Устройство для измерения частоты и амплитуды гармонического сигнала Советский патент 1983 года по МПК G01R23/00 G01R19/04 

Иэо.бретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании быстро,действующих приборов для измерения частоты и амплитуды гармонических сигналов.

Известно устройство для контроля параметров гармонического сигнала содержащее два блока дифференцирования сигнала и другие анадгрговые блоки i .

Недостаток этого устройства заключается в том, что частоту нельзя Измерять в моменты, когда величина входного сигнала близка к нулю.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения частоты гармонического сигнала, содержащее три блока дифференциро вания, блок деления, блок извлечения квадратного корня, блок прогнозирования з , .

.Недостатком этого устройства является влияние переходных процессов возникающих в моменты переключения коммутатора, на процесс измерения, в течение вреиенн переключения, которое всегда является конечной величиной, измерение практически не.возможно, так как появляется неопределенность режима работы блока деления.

Цель изобретения - повышение точности из-мерения частоты.

Цель достигается тем, что в устройство для измерения частоты амплитуды гармоничес.кого сигнала, содержащее три посиедовательно- соединенных с входом устройства блока дифференцирования и последовательно соединенные первые блок деления и.блок извлечения квадратного корня, введены последовательно соединенные первый блок умножения, первый.блок вычитания , второй блок деления и второй.блок извлечения квадратного корня, выход которого является выходом измеряемой алтлитуды, последовательно соединенные второй блок умножения и второй блок вычитания, два блока возведения вквадр.ат, причем выход первого, блока дифференцирования соединен с входом второго блока умножения и через первый блок возведения в квадрат - с входом .первого блока вычитания, .выход второго блока дифференцирования соединен с первым входом первого блока умножения и через второй блок возведения в квадрат - со вторым входом второго блока вычитания, выход которого соединен с первым входом первого блока деления, выход третьего блока дифференцирования соедидинен со вторым входом второго блока умножения, второй вход первого блока умножения соединен с входом устройства, выход первого блока

вычитания соединен со вторым входом первого блока деления, выход кото- рого соединен со вторым входом второго блока деления.

На чертеже представлена схема устройства для измерения частоты и амплитуды гармонического сигнгта.

Устройство содержит блоки 1-3 дифференцирования, блоки 4 и 5 возведе-. ния в квадрат, блоки б и 7 умножения, блоки 8 и 9 вычитания, блоки 10 и 11 деления, блоки 12 и 13 извлечения квадратного корня.

- . , Устройство для измерения частоты

и амплитуды гармонического сигнала работает следующим образом.

Входной сигнал U,U(t)A sin(ot+ ) поступает на вход блока 1 и трижды дифференцируется блоками дифференцирования 1,2 и 3. На выходе этих , блоков появляются соответственно напряжения

и, u(t) Acjcos Ccot+ If) ;

и, U( t) -A ws in ( J ;

(t)Au)sin tot+qi) ;

В блоке 6 производится умножение входного сигнала UQ на его вторую производную и в результате чего на выходе этого блока появляется сигнал UgUj .Аналогично происходит перемножение первой и третьей прюизводных входного сигнала и;, и Uj в блоке 7 умножения. Одновременно в блоке 4возведения в. квадрат производится возведение в;квадрат первой производной входного сигнала, а в блоке 5 - его второй производной. В блоке 9 вычи.тания осуществляется операция вычитания произведения первой итретьей производных из квадрата второй производной входного сигнала и на выходе его действует- напряжение, пропорциональное величине- .

0 и,.

Аналогично блок 8 вычитания осуществляет операцию вычитания произведения входного сигнала и второй производной из квадрата первой производной, При этом на его выходе действует напряжение, пропорциональное величине

-Up- l Aiui.

В . блоке деления Ю производится -деление величины/3 на величину об , в , результате чего на выходе этого блока действует напряжение, пропорциональное квадрату измеряемой угловой частоты

4

J.

0)2.

A«U)2;

06

Это напряжение поступает на вход блока 12 извлечения квадратного корня, с выхода которого снимается напряжение, пропорциональное измеряемой частоте о.

С целью измерения амплитуды входного сигнала в любой момент времени в устройстве исполь;эуются блок 11 деления и блох 13 извлечения квадратиого корня.

Hai первый вход блока 11 подается напряжение г пропорциональное вёличИkeoCi , а с выkoд;a блокад 8 вычитания - riia его второй вход напряжение, пропорциональное квадрату угловой частоты (« с Ei xoffa блока деления 10. В результате на выходе блока 11 деления действует напряжение, пропорциональное квадрату вг«1литуды входного сигнала,

)

М2 Wl« /

которое поступает на вход блока 13 5 извлечения квадратного корни. С . блока J.3 снимается напряжение, пропорциональноеамплитуде входного -сигнала А. . . . Данное устройство позволяет иэме0 рить частоту и лмплитуду гармоничерКОГО: сигнала в любой требуемый момент времени с высокой точностью, что важно при пострюеняи быстродействующих измерителей частоты и дфугих 5 автоматических измерительны х уст-. ;ройств.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОта И АМПЛИТУДЫ.ГАРМОНИЧЕСКОГО СИГНАЛА, содержашее три последовательно соединенных с входс 4 устройства блока дифференцирования и последовательно соединенные перЪый блок деления и первый блок извлечения квадратного корня, о т л ичающееся тем, что, с целью повьвиения точности измерения, в него введены последовательно соединенные первый блок умножения, первый блок вычитания, второй блок деления и второй блок извлечения квадратного корня, выход которого .является выходом измеряемой амплитуды, последовательно соединенные второй блок умножения и второй блок вычитания, а также два блока возведения в квадрат, причем выход первого блока дифференцирования соединен с входом второго блока умножения и через первый блок возведения в квадрат - с входом первого блока вычитания, выход второго блока дифференцирования соединен с первым входом первого блока умножения и через второй блок возведения в квадрат о вторым входом второго блока вычитания, выход которого соео S динен с первым входом .первого блока деления, выход третьего блока дифференцирования соединен со вторым входом второго блока умножения, второй вход первого блока умножения соединен.с входом устройства, выход S первого блока вычитания соединен со - г вторым входом первого блока деления, tUsA выход которого соединен со вторым входом второго блока деления. СО ю да