Цифровой измеритель коэффициента гармоник Советский патент 1988 года по МПК G01R23/177 

со о о: со

Oi

4;:

Изобретение может быть использовано в контрольно-измерительных системах назначения при анализе сверхнизких сигналов. Цель изобретения - сокращение времени измерения коэффициента гармоник. Измеритель содержит преобразователь 4 аналог- код, микропроцессор 5 и блок 6 индикации. Благодаря введению блока 2 выделения периода исследуемого сигнала, генератора 1 эталонной частоты и вентиля 3 исключается необходимость в использовании дискретизатора. Особенно эффективно использование устройства в области инфранизких частот, где величина периода сигнала достигает значительных величин. Например, на частоте один период составляет более 2,5 ч. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. С (Л

cpue.i

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и может быть использовано в контрольно-измерительных системах назначения при анализе сверхнизкочастотных сигналов.

Целью изобретения является сокращение времени измерения коэффициента гармоник.

На фиг, 1 представлена структурная схема предлагаемого цифрового измерителя коэффициента гармоник, на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу измерителя.

Цифровой измеритель коэффициента гармоник содержит генератор 1 эталонной частоты, блок 2 выделения периода исследуемого сигнала, вентиль 3, преобразователь 4 аналог - код, микропроцессор 5, блок 6 индикации. Исследуемый сигнал поступает на вход блока 2 вьщеления периода исследуемого сигнала и информационный вход преобразователя 4 аналог - код, управляющий вход которого через вентиль 3 связан с выходом генератора 1 эталонной частоты, первым выходом блока 2 выделения периода и третьим входом микропроцессора 5, первый вход которого подключен к выходу преобразователя 4 аналог - код, второй вход - к второму выходу блока 2 выделения периода исследуемого сигнала а выход связан с блоком 6 индикации. Блок 2 выделения периода исследуемого сигнала включает формирователь 7 импульсов при переходе исследуемого сигнала через нулевые значения, триггер 8, вентиль 9, двухразрядный вычитающий Счетчик 10 и дешифратор 11. Вход блока 2 выделения периода исследуемого сигнала является входом формирователя 7 импульсов, выход которого через вентиль 9 связан с информационным входом счетчика 10. Первый выход счетчика 10 является первым выходом блока 2 выделения периода исследуемого сигнала, а второй выход подключен к входу дешифратора 11, первый выход которого является вторым выходом блока 2 вьщеления периода исследуемого сигнала, а второй выход соединен с установочными входами счетчика 10 и триггера 8, выход которого связан с вторым входом вентиля 9.

Микропроцессор 5 включает формирователь 12 начального адреса, блок 13 микропрограммного управления, посто0

5

0

5

янный запоминающий блок 14, оперативный запоминаюну й блок 15, центральный процессорный элемент 16.

Первый вход микропроцессора 5 подключен к информационному входу оперативного запоминающего блока 15, второй вход через формирователь 12 начального адреса - к информационному входу блока 13 микропрограммного управления, а третий вход - к второму управляющему входу блока 13 микропрограммного управления, первый управляющий вход которого связан с третьим выходом постоянного запоминающего блока 14, первый и второй выходы которого подсоединены к управляющим входам оперативного запоминающего блока 15 и центрального процессорного элемента 16 соответственно, а вход - к выходу блока 13 микропрограммного управления. Выход оперативного запоминающего блока связан с информационным входом центрального процессорного элемента 16, адресный выход которого подключен к адресному входу оперативного запоминающего блока 15, а информационный выход центрального процессорного элемента 16 является выходом микропроцессора 5.

Цифровой измеритель коэффициента гармоник работает следующим образом.

В исходном состоянии вентиль 3 закрыт, триггер 8 установлен в состояние 1 и, следовательно, вентиль 9 открыт, триггеры регистров общего назначения оперативного запоминающего блока 15 - в нулевом состоянии.

Исследуемый сигнал (фиг. 2а) поступает на преобразователь 4 аналог - код и вход формирователя 7 импульсов блока 2 вьщеления периода исследуемого сигнала. При переходе исследуемого сигнала через нулевые значения формирователь 7 вырабатывает импульсы (фиг. 2б), первый из которых (момент времени t, - фиг. 2а) через вентиль 9 устанавливает триггеры счетчика 10 в состояние 1 (фиг. 2в) . При этом с одной стороны открывается вентиль 3, а с другой - на второй управляющий вход блока 13 микропрограммного управления микропроцессора 5 поступает высокий потенциал. Одно- 5 временно дешифратор 11 вырабатывает сигнал, который, поступая на вход формирователя 12, задает начальный адрес программы. Через открытый вен0

5

0

0

тиль 3 импульсы эталонной частоты fp (фиг. 2г) генератора 1 начинают поступать на управляющий вход преобразователя 4 аналог - код (фиг. 2д) , задавая моменты его запуска.

Начальный адрес программы измерения поступает на информационный вход блока 14 микропрограммного управления. Этот блок организует вьщачу последовательности команд программы, записанной в постоянном запоминающем блоке 14. Код адреса очередной команды программы формируется в зависимости от сигналов, поступающих на первый и второй входы управления блока 13 микропрограммного управления. Сформированный блоком 13 микропрограммного управления первый адрес программы поступает на вход постоянного запоминающего блока 14, на выходе которого вырабатывается первая команда программы измерения. По этой команде оперативный запоминающий блок 15 переводится в релсим записи, на его адресный вход поступает с центрального процессорного элемента 16 первый адрес, по которому записывается первый цифровой код мгновенного значения исследуемого сигна- ла,-поступающий в оперативный запоминающий блок 15 с выхода преобразователя 4 аналог - код, а блок 13 микропрограммного управления формирует следующий адрес измерения. По команде, соответствующей этому адресу, содержимое одного из регистров общего назначения центрального процессорного элемента 16, играющего роль счетчика числа измеренных мгновенных значений исследуемого сигнала увеличивается на единицу. Пока на втором управляющем входе блока 13 микропрограммного управления находится высокий уровень потенциала, т.е. до появления третьего импульса (фиг. 2б) на входе счетчика 10, в ячейки памяти оперативного запоминаю г

щего блока 15 поочередно записываются цифровые коды мгновенных значений исследуемого сигнала в моменты време ни, задаваемые генератором 1 эталонной частоты, а в регистре общего назначения центрального процессорного элемента 16 производится подсчет числа записанных в оперативном запоми- нающем блоке 15 кодов. С поступлением на вход счетчика 10 третьего импульса (момент времени t -фиг.2а).

10

20

, 66964 .

т.е. когда пройдет период исследуемого сигнала с момента времени Ц , младший разряд счетчика 10 устанавливается в состояние 1, а старший в состояние О, что приводит к закрытию вентиля 3, появлению на втором управляющем входе блока 13 микропрограммного управления низкого уровня потенциала, а на втором выходе дешифратора 11 - сигнала, который устанавливает оба триггера счетчика 10 в состояние О. При этом вентиль 9 закрывается и импульсы с

15 выхода формирователя 7 не поступают на вход счетчика 10. В оперативном запоминающем блоке 15 будет записано N цифровых кодов мгновенных значений исследуемого сигнала, а в регистре общего назначения центрального процессорного элемента 16 - число N. На этом первый этап измерения завершается.

Начинается этап обработки результа25 тов измерения. Оперативный запоминающий блок 15 переводится в режим чтения записанной информации. Затем определяют координаты точек периода исследуемого сигнала, мгновенные значения которых записаны в опера- тивном запоминающем блоке 15 по соотношению о ,. , а также вычисляют значения ортогональных функций sin а и cosofj После этого последовательно вычисляют:

квадрат действующего значения сигнала

i- и.Ч.) ,

30

35

40

постоянную составляющую сигнала

ы

и, (с.)-,

-

N

коэффициенты Фурье первой гармоники

N

9 В,

2 N

U(o(;)sino/- ;

и

С. -U(o(.)cos. .

Далее определяют квадрат действующего значения первой гармоники:

и,

jiicl

На заключительном этапе вычислений определяют величину коэффициента гармоник