Способ измерения инфранизкой частоты синусоидального сигнала

 

Союз Советск и«

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ti>920551 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву(22) Заявлено 01. 10. 79 (21) 2824256/18-21 (51)М. Кл.

G 01 R 23/00 с присоединением заявки,%— (23) Лриоритет .

1ааударстеапаа «анатет

СССР аа делам азебретенна к открытий

Опубликовано 15.04,82. Бюллетень J6 14 (5З) УДК 621. 317 (088. 8) Дата опубли«овання описания 16. 04. 82

А.И, Иванов и В.Н. Пек ер

1 ° (72) Авторы изобретения

Челябинский политехнический инс им. Ленинского комсомола (71) Заявитель

l (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИНФРАНИЗКОЙ ЧАСТОТЫ

СИНУСОИДАЛЬНОГО СИГНАЛА синусоидального сигнала, заключаю щемся в одновременном снятии отсчетов входного сигнала и его производной, извлечении квадратного корня из отношения полученных отсчетов, одновременное снятие отсчетов первой производной и входного сигнала производят дважды с интервалом, равным менее четверти периода, затем возводят в квадрат полученные отсчеты и определяют отношение разности квад" ратов отсчетов производных к разности квадратов отсчетов входного сигнала.

Недостатком этого способа явля"

1$ ется использование второй производной, что приводит к значительным техническим трудностям при измерении частоты инфранизкочастотного сигнала с высокой точностью.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что в способе измерения чнфраниэкой частоты

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения частоты синусоидального сигнала эа время, меньшее периода измеряемого сигнала.

Известен способ измерения частоты синусоидального сигнала, заключаю" . щийся в одновременном измерении ис" следуемого сигнала и его второй производной и извлечение квадратного корня иэ отношения отсчета второй производной к отсчету исследуемого сигнала i11.

Способ измерения частоты синусоидального сигнала основан на том, что входной сигнал описывается следующей математической зависимостью:

3 = A

Первая производная по времени входного исследуемого сигнала имеет следующий вид:

Y =МАЙ cosa)t (2) 920551

Далее образуем сумму вида

{ д {1- {{ СО я

) + -К sin 4)t< ц Я. {{{ и< (Ъ)

=А вп а +со ьм{-) =A . т{{

Известно, что выражение (э1п 1+соэ {{{.)=1 (4 тождественно равно единице. Следовательно, для первого и второго од новременного измерения производной и исследуемого сигнала можно записать следующу{о систему уравнений;

На чертеже приведена блок-схема устройства {1ля реализации предлагаемого способа.

Схема содержит устройство управления 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, генератор опорной частоты 3, ключ 4, арифметико-логическое устройство 5, счетчик 6, устройство индикации 7.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 2, который преобразует входной сигнал в цифровой код. В начале процесса измерения (момент времени t ) цифровой код из АЦП 2 вводится в арифметико-логическое устройство 5

Преобразуем систему уравнений (5), вычтя из первого уравнения второе

1 1 „9. { ю где Y 1 и У{ - значения исследуемого сигнала и его произ» водной, снятые при первом измерении, Yg u У вЂ” значения исследуемо« го сигнала и его производной, cHHTûå при втором измерении.

Уравнение (6) содеожит четыое измеоенных величины, снятые пои пеовом и втооом измерении и одну неизвестную величину м). Решая уравнение (6) относительно неизвестной и{, получим

Выражение (7) позволяет определить частоту, не прибегая к определению второй производной. Так как для определения частоты необходимо

I знать два значения сигнала и два значения первой производной, точность измерения повышается из-за того, что значение первой производной значительно больше, чем значение второй производной для инфранизкочастотных сигналов. Кроме того., влияние высокочастотных помех значительно меньше сказывается при o{{" ределении первой производной, чем при определении второй производной инфранизкочастотного сигнала. и далее значение кода У там хранит щ ся Одновременно происходит подключение ключом 4 входа счетчика 6 к выходу генератора 3. Счетчик 6 подсчитывает импульсы генератора 3, пока код АЦЯ 2 не изменится на одну дискрету; далее по команде устройства управления 1 результат подсчета заносится в арифметико-логическое устройство 5 и хранится там. Затем по команде устройства управления 1 арифметико-логическое устройство 5 производит пересчет времени изменения входного сигнала на одну дискрету АЦП-2, измеренного счетчиком 6 значение производной У„, которое зз поступает в.память и хранится в арифметико"логическом устройстве. Далее через интервал времени (-t „)(Тх, задаваемый устройством управления

1, процесс посторяется. При этом ао сравниваются вновь полученные значения У{ и значения времени, измеренного счетчиком 6 с предыду-, щими результатами измерений, хранящимися в арифметико-логическом устройстве 5. В том случае, если

45 они не равнь ., арифметико-логическое устройство 5 производит вычисление второго значения производной

Y, а затем определяет частоту

I по формуле (7). Если коды АЦП 2 или значения на выходе счетчика 6 для первого и второго измерения совпадают, то последние значения кода

АЦП 2 и счетчика 6 стираются из памяти арифметико-логического устройства 5 и производится новое измерение этих параметров через второй интервал времени, задаваемый устройством управления 1, не равный перво- :

9205 му интервалу времени, задаваемому этим же устройством.

Предлагаемый способ измерения инфранизкой частоты позволяет существенно увеличить точность измерения за счет исключения измерений второй производной, что, в свою очередь, приводит к уменьшению влияния высокочастотных помех и к снижению требований к отдельным узлам прибора, 1О обусловленное тем, что необходимо измерять значения только первой производной, величина которой много больше величины второй производной для инфранизкочастотных сигналов.

Формула изобретения

Э

Способ измерения инфранизкой частоты синусоидального сигнала, 51 6 . заключающийся в одновременном снятии отсчетов входного сигнала и его производной, извлечение квадратного корня из отношения полученных отсчетов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, одновременное снятие отсче:тов первой производной и входного сигнала производят дважды с интервалом, равным менее четверти периода, затем возводят в квадрат полученные отсчеты и определяют отношение разности квадратов отсчетов производных к разности квадратов отсчетов входного сигнала.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11 434325, кл. G 01 R 23/00, 1972.

Составитель В. Новоселов

Редактор Н. Ромжа Техред fi.Пекарь Корректор C. 1екмар

Заказ 2329/ 7 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ilOll Патент, r, Ужгород, ул, Проектная,