Устройство для измерения периодического сигнала

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ > 725037

Союз Советскнх

Соцналнстнческнх

Реслублнк (61) jloèîëíèòåëüíîå к авт. свил-ву— (22)Заявлено 02 10 78 (21) 2677364/18-21 с присоединением заявки %в (23) Приоритет (51) М. Кл.

6 01 R 23/02

Гасударстееииый комитет

СССР по аелам иэабретеиий н атирытий

Опубликовано 30.03.80. Бюллетень М 12 (53) УДК 621 317 .616 (088.8) Дата опубликования описания 300380 (72) Авторы изобретения

Л, К, Золотков, В, Е. Демченко и Д. Л. Цыпин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОГО

СИГНАЛА

Изобретение относится к импульсной и измерительной технике и предназначено для измерения периодических сигналов с флуктуирующим периодом на фоне шумов.

Известны устройства, содержащие генератор, сумматор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), формирователь и блок индикации.

Недостаток этих устройств — низкая точность измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее первый блок слежения за периодом сигнала, измеритель временных интервалов, формирователь моментов выборок, АЦП, сумматор, блок измерения и оперативный запоминающий блок.

Недостаток устройства — низкая точность измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Эта цель достигается тем, что в устройство,. содержащее последовательно соединенные первый блок слежения за периодом сигнала, измеритель временных интервалов, формирователь моментов выборок, АЦП, сумматор и блок из меренйя, а также оперативный запоминающий блок, вход которого соединен с вторым выходом сумматора, а выход подключен к втбро5 му входу сумматора введены последовательно соединенные блок задержки, и второй блок слежения за периодом сигнала, выход которого подключен к второму входу формирователя моментов выборок, при этом вход блока задержки соединен с входом первого блока слежения за периодом сигнала, а выход блока задержки подключен к входу аналого-цифрового преобразователя.

На фиг. 1 представлена электрическая схема устройства для измерения периодического сигнала; на фиг. 2 — графики напряжений, объясняющие принцип его работы.

Устройство содержит блок 1 задержки, АЦП 2, сумматор 3, блок 4 измерения, оперативный запоминающий блок 5, первый блок

6 слежения за периодом сигнала, измеритель 7 временных интервалов, формирователь 8 моментов выборок, второй блок 9 слежения за периодом сигнала.

725037

Р р

P N

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый периодический сигнал U „,(t) поступает на входы блока 1 и блока 6, которые в начале каждого периода вырабатывают короткий импульс, поступающий на вход измерителя 7 временных интервалов.

Обозначим значение длительности текущего периода сигнала, во время которого происходит измерение дискретных значений сигйала через T„, а значение длительности предыдущего периода — через Т„, . В известном устройстве моменты запуска АЦП 2 во втором периоде сигнала (cM. фиг. 2 а) равны. — — i--1,2,...,n (1)

Тк-1

Зап. где — текущий номер выборки сигнала;

n — количество выборок за период сигнала.

Число выборок в каждом периоде при любой частоте сигнала постоянно и равно и, т.е. и исследуются гармоники сигнала с первои до—

„2

Пусть максимальное значение флуктуаций соседних периодов сигнала равно +6

1 mo i I 1 -1l max (2)

Т

К

Погрешность определения моментов запуска

АЦП 2 согласно (1)

6, = i „—, i = 1, 2, ..., n, 6

Динамическая погрешность измерения периодического сигнала т.е. зависит от производной сигнала в моменты запуска и величины 6,, Для устранения динамической погрешности ....... измерения необходимо, чтобы моменты запуска АЦП 2 были равны

Т вЂ” — 1,2,...,n, (3)

Зцпз

При этом 6 = О и ЛОв„= О, С этой целью в предлагаемом устройстве сигнал на АЦП 2 поступает через блок 1 задержки, где эадерживается.на время, большее максимального значения периода сигнала (см.. фиг. 2 б). Одновременно сигнал поступает на блок б, выход которого соединен со входом измерителя 7 временных интервалов.

В момент t, значение периода сигнала Т„„ поступает в буферный каскад формирователя 8 моментов выборок. В момент t, блок 9 формирует короткий импульс, поступающий на второй вход формирователя 8 моментов выборок, который начинает вырабатьвать импульсы запуска АЦП 2, расстояние между которыми равно Т

K-1 (4) !

Эти импульсы поступают на вход запуска

АБП 2, который обрабатывает сигнал, сдвину4 тый на время Т относительно входного. ТВЭоц кнм образом, в момент времени t, начинает обрабатываться (К вЂ” 1)-й период сигнала, при измеренном значении Т, чем устраняется динамическая погрешность йзмерения.

При изменении периода сигнала изменяются и моменты появления стробов запуска АЦП 2, После каждого цикла измерения, равного одному периоду сигнала, накопленные за предыду i0 щие периоды значения сигнала заносятся в блок 5. При новом цикле измерения значения амплитуды сигнала, поступающие из АЦП 2 и соответствующие ы. фазовым углам(а .

l I

2я ), складываются со значениями, !

5 хранящимися в блоке 5 и соответствующими углам

Количество точек усреднения за период сигнала выбирают согласго теореме Котельникова.

20 п>Т 2f где 1 — максимальная частота спектра nepu-

max одического сигнала.

Количество усредняемых периодов N зави- сит от отношения сигнал/помеха на входе устройства. Так как сигнал когерентен, то мощность сигнала P в процессе накопления возрас$

2 тает пропорционально N, а мощность некогерентного шума Pð — пропорционально N, поэтому отношение мощностей после накопления

После N накопления периодов информация с

35 выхода сумматора 3 подается на вход блока 4

Формула изобретения

Устройство для измерения периодического сигнала, содержащее последовательно соединенные первый блок слежения эа периодом сигнала, измеритель временных интервалов, формирователь моментов выборок, аналого-цифровой

45 преобразователь, сумматор и блок измерения, а также оперативный запоминающий блок, вход которого соединен с вторым выходом сумматора, а выход подключен к второму входусумматора,отличающееся тем, что, с целью повышения. точности измерения, 50 в него введены последовательно соединенные блок задержки и второй блок слежения за периодом сигнала, выход которого подключен к второму входу формирователя моментов выбо55 рок, при этом вход блока задержки соединен с входом первого блока слежения за периодом сигнала, а выход блока задержки подключен к входу аналого-цифрового преобразователя.