Способ определения амплитуды гармонически изменяющейся физической величины Советский патент 1990 года по МПК G01R19/04 

Фиг.2.

L- 5

Изобретение относитсп к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров гармонических процессов

Цель изобретения - повышение точ- ности измерения в случае использования нелинейных преобразователей с онотонной асимметричной характеристикой .

На фиг.1 представлены временные иаграммы, поясняющие предлагаемый способ; йа фиг.2 - структурная схема стройства, реализующего данный способ

Способ заключается в том, что поучают электрический измерительный сигнал путем преобразования гармоически изменяющейся физической веичины с помощью нелинейного преобразователя с монотонной асимметричной характеристикой, получает информативный сигнал путем дифференцирования измерительного электрического сигнала, измеряют период колебаний гармонически изменяющейся физичес-- кой величины как интервал времени между двумя соседними характерными моментами, в качестве которых принимают моменты достижения значением электрического -измерительного сигнаа наиболее ярко выраженного экстремума, фиксируют мгновенные значения информативного сигнала в моменты, отстоящие на }/4 периода от характерных моментов времени, амплитуду гармонически изменяющейся физической величины определяют как величину, прямо пропорциональную произведению зафиксированного мгновенного значения информативного сигнала на величину периода колебаний гармонически изменяющейся физической величины.

Устройство, реализующее способ Офиг.,2), содержит преобразователь 1, дифференциатор 2, вход которого подключен к первому входу блока 3 умножения „ Выход преобразователя 1 соединен с входом дифференциатора 2 и с входом детектора 4 момента максимума. Выход детектора 4 момента максимума подключен к входу измерителя 5. интервала времени и к входу блока 6 задержки, выход которого соединен с управляющим входом дифференциатора 2. Выход измерителя 5 интервала времени соединен с управляющим входом блока 6 задержки и с вторым входом блока 3 умножения.

Способ осуществляют следующим образом.,

Исследуемую гармонически изменяющуюся физическую величину (фиг.la) измеряют с помощью преобразователя 1« Нелинейная выходная характеристика преобразователя 1 изображена на фиг.16„ Измерительный сигнал с выхода преобразователя 1, который показан на , дифференцируют по времени дифференциатором 2 и получают информативный сигнал ц (фиг.1г).

Изменение исследуемой гармонически изменяющейся физической величины х (фиг.1а) описывается синусоидальным законом 0

5

0

х о sinw t,

О)

постоянная составляющая;

х где х

х0 - амплитуда; w- круговая частота; t - время.

Выходная характеристика преобразователя 1 является нелинейной и монотонной (фиг.1б) и имеет вид у f(х) (2) где х - входная величина преобразователя (в этом случае исследуемая физическая величина); у - электрический измерительный сигнал; f - функция преобразования.

Дифференцируя по времени электрический измерительный сигнал преобразователя ), получают информативный сигнал (

dЈ dx

(3)

Y dt dx dt Подставляя в (З) выражение (I) и

обозначив jЈ - F(x), переписывают (3) в виде

(x) w-x0 coswt. (4).

Как видно из выражения (4), в моменты прохождения гармонически изменяющейся физической величины х (1) положения равновесия, т.е. в моменты, когда , информативный сигнал V становится пропорциональным амплитуде хр. В эти моменты с учетом того,

что U) - , выражение (4) записывается з виде

4/ F(x-) - - хс,

(5)

где ut - период колебания гармонически изменяющейся физической величины. Так как выходная характеристика

преобразователя 1 является монотон

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров гармонических процессов. Целью изобретения является повышение точности определения в случае использования нелинейных преобразователей с монотонной асимметричной характеристикой. Способ реализуется в устройстве, содержащем преобразователь 1, с выхода которого измерительный сигнал преобразуется с помощью дифференциатора 2 в информативный сигнал, пропорциональный первой производной гармонической величины. Измеритель 5 интервалов времени производит измерение периода колебаний гармонической величины как интервал времени между соседними характерными моментами времени, выделяемыми детектором 4 момента максимума. Блок 6 задержки формирует сигнал, отстоящий на 1/4 периода от характерных моментов времени, для фиксации мгновенного значения информативного сигнала и последующего его умножения в блоке 3 умножения на величину периода колебаний гармонической величины. Введение процедуры дифференцирования позволило применить преобразователи физических величин с нелинейными монотонными асимметричными характеристиками, измерительный сигнал которых имеет ярко выраженный экстремум. Это позволило повысить точность выделения характерных моментов времени и точность определения амплитуды гармонической величины. 1 ил.