Устройство для измерения мгновенной частоты синусоидального напряжения Советский патент 1987 года по МПК G01R23/02 

1359750

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля частоты синусоидального напряжения .

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение области применения - достигается введением в известное устройство двух RLS- цепей и двух блоков выделения максимума из модулей входных сигналов, позволяющих сформировать сигналы делимого и делителя в блоке деления, не принимающие нулевого значения при определенном сочетании значений R, L, С. В результате при работе устройства устраняется математическая операция деления нуля на нуль, выходной сигыал устройства становится непрерывным и точность измерения мгновенной частоты синусоидального сигнала повьппается.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения мгновенной частоты синусоидального напряжения содержит подключенную к входу устройства цепочку из последователь- но.соединенных конденсатора 1, резистора 2,-катушки 3 индуктивности, К входу устройства также подключена- вторая цепочка из последовательно соединенных конденсатора 4, резистора 5 и катушки 6 индуктивности.

Первые обмотки конденсаторов 1 и 4 соединены между собой и с первым входом блока 7 вьщеления максимума из модулей входных сигналов, вторая обкладка конденсатора 1 соединена с первым выводом резистора 2 и с вторым входом блока 7, а вторая обкладка конденсатора 4 соединена с первым выводом резистора 5 и с третьим входом блока 7, первые выводы обмоток катушек 3 и 6 индуктивностей между собой и с первым входом блока 8 выделения максимума из модулей входных сигналов, второй вывод катушки 3 индуктивности соединен с вторым выводом резистора 2 и с вторым входом блока 8, а второй вывод катушки 6 индуктивности соединен с вторым выводом резистора 5 и с третьим входом

10

Устройство для измерения мгновен- ной частоты синусоидального напряжения работает следующим образом.

На вход устройства поступает синусоидальное напряжение U

и ex U;, sin cot,

где U, - амплитуда напряжения;

СО - круговая частота. Для цепочки, состоящей из конден сатора 1, резистора 2 и катушки 3 индуктивности уравнение равновесия напряжений имеет вид

15

20

25

30

и

вх

1„, К, sin(cot +q,) +

wi

+ WLjI,

cos(ot +q,) - (IM, /coC,)cos(wt +4,),

где I - амплитуда тока в первой цепочке;

сопротивление резистора 2;

величина индуктивности катушки 3;

емкость конденсатора 1; сдвиг фаз между напряжением и током в первой це почке. Для цепочки, состоящей из конден

сатора 4, резистора 5 и катушки 6

индуктивности уравнение равновесия

напряжений имеет вид

Ml

RI

с,

tf,

и

35

64

si(

+ ) .-+

+ QLglM cos(cot ) cos(tot +(f.,),

GOC4

где I

мг

40

амплитуда тока во второй

цепочке;

сопротивление резистора 5

R5-L, - величина индуктивности

катушки 6;

Сц - емкость конденсатора 4; 45 сдвиг фаз между напряжени- ем и током во второй цепочке ,

В первой цепочке напряжение на катушке 3 индуктивности противофазно 5Q напряжению на конденсаторе 1 и име- ет в (,C,) раз большую амплитуду Аналогично, во второй цепочке напряжение на катушке 6 индуктивности про

тивофазно напряжению на конденсате-

блока 8. Выходы блоков 7 и 8 подклюг-. gg ре 4 и имеет в () раз боль-, чены к входам блока 9 деления, выход которого через блок 10 извлечения

Шую амплитуду.

Указанные напряжения поступают на входы блоков 7 и 8 выделения максимума из модулей двух величин,при-

квадратного корня подключен к выходу устройства.

Устройство для измерения мгновен- ной частоты синусоидального напряжения работает следующим образом.

На вход устройства поступает синусоидальное напряжение U

и ex U;, sin cot,

где U, - амплитуда напряжения;

СО - круговая частота. Для цепочки, состоящей из конденсатора 1, резистора 2 и катушки 3 индуктивности уравнение равновесия напряжений имеет вид

и

вх

1„, К, sin(cot +q,) +

wi

0

5

0

+ WLjI,

cos(ot +q,) - (IM, /coC,)cos(wt +4,),

где I - амплитуда тока в первой цепочке;

сопротивление резистора 2;

величина индуктивности катушки 3;

емкость конденсатора 1; сдвиг фаз между напряжением и током в первой цепочке. Для цепочки, состоящей из конден-

сатора 4, резистора 5 и катушки 6

индуктивности уравнение равновесия

напряжений имеет вид

Ml

RI

с,

tf,

и

64

si(

+ ) .-+

+ QLglM cos(cot ) cos(tot +(f.,),

GOC4

где I

мг

амплитуда тока во второй

цепочке;

сопротивление резистора 5;

R5-L, - величина индуктивности

катушки 6;

Сц - емкость конденсатора 4; 45 сдвиг фаз между напряжени- ем и током во второй цепочке ,

В первой цепочке напряжение на катушке 3 индуктивности противофазно 5Q напряжению на конденсаторе 1 и име- ет в (,C,) раз большую амплитуду Аналогично, во второй цепочке напряжение на катушке 6 индуктивности про-

ре 4 и имеет в () раз боль-,

Шую амплитуду.

Указанные напряжения поступают на входы блоков 7 и 8 выделения максимума из модулей двух величин,при-

чем напряжения с конденсаторов 1 и 4 поступают на входы блока 7, а напряжения .с катушек 3 и 6 индуктивное-- тей - на входы блока 8. На выходах блоков 7 и 8 при соблюдении равенст- за L,С L,C. L С получаем

Ug .

Напряжения U-j и Ug с выхода блоков 7 и 8 поступают на входы блока 9 деления, выходное напряжение которого определяется выражением

и.

.Uj

и.

.

На вход блока 10 извлечения квадратного, корня подается напряжение, величина которого пропорциональна квадрату круговой частоты контролируемого сигнала. Выход блока 10 извлечения квадратного корня является выходом устройства для измерения мгновенной частоты синусоидального напряжения и его выходное напряжение пропорционально круговой частоте6J , Чтобы напряжения U и Ug не проходили нулевого значения, фазовые сдвиги 0, и (-Р в первой и второй цепочках должны быть разными, для этого должно выполняться соотношение

, С4

R.

R,

С, ixj Предлагаемое устройство исключает операцию деления нуля на нуль, тем самым повышается точность измерения, так как осуществляется непрерывное измерение частоты синусоидального напряжения, и расширяется область применения устройства.

Форм-ула изобретения

Устройство для измерения мгновенной частоты синусоидального напряже-. кия, содержащее последовательно соединенные блок деления и блок извлечения квадратного корня, о т л и ч а кг- щ е е с я тем, что, с целью повьш)е- ния точности измерения и расширения

Составитель 10.Минкин Редактор Т.Парфенова Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 6151-/48Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, М-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

0

5

0

5

0

5

0

5

области применения, к входу устройства подключены последователыш соединенные первьй конденсатор, резистор и первая катушка индуктивности, а также последовательно соединенные второй конденсатор, второй резистор и вторая катушка индуктивности, первые обкладки первого и второго конденсаторов соединены между собой и с первым входом первого бл о- ка выделения максимума из модулей входных сигналов, вторая обкладка первого конденсатора соединена с первым выводом первого резистора и с вторым входом первого блока выделения максимума из модулей входных сигналов, а вторая обкладка второго конденсатора соединена с первым выводом второго резистора и с третьим входом первого блока выде,пения максимума из модулей входных сигналов, первые выводы обмоток первой и второй катушек индуктивности соединены между собой и с первым входом второго блока вьщеления максимума из модулей входных сигналов, второй вывод обмотки первой катушки индуктивности соединен с вторым выводом первого резистора и с вторым входом второго блока, выделения максимума из модулей входных сигналов, а второй вывод обмотки второй катушки индуктивности соед1-1- нен с вторым выводом второго резистора и с третьим входом второго блока вьщеления. из модулей входных сигналов, выходы блоков выделения максимума из модулей входных сигналов подключены к входам блока деле- ния, выход блока извлечения квадратного корня является выходом устройства, а отношение величины индуктивности первой катушки к величине индуктивности второй катушки равно отношению емкости второго конденсатора к емкости первого конденсатора и не равно отношению сопротивления первого резистора к сопротивлению второго резистора.

Изобретение служит для повьппе ° ния точности измерения и расширения области применения устройства. Для этого в устройство, содержащее блок 9 деления и блок 10 извлечения квадратного корня, введены две ЕЬС-цепи и блоки 7 и 8 вьщеления ма1х симума из модулей входных сигналов. Это позволяет формировать сигналы делимого, и делителя в блоке 9 деления, не принимающие нулевого значения при определенном сочетании зна™ чений R, L, С. В результате при работе устройства устраняется математическая операция деления нуль на нуль, выходной сигнал устройства становится непрерывным. 1 ил. а (С ffx иВш.