Способ измерения амплитуды сигнала Советский патент 1989 года по МПК G01R19/00 

Изобретение относится к электро- радиоизмерени5ш и может быть использовано для измерения амплитуды сигналов за время, не кратное периодз сигнала, в том числе и за время, меньшее периода .сигнала,

Цель изобретения - сокращение времени измерения амплитуды за счет обеспечения возможности интегрирования менее половины периода измеряемого сигнала,

На фиг.1 представлена структурная схема устройства, реал ьзукщего данны способ измерения; на фиг.2 - схема блока управления; на фиг.З - временная диаграмма,, поясняющая работу блока управления.

Устройство содержит генератор 1 опорного напряжения, первый выход котораго, являющийся выходом синусной составлякнчей опорного сигнала, подключен к первому входу перемножителя 2 и к входу квадратора 3. Второй выход генератора 1„ являнщийся выходом косинусной составляющей опорного сигнала, подключен к первому входу пере1 ножителя 4 и к входу квадратора 5. Вторые входь перемножи телей 2 и 4 являются входом устройст ва и подключены к шине измеряемого сигнала. Выходы перемножителей 2 и 4 подключены к-входам соответственно первого и второго интеграторов 6 и 7 Выходы квадраторов 5 и 3 подключены к входам соответственно третьего и четвертого интеграторов 8 н 9

Вьгходы интегр1аторов 6 и 8 подключены ксоответствующим входам перемножителя 10, а выходы интеграторов 7 и 9 подключены к соответствующим входам перемножителя 11. Выходы пе ремножителей 10 и 11 подключены к соответствующ;нм входам преобра:зовате ля 12 отношекяй, выход которого подключен к входу блока 13 .вычисления арктангенса. Выход последнего подключен к входу, блоков преобразования синуса 14 и косинуса 15, Выход блока 14 преобразования синуса подключен к первому входу перемножителя 16, а также к ВХО.ДУ квадратора 17, К второму входу перемножителя 16 подключен выход первого интегратора 7, Выход квадратора 17 подключен к nsp вому входу пер€;множителя 18 к рому входу -которого подключен выход второго интегратора 8,

0

5

д

0

5

Выход блока 15 преобразования косинуса подключен к первому входу перемножителя 19, а также к входу квадратора 20, К второму входу пере- множитехгя 19 подключен выход интегратора 9. Выход квадратора 20 подключен к первому входу перемножителя 21 , к второму входу которого подключен выход интегратора 6. Выходы перемножителей 18 и 19 подключены к сумматору 22, а выходы перемножителей 16 и 21 - к сумматору 23, Выходы сумматоров 22 и 23 подключены к преобразователю 24 отношений, выходом подключенному к индикатору 25, Первый выход блока -.26 управления подключен к управляющему входу генератора 1 опорного напряжения и к первым управляющим входам интеграторов 6-9, Второй выход блока 26 управления подключен к вторым входам управления интеграторов 6-9,

Блок 26 управления содержит последовательно соединенные формирователь 27 импульса пуска и времязадающий элемент 28j выход которого подключен к первому выходу блока 26 управления, а через формирователь 29 импульса - к второму выходу блока 26 управления,

В соответствии с данным способом амплитуда сигнала определяется следующим выражением

д

0

5

l °§J lE2iD L

WMSW licos.

Г„/2°

где (t)Sos(t)dt;

и

TH (1

Р I (t)Soc(t)dt; -т« k

Тм/2

о( S S,(t)dt;

-TufZ цД

ft 5 S,, (t)dt|

-TU II

Ч

v

; T;;(1)

(2) (3)

(4) (5)

(6)

(t) - измеряемьй сигнал;

Vt - начальная фаза измеряемого Sos(t), сигнала,

Boc(t) - соответственно синусная и Г7 косинусная составляющие

опорного сигнала; Т,:, - время измерения (интегрирования) .

Способ реализуется следующим образом,

Момент начала измерения формируется формирователем 27 импульса пуска блока 26 управления, работающего в ручном или автоматическом режиме, Времязадающим элементом 28 блока 26 управления формируется импульс, рав- ньй по длительности времени интегрирования Тц, который подается на управляющий вход генератора 1 опорного напряжения и на первые управляющие входы интеграторов 6-9. В течение времени интегрирования генератор 1 опорного напряжения формирует синусную и косинусную составляющие опорного сигнала, которые подаются на перемножители 2 и 4, квадраторы 5 и 3,

Перемноженные с измеряемым сигналом синусная и косинусная составляющие опорного сигнала интегрируются в течение времени Т,. После окончания интегрирования результаты запоминаются на время „, равное длительности импульса с выхода формирователя 29 импульса в блоке 26 управления, поступающего на вторые управляющие входы интеграторов 6-9 и индикатор 25, Сигналы с выходов интеграторов 6-9, которые в-течение действия импульса с второго выхода блока 26 управления постоянны по времени, подаются на . соответствующие входы перемножителей 10, 11, 16, 18, 19, 20,

10

15

на перемножитель 18, Иа вторые входы перемножителей 18 и 16 поступают сигналы соответственно и интеграторов 8 и 7, На выходе перемножителя 5 18 формируется сигнал, пропорциональный перемноженным значениям , а на выходе перемножителя 16 - значениям /3 sin If.

Сигнал с выхода блока 15 преобразования косинуса фазоврго сдвига поступает на перемножитель 19, а через квадратор 20, с которого снимается сигнал, равньй квадрату косинуса фазового сдвига, - на перемножитель 21, На вторые входы перемножителей 19 и 21 поступают сигналы соответственно с интеграторов. 9 и 6, На выходе перемножителя-19 формируется сигнал, пропорциональный перемноженным значениям , а на выходе перемножителя 21 - значениям c/coscfj. Сигналы с выходов перемножителей 18 и 19 поступают на входы сумматора 22, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный величине (

+ fi sin2Lf) .

Сигналы с выходов перемножителей 16 и 21 поступают на входы сумматора 23, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный величине (o cosU +fisinM J), Сигналы с выходов

20

30

суьматоров 22 и 23 подаются на преобразователь 24 отношений, на выходе которого действует сигнал, пропорцио- На выходе перемножителя 10 форми- 35 нальный величине (о( cos4 +|isin if) /

руется сигнал, пропорциональный пере- / « -cos2 +fb cos M t) Этот сигнал

множенным значениям о(, (ь. На выходе

перемножителя 11 формируется сигнал,

пропорциональный перемноженным значе ниям о(/з, где о/ ,оС , /i, pf- значения в соответствии с (1-6), Сигналы с перемножителей 10 и 11 поступают на, преобразователь 12 отношения-, на выходе которого действует сигнал, пропорциональный величине Этот сигнал поступает на блок 13 вычисления арктангенса, который вычисляют фазовый сдвиг по арктангенсу от значения сигнала на его входе. Результат вычисления поступает на блоки преобразования синуса 14 и косинуса 15, с которых снимается сигнал, равный значениям синуса и косинуса фазового сдвига.

Сигнал с выхода блока 14 преобразования синуса поступает на- перемно житель 16, а через квадратор 17, с которого снимается сигнал, равный квадрату синуса фазового сдвига, 40

является результатом измерения и поступает на индикатор 25, который запоминает его во время действия импуль са, поступающего с второго ,выхода блока 26 управления, и отображает до окончания следующего измерения.

45

50

55

Формула изобретения

Способ измерения амплитуды сигнала, заключающийся в том, что измеряемый сигнал перемножают на синусную и косинусную составлякяцие опорного сигнала, интегрируют результаты перемножения, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени измерения амплитуды за счет обеспе- .чения возможности интегрирования менее половины периода измеряемого сигнала, формируют первое и второе дополнительные напряжения, пропорциональные квадрату синусной и косинусной составляющих опорного сигнала

яы

10

15

на перемножитель 18, Иа вторые входы перемножителей 18 и 16 поступают сигналы соответственно и интеграторов 8 и 7, На выходе перемножителя 5 18 формируется сигнал, пропорциональный перемноженным значениям , а на выходе перемножителя 16 - значениям /3 sin If.

Сигнал с выхода блока 15 преобразования косинуса фазоврго сдвига поступает на перемножитель 19, а через квадратор 20, с которого снимается сигнал, равньй квадрату косинуса фазового сдвига, - на перемножитель 21, На вторые входы перемножителей 19 и 21 поступают сигналы соответственно с интеграторов. 9 и 6, На выходе перемножителя-19 формируется сигнал, пропорциональный перемноженным значениям , а на выходе перемножителя 21 - значениям c/coscfj. Сигналы с выходов перемножителей 18 и 19 поступают на входы сумматора 22, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный величине (

+ fi sin2Lf) .

Сигналы с выходов перемножителей 16 и 21 поступают на входы сумматора 23, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный величине (o cosU +fisinM J), Сигналы с выходов

20

30

суьматоров 22 и 23 подаются на преобразователь 24 отношений, на выходе которого действует сигнал, пропорцио- 35 нальный величине (о( cos4 +|isin if) /

/ « -cos2 +fb cos M t) Этот сигнал

является результатом измерения и поступает на индикатор 25, который запоминает его во время действия импуль са, поступающего с второго ,выхода блока 26 управления, и отображает до окончания следующего измерения.

Формула изобретения

Способ измерения амплитуды сигнала, заключающийся в том, что измеряемый сигнал перемножают на синусную и косинусную составлякяцие опорного сигнала, интегрируют результаты перемножения, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени измерения амплитуды за счет обеспе- чения возможности интегрирования менее половины периода измеряемого сигнала, формируют первое и второе дополнительные напряжения, пропорциональные квадрату синусной и косинусной составляющих опорного сигнала

рЬответственно, интегрируют сформиро Данные дополнительные-напряжения, |эпределяют значение начальной фазы KM J) измеряемого сигнала по арктан- енсу отношения произведений |гата интегрирования (еС) первого до Ьолнительного напряжения на результат Интегрирования (/J) произв€;дения изке |ряемого сигнала на косинусную состав: яющую опорного, сигнйла и результата

интегрирования (р) второго дополнительного напряжения на результат интегрирования W) от произведения измеряемого сигнала на синусную сос- тавляющзто опорного сигнала, а ампли- ТУДУ входного сигнала S. шум опреМЭм

деляют по формуле

l SHS±Jl.SiDJlt

Изобретение относится к обдасти электрорадиоизмерений и может быть использовано при измерении амплитуды сигналов за время, не кратное периоду сигнала,в том числе и за время,мень шее. периода сигнала. Цель изобретения - сокращение времени измерения амплитуды за счет обеспечения возможности интегрирования менее половины периода измеряемого сигнала.- Способ включает операции перемножения измеряемого сигнала на синусную и косинусную составляющие опорного сигнала, интегрирования результатов перемножения, возведения их в квадрат, вычисления суммы результатов возведения в квадрат. Кроме того, в способе сит нусную и косинусную составляющие опорного сигнала возводят в квадрат и интегрируют. Затем перемножают результат интегрирования квадрата косинусной составляющей на результат интегрирования произведения измеряемого сигнала и синусной составляющей опорного сигнала. Результат интегрирования квадрата синусной составляющей перемножают на результат интегрирования произведения измеряемого сигнала и косинусной составляющей опорного сигнала и находят значения начальной фазы измеряемого сигнала по арктангенсу отношения результатов перемножений. После этого найденное значение начальной фазы измеряемого сигнала преобразуют в величины,равные значениям синуса и косинуса, квадрата синуса и косинуса полученного значения начальной фазы. Перемножают результат интегрирования произведения измеряемого сигнала и синусной составляющей опорного сигнала на косинус начальной фазы измеряемого сигнала. Перемножают результат интегрирования производения измеряемого сигнала и косинусной составляющей опорного сигнала на синус начальной фазы. После чего находят сумму результатов перемножений. Перемножают результат интегрирования квадрата синусной составляющей опорного сигнала на квадрат косинуса начальной фазы измеряемого сигнала. Перемножают результат интегрирования квадрата косинусной составляющей опорного сигнала на квадрат синуса начальной фазы измеряемого сигнала. Суммируют результаты последних перемножений и находят результат измерения по отношению результатов первого и второго суммирования. 3 ил. i (Л (35 ел 00 а

(риг.

Уд Я.1ЯИ1ПЯ11111.

Т7

19

1

J9

В

а

7и

LJ;

7

L

(t/.3