Устройство для определения интегральных характеристик гармонического сигнала

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски

Социалистических

Республик

<о947957

Д г (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 06. 07. 81 (2I) 2790034/12-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 300782 Бюллетень Мо28

Дата опубликования описания 3007,82

Р11М К з

Н 03 К 13/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325 (088.8У (72} Авторы изобретения

И.Я. Билинский, И.М. Вишенчук и Б.И. (71) Заявитель

Львовский ордена Ленина политехнически (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕГPAJlbHblX

ХАРАКТЕРИСТИК ГАРМОНИЧЕСКОГО СИГHAJIA

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь- зовано в специализированной аппаратуре для определения интегральных характеристик гармонического сигнала.

Известно устройство для определения интегральных характеристик гармонического сигнала, содержащее усилитель постоянного тока, выходы которого через два блока сравнения. соединены со входами элемента ИЛИ и первого триггера, выход которого соединен с входом указателя полярности, причем выход элемента ИЛИ через последовательно соединенные второй триггер, ключ и счетчик импульсов соединен с выходом блока задержки, вход которого соединен с выходом блока управления, управляющим входом второго триггера и входом генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с опорными входами блоков сравнения (11.

Известно также устройство для определения интегральных характеристик гармонического сигнала, содержащее генератор импульсов, выход: которого соединен с первыми входами. аналого-цифрового преобразователя и измерителя отношения 21.

Недостатком известных устройств является низкое быстродействие.

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для определения

)p интегральных характеристик гармонического сигнала, содержащее генера- тор импульсов, выход которого соединен с первыми входами аналого-цифрового преобразователя и измерителя отношения частот, введены формирователь импульсов, счетчик импульсов, управляемый делитель частоты и управляемый генератор частоты, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов и первым входдм формирователя импульсов, выход которого через счетчик импульсов соеди« нен с вторым входом управляемого генератора частоты, выход которого соединен с первой входной шиной управляемого делителя частоты и вторым входом измерителя отношения частот, третий вход которого через управляемый делитель частоты соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого, 947957 2> N A ju) ТА

ej TXl „-д Х/Q.Н -3ит„!% . Т и х

2.

Е -Е " .(1) где F — оператор преобразования Фурье.

В последнем выражении первые две дроби преобразуются по формулам Эйлера в тригонометрические функции.

Экспоненциальные множители от мнимых

5 аргументов отражают только фазовые соединен С вторым входом формирователя импульсов.

Упоавляемый делитель частоты выполнен на триггере и элементе И-ИЛИ, первый вход которого соединен с входом триггера, выход которого соеди- 5 нен с вторым входом элемента И ИЛИ, третий вход которого соединен с первой входной шиной управляемого делителя частоты, вторая входная шина которого соединена с входом триггера.)0

Измеритель отношения частот выполнен на делителе частоты, вход которого соединен С первым входом измерителя отношения частот, а выход через блок управления с первым входогл)5 элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом измерителя отношения частот, а выход — c первым входом элемента И, второй вход которого соединен с третьим входом измерителя отношения частот, а выход — с входом счетчика импульсов.

Кроме того, управляемый генератор частоты выполнен на счетчике импульсов, эяжменте ИЛИ и элементе И, первый вход которого соединен

25 с первым входом управляемого генератора частоты, а выход — с первым входом счетчика импульсов, второй вход которого с единен с вторым входом управляемого генератора частоты, а выход — через элемент ИЛИ с вторым входом элемента И.и с выходом управляемого генератора частоты.

На фиг.1 дана структурная электрическая схема устройства, на фиг.2график вида весовой, функции, реализованной устройством, и два спектра, Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, управляемый делитель 2 частоты, измеритель 3 от- 40 ношения частот, измеритель 4 периода сигнала, управляемый генератор 5 частоты,.генератор б импульсов, триггер

7, элемент И-ИЛИ 8, элемент И 9, счетчик 10 импульсов, формирователь 11, 45 счетчик 12 импульсов, элемент И 13, счетчик 14 импульсов, элемент ИЛИ 15, делитель 1б частоты, блок 17 управления, элемент ИЛИ 18, 50

Управляемый делитель 2 частоты предназначен для деления на две частоты входных импульсов и передачи на выход одной или другой частоты по,управляющему сигналу с выхода

55 уп авляемого генератора 5. Измеритель

3 предназначен для измерения отношения средней частоты выходных импульсов аналого-цифрового преобразователя 1 к частоте импульсов опроса. для реализации весовой функции введен6 элемент И 18, удлиняющий время счета на длительность выходного импульса генератора 5, Измеритель 4 периода сигнала предназначен для формирования импульсов опроса, запоминающих 6 один период входного сигнала, и их подсчета..

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерительного цикла осуществляется измерение перио-. да сигнала Т при помощи измерителя 4. Код периода сигнала хранится в счетчике 12. В начале измерительного цикла показание счетчика 12 передается в обратном коде в счетчик 14 генератора 5 со сдвигом на

1 или 2 разряда вправо. При этом элемент ИЛИ 15 открывается, и элемент И 13 пропускает на счетный вход счетчика 14 импульсы опроса до момента обнуления счетчика 14, когда элемент ИЛИ 15 закрывается и закрывает элемент И 13. Длительность полученного интервала равна

Т /М, где М)E:12,4) (фиг.2 с ) . В конце интервала анализа Тд показание счетчика 12 снова передается в генератор 5, и цикл Тхй повторяется.Сообщение весовой функции половинного веса края измерительного цикла осуществляется при помощи управляемого делителя 2. На интервалах (О; Т /Я и Т, Тд+ Тх//ч открывается вторая группа И элемента И-ИЛИ 8, и на вход измерителя 3 пропускаются выходные импульсы триггера 7, средняя частота которых вдвое меньше, чем у выходных импульсов аналого-цифрового преобразователя 1. В середине же измерительного цикла на интервале

Т„/М; TA открывается первая группа И элемента И-ИЛИ 8, и частоты становятся равными.

Весовая функция устройства подобна кусочно-постоянной весовой функции. рассмотрим спектр б(Ю! данной ве.совой фу . кции q(4) TA

)„gw)=Ffq;(tfJ= t ) е) dt s

Д

4 тх/8

=JEST< - йт /Я -je)(TA

i)(/) д«гд)а -)и)дР

947957 сдвиги. В результате для модуля спектра можно записать вь лут

16Иц4 =@()= .„- Icos яТ„)М!.(ц

Первый сомножитель — известная функция отсчетов (фиг.2 б). Это спектр прямоугольной весовой функции, реализуемой прототипом. Второй сомножитель превращается в нуль на частоте

ХО=Я /2Т . При определении средневыпрямленного значения следует выбрать М =2, а при определении действующего или средненыпрямленного значения при двухполупериодном выпрямлении необходимо взять М =4, ибо частота !5 основной гармоники пульсаций после возведения в квадрат или взятия абсолютного значения вдвое выше частоты сигнала.

Весовая функция благодаря наличию 2п счетчика 12 адаптируется к частоте и амплитуде сигнала. Адаптация к частоте состоит в том, что при изменении периода сигнала Т соответственно меняется частота нуля косинусоиды 25 (фиг.2 н ).

Адаптация к амплитуде заключается в том, что при уменьшении формирователь 11 рано или поздно перестанет работать из-эа того, что амплитуда сигнала недостаточна. В этом случае показание счетчика 12 равно нулю, интервал Т /Й превращается в нуль, и весовая функция становится прямоугольной. Порог срабатывания формирователя 11 всегда намного ниже предела измерения, и весовая функция (фиг.2 б) оказывается удовлетворительной.

Быстродействие зависит от того, насколько точно измеряется и воспроиз40 водится период сигнала Т>.

Формула изобретения

1. Устройство для определения интегральных характеристик гармонического сигнала, содержащее генератор импульсов, выход которого соединен с первыми нходами аналого-цифрового преобразователя и измерителя отношения частот, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения быстродействия,в него введены формирователь импульсов, счетчик импульсов, управляемый делитель частоты и управляемый генератор частоты, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов и первым входом формирователя импульсов, выход которого через счетчик импульсон соединен с вторым входом управляемого генератора частоты, выход которого соединен с первой входной шиной управляемого делителя частоты и вторым входом измерителя отношения частот, третий вход которого через управляемый делитель частоты соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с вторым входом формирователя импульсов.

2. Устройство по п ° 1, о т л ич а ю щ е е.с я тем, что управляемый делитель частоты выполнен на триггере и элементе И-ИЛИ, первый вход которого соединен с входом триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента И-ИЛИ, третий вход которого соединен с первой входной шиной управляемого делителя частоты, вторая шина которого соединена с вхо» дом триггера.

3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, измеритель отношения частот выполнен на делителе частоты,. вход которого соединен с первым входом измерителя отношения частот, а выход — через блок управления с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым входом измерителя отношения частот, а выход — с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с третьим входом измерителя отношения частот, а выход— с входам счетчика импульсов.

4. -Устройстно по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что управляемый генератор частоты выполнен на счетчике импульсов, элементе ИЛИ и элементе И, первый вход которого соединен с первым входом управляемого генератора частоты, а выход - с первым входом счетчика импульсов, второй вход которого соединен с вторым входом управляемого генератора частоты, а выход — через элемент ИЛИ с вторым входом элемента И и с ныходом управляемого генератора частоты.

И с точ ни ки информации, принятые но внимание при экспертизе

1. Шляндин В.М. Цифроные электроизмерительные приборы. М., "Энергия", 1972. с.152, рис.3-47а.

2. Мирский Г.Н. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., "Энергия", 1.972, с.56, рис.3-7 (прототип) .