

И ФАЗОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

I .Изобретение относится к области автоматики, преимущественно к измерительной технике, -и может быть исполь зовано для контроля характеристик меха нических систем, HalIpHMep роторов, и алектритеских систем, например фильтров.:

Известны устройства контроля переда точных функций, используемые для опре деления амплитудной и фазовой характе ристик четырехполюсников (1)

Принцип действия атих устройств жнован на йозбуждении четырехполюс ников гармоническим сигналом в широком диапазоне изменения частот. Однако ойи, не позволяют получать оценки характе ристик четырехполюсников без снижения точности при больших скоростях возбужде ния последних, что приводит к снижению быстродействия контроля характеристик, Наиболее близким по технической сущнос. ти к предложенному является устройство для контроля амллитудйых И фазовых характеристик, содержащее по следовательно соединенные первый блок

2 умножения, первый интегратор и первый квадратор, последовательно соединенные второй блок умножения, второй интегратор и второй квадратор, причем выходы квадраторов связаны с соответст вующими Входами сумматора, выход которого подключен к входу первого блока извлечения корня, выходы интеграторов соединены с соответствуюшимй входами первого блока деления, выход которого связан с @roäoì блока вычисления арк тангенсав формирователь гармонических сигналов, вход которого соединен со вторым входом устройства, первый выход - с соответствующим входом пер вого блока умножения и входом измерителя частбты, второй выход - с соотве ьствуюшим входом второго блока умножения (21

Однако„ато устройство, определяющее характеристики системы по реакции, на входное воздействие, не -позволяет nposa водить оценку характеристик с высокой

3 точностью при больших скоростях возбуждения системы.

Кроме того, для механических систем, таких . " например, как гибкий" ротор, оценивать характеристики при низких скоростях Возбуждения системы зачастую не представляется возможным, так как при режимах, близких к статическим, возможно появление сильных резонансов, йриводящих к преждевременному износу 10 и разрушению механических систем.

717729 4 тудная и фазовая характеристики системы соответственно имеют вид:

Снижение точности контроля характеристик при значительных скоростях воэбуждения систем обусловлено тем, что реакция на синусоидальный сигнал с иэ . меняющейся во времени несущей частотой зависит от скорости изменення частоты возбуждающего сигнала. При большой скорости происходит уменьшение амплитуды и задержка по фазе выходного сигнала, амплитудные и фазовые характеристики которого при снятии данным устрой ством принимаются за характеристики

25 контролируемой системы.

Uenbto данного изобретения является увеличение быстродействия и точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит последовательно соединенные блок двойного дифференцирования, второй блок деления, второй блок извлечения корня и третий блок умножения и последовательно соединенные блок дифференцирования„ блок вычитания, третий блок деления и четвертый блок умножения, выход которого подключен к одному выходу устройства, соответствующий вход .- к выходу блока вычисления: ф) арктангенса и входу блока двойного дифференцировайия, выход первого блока извлечения корня связан с соответствую щим входом третьего блока умножения, выход которого соединен с другим выходом устройства, вход блока дифференцирования подключен к выходу измерителя частоты, выход - к соответствующим входам второго и третьего блоков деления, а выход блока двойного дифферен, цирования соединен с соответствующим входом блока вычитания.

Такая структура устройства обеспечивает введение коррекции как амплитудной, так и фазовой характеристик при больших скоростях изменения частоты возбуждающего сигнала, причем амплигде p„= разность скоростей

« Мс изменения частот выход ного и входного csi на р =,„" I- скорость изменения частоты входного си

Щ У:. нала у = - скорость изменения частоты выходного сигс3Ч налар

Ору частота Выходного с налЩ x - частота входного сих налщ

M=avctgQ- фйвоввн нарвнтернвтннв. выходного сигнала, принимаемая за фазовую характеристику системы при медленном изменении частоты возбу. ждейия системьЧ д.@в+рв - вмнннтуннвн нврвнтврнс-, а тика выходного сигнала, принимаемая за ампли-, тудную характеристику системы при медленном . изменении частоты воэбуждения системыр

О„- измеряемая сннфазная составляющая выходного сигналау

A - измеряемая квадратурная составляющая выходного сигнала, Полученные значения W и сР тем точнее, чем Выше скорость р> изменения частоты входного (возбуждающего) сигнала.

Но требование увеличения В не противоречит, а как раз способствует увеличению быстродействия контроля характеристик при сохранении заданно"точности,,и кро, ме того повышает точность контроля характеристик в реальном масштабе времени при заданных больших скоростях возбуж-. дения систем. При малых значениях,вк устройство для контроля амплитудной и фазовой характеристик также достаточно эффективно и не требует большого времени для анализа.

S 71

Блок хема устройства для контроля амплитудной и фазовой характеристик представлена на чертеже.

Устройство содержит два канала определения синфазной и квадратурной составляющих, имеющих в своем составе соответственно блоки 1 -и 2 умножения и интеграторы 3 и 4,, выходы которых

° соединены через соответствующие квадраторы 5 и 6 с сумматором 7.

Выход сумматора 7 соединен с входом блока 8 извлечения корня, на выходе которого образуется нескорректированное значение амплитудной характерис тики. Вход блока 9 вычисления арктангенса соединен через блок 10 деления с выходами соответствующих интеграторов

3 и 4. Выходы формирователя 11 гармо, нических сигналов с частотой возбуждения соединены с соответствующими входами блоков 1 и 2 умножения à также с входом измерителя 12 частоты. Цепь

13 коррекции амплитудной характеристики состоит из последовательно включенных блока 14 двойного дифференцирования, блока 15 деления, блока 16 извлечения корня и блока 17 умножения. Цепь 18 коррекции фазовой характеристики состойт иэ последовательно включенных блока 19 дифференпирования, блока 20 вычитания, блока 21 деления и блока 22 умножения.

7729 6

j0 рекция полученной фазовой характеристиКи

Дф в соответствии с выражением "сР, Ч вЂ”.

pv осуществляется с помощью блока 19 дифференцирования, блока 20 вычитания, 15 блока 21 деления и блока 22 умножения.

Устройство для контроля амплитудной и фазовой характеристик механических и электрических систем в отличие от известных аналогичных устройств позволяет

20 увеличить быстродействие и точность контроля характеристик при больших

Скоростях изменения возбуждающей частоты. Кроме того, обеспе швается сни жение износа механических систем, что

25 дает. значительную экономию за счет сокрашения времени испытания систем при их контроле.

Предлагаемое устройство не исключает возможности модерниз щии сушествую30 шиХ устройств контроля передаточных функций, что позволяет получить дбполнительный экономический эффект эа счет изготовления . приставок-корректоров к сушествуюшим устройствам.

Возбуждающий системg сигнал посту пает на формирователь 11 гармонических сигналов для получения на его выходе 40

СИНуСОИдаЛЬНЫХ И KOCHH OHpaJIbHbe фуНК и пий с частотой возбуждаюшего сигнала.

Сигнал с выхода контролируемой системы поступает одновременно на входы блоков

1 и 2 умножения и затем на интеграторц N

3 и 4 соответственно для формироваНЫя на их выходах синфазной и квадратурной составляющих 04 и О

Далее в соответствии с выражением

A=lla„*+а* о помоюью ппопротоооп 6 и по

6, сумматора 7 и блока 8 извлечении корня на выходе последнего образуется

HecKoppeKTIIpoBaBIIas амплитудная харайтеристика.

В соответствии с выражением

"d :

<= prctg — помошью блока 10 деления и

a„

6лока 9 вычисления арктангенса на выходе

Устройство для контроля амплитуд™ ных и фазовыХ характеристик, содержа щее последовательно соединенные первый блок умножения, первый интегратор и первый квадратор, последовательно соеди пенные второй блок умножения, второй интегратор и второй квадратор, причем выходы квадраторов связаны с соответст вуюшими входами сумматора, выход кото рого подключен к входу первого блока извлечения корня, выходы интеграторов соединены с соответствующими входами первого блока деления, выход которого связан с входом блока вычисления арк« тангенса, формирователь гармонических сигналов, вход которого соединен со вторым входом устройства, первый вы ход - с соответствующим входом первого блока умножения и входом измерителя частоты, второй выход - с соответстУстройство для контроля амплитудной и фазовой характеристик работает сле » дующим образом. последнего образуется нес корректированная

Фаэовая характеристика.

Коррекция полученной амплитудной характеристики в соответствии с выраже нием чг A (— осуществляется с по Як 1р„ мощью блока 14 двойного дифференцирова ния, блока 15 деления, блока 16 извлечения корня и блока 17 умножения. Кор

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

7 717729 вующим входом второго блока умножения, соответствующим входом третьего блока о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с умножения. выход которого соединен с целью увеличения быстродействия и точ- другим выходом устройства,. вход блока ности устройства, оно содержит последо: дифференцирования подключен к выходу. вательно соединенные блок двойного диф- 5 измерителя частоты, выход - к соотвеъ»

I ференпирювания,:второй блох деления, ствующим входам второго и .третьего второй блок извлечения корня и третий блоков деления, а выход блока двойного блок . умножения и последовательно дифференцирования соединен с соответст- соединенные блок дифференцирования, вующим входом блока вычитания. блок вычитания, третий блок деления и 10 четвертый блок умножения, выход которо-, Источники информаций,.

ro подключен к одному вьходу устройСтва, принятые во внимание при акспертиэе соответствующий вход - к выходу блока 1. Патент США 14 3818331 вычисления арктангенса и входу блока кл. 324-57 R, 1976. двойного дифференцирования, выход: пер- 15 2. Патент Франции l4 2112058, aoro блока извлечения юрия связан с кл. 5 06 Q 7/00, 1974 (прототип).!

Составитель В, Васильев

Редактор Н. Лобач Техред О„Легеза Корректор И Муска

ЮЛЮ» Ф

Заказ 9846165 Тираж 956 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретейий и открытий

113035," Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4