АНАЛИЗАТОР ЧАСТОТЫ Советский патент 1970 года по МПК G01R17/02 

Устройство может быть применено в системах автоматического управления контроля.

Известен анализатор частоты, содержащий усилитель-ограничитель исследуемого сигнала и генератор линейного напряжения, определяющий знак отклонения исследуемой частоты от номинальной.

Недостатком этого устройства является отсутствие информации о величине отклонения частоты исследуемого сигнала от номинального значения.

Предлагаемый анализатор отличается от известного тем, что он дополнительно содержит сумматор, один вход которого соединен с выходом генератора, источник эталонного напрялсення, соединенный со вторым входом сумматора, и запоминающий элемент на рещающем усилителе с модулятором во входной цепи. Вход запоминающего элемента соединен с выходом сумматора, а выход-со входом второго модулятора, причем управляющие входы модуляторов соединены с выходом усилителя-ограничителя. Это позволяет получить информацию не только о знаке, но и об абсолютной величине отклонения частоты от номинальной.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

прял ;ения 2, состоящий из интегратора 3 и модулятора 4 в цепи обратной связи; сумматор 5, источник эталонного нанрялсения 6, запоминающий элемент 7, состоящий из модулятора 8 и рещаюгцего усилнтеля с емкостной обратной связью 9, и модулятор 10.

Усилитель-ограничитель 1 преобразует входной сигнал анализатора в прямоугольные колебания стандартной амплитуды, используемые для управления модуляторами 4, 8 -я 10, которые периодически коммутируют соответствующие цепи. Модуляторы 4 и 10 работают сиихронно, например, замыкают коммутируемые цепи в полол%;птельные полупериоды входного сигнала анализатора и поддерживают эти цепи в разомкнутом состоянии в отрицательные нолуперподы. Модулятор 8, наоборот, замыкает входную цепь усилителя 9 в отрицательные полуперподы и размыкает ее в положительные полупериоды входного сигнала.

В качестве модуляторов могут использоваться, иапример, поляризованные реле, диодные или трнодные ключи и т. д.

Генератор линейно-изменяющегося напрял ения, выполненный, например, на интеграторе с модулятором в цепи обратиой связи, преобразует частоту входного сигнала в напряжение постоянного тока, путем интегрирования эталонного напряжения Uo в течение отрицательного полупериода входного сигнала (т. е. при разомкнутой цепи модулятора 4}. В положительные полупериоды модулятор 4 закорачивает цепь обратпой связи интегратора, и папряжение на его выходе в течение всего положительного полупериода равно нулю (за .исключением промежутка времени, необходимого для разряда кондеисатора цепи обратной связи, который значительно меньше полупернода входного сигнала).

На схеме не показан источник напряжения fJo, являющийся составной частью используемых в настоящее время генераторов линейно-изменяющегося нанряжения.

Сумматор 5 слулшт для выработки разности выходного сигиала генератора 2 и сигнала, пропорционального номинальному значению периода колебаний на входе анализатора, а запоминающий элемент 7-для фиксации этой разности в положительные полупериоды входного сигнала анализатора.

Анализатор частоты работает следующим образом.

Пусть на вход анализатора постунает сигнал Xi(t) Ui sinmt. Тогда сигнал на выходе усилителя-ограничителя 1 Xa(t) может быть нредставлен следующим образом:

U.2 ири (,

X.2(t)

- Угпри (k+ (, V2 /

где Т - период колебаний входного сигнала анализатора частоты; ,l,2, ...

В первый же отрицательный полупериод размыкается цепь модулятора 4, т. е. включается генератор линейно-изменяющегося напрял ения. К концу иолупериода (к моменту замыкания цепи обратной связи модулятором 4) выходной сигнал генератора Xz(t) достигает величины UoT/2, так как

(й + 1)Г

Lfot

x-i(i) - J Uodt (r

Выходной сигнал генератора 2 подается на один из входов сумматора 5, на другой вход которого постоянно подается сигнал Xt(t):

UoTaj

, где /н-номинальное значение нериода колебаний входного сигнала анализатора. В отрицательные полупериоды входная день усилителя 9 замкнута модулятором 5,

а запомниающии элемент в целом является апериодическим звеном с весьма малой постоя нпой времени. Поэтому выходной сигиал сумматора x(t)X3(t)(0 с небольшим запаздыванием передается иа выход заиоминающего элемента, но не поступает на выход анализатора, отключенный от выхода запоминающего элемента модулятором 10. При изменении знака входного сигнала анализатора модулятор 4, шунтируя цепь обратной связи генератора 2, возвращает его в исходное состояние, а модулятор 8 разрывает входную цепь усилителя 9, благодаря чему на выходе запомииающего элемента в течение всего положительного полупериода сохраняется сигнал:

L оТ т

2 )22

или, учитывая, что /н VwH и где tOf, и со-соответственно номинальное и действительное значения частоты входных колебаний анализатора.

Uo f со -

Этот сигнал через модулятор 10 постзпает на выход анализатора частоты.

Таким образом, выходной сигнал анализатора пропорционален отклонению частоты входного сигнала от номинального значения, а его знак указывает направление ухода частоты.

Запаздывание в получеиии информации равно половине периода входиого сигнала.

Предмет изобретения

Анализатор частоты, содержащий усилительограничитель исследуемого сигнала и генератор линейного напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и области применения, он донолнительно содержит сумматор, один вход которого соединен с выходом генератора, источник эталонного напряжения, соединенный с вторым входом сумматора, запоминающий элемент на решающем усилителе с модулятором во входной цепи, вход запоминающего элемента соединен с выходом сумматора, а выход - со входом второго модулятора, причем управляющие входы модуляторов соединены с выходом усилителя-ограничителя.

2