ПРИБОР ДЛЯ СНЯТИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ Советский патент 1970 года по МПК G05B23/02 

Прибор может быть использован в системах и объектах автоматического контроля, унравления и регулирования.

Ивестны устройства, содержащие кварцевый генератор, иреобразователн код-аналоги аналог-код, различитель квадрантов, триггеры, схемы «ИЛИ н счетчики.

Недостатками этих устройств являются чувствительность к помехам и нелинейным искажениям, сложность схемной реализации.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что в нем выходы преобразователя код-аналог соединены непосредственно с различителем квадрантов и через элемент «ИЛИ и вентиль пуска с импульсным входом преобразователя аналог-код и дозирующим счетчиком, одновременно подключенным через триггер к вентилю пуска, а также попарно через две другие схемы «ИЛИ, триггер и вентили к регистрирующим счетчикам, причем вентили связаны с выходом преобразователя аналог - код, вход которого через двухнолупериодный выпрямитель и входное устройство соединен с выходом исследуемого четырехполюсника, подключенного к выходу преобразователя код-аналог.

Это позволяет расщирить частотный диапазон, повысить точность и быстродействие, упростить конструкцию устройства.

В приборе реализован известный метод экспериментального определения частотных характеристик, основанный на измерении мгновенных значений сигнала на выходе исследуемого объекта. Известно, что напряжение на выходе исследуемого объекта определяется выражением.

UK С sinw i В .:osw f,

где С и В - вещественная и мнимая частотные характеристики, причем

В и, (О), ,,-2.

Для устранения влияния четных гармоник и постоянной составляющей, присутствующих в выходном сигнале объекта, на точность контроля необходимо производить дифференциальные измерения в моменты и u)t K, а

также при (at -4- и (ог Тогда, если считать, что нечетные гармоники в исследуемом сигнале отсутствуют, результирующие напряжения на выходе объекта будут

(1)

f/i f/Bi--f/«

,(o - U,(T.).(2)

Эти выражения положены в основу работы предлагаемого прибора, развернутая блоксхема которого приведена на чертеже.

соидальных колебаний ГСК, измерительное устройство ИУ и различитель квадрантов РК.

Генератор синусоидальных колебаний содержит кварцевый генератор /, делитель частоты 2 с переменным коэффициентом деления и 5 преобразователь код-аналог 3.

Напряжение с выхода ГСК поступает на исследуемый объект 4, а с выхода объекта 4 через входное устройство 5 па измерительное устройство и различитель квадрантов.JQ

Измерительное устройство состоит из двухполупериодного выпрямителя 6, преобразователя аналог-код 7, схем «ИЛИ 8-10, триггеров // и 12, вентилей 13-15, регистрирующих счетчиков 16 1И 17 с индикацией, дозирую- 55 щего счетчика 18, кнопок 19 «Сброс и 20 «Пуск. Счетчики 16 и 17 суммирующие.

После нажатия кнопки 20 «Пуск начинается процесс измерения вещественной и мнимой частотных характеристик измерительным уст- 20 ройством и определение квадрантов, в котором находится вектор выходного наиряжения, с помощью, различителя квадрантов. В состав различителя квадрантов входят дискретный выявитель максимумов 21, тригге- 25 ры , вептилгЯ; 27-30 и индикаторные лампочки 32-35.

В исходном состоянии, которое задается кнопкой 19 «Сброс, показания счетч1ИкоБ 16, 17 нулевые, вентили 13, 30 заперты потенциа- ,зо лами триггеров 11, 22 и 23 соответственно. Импульсы, соответствующие .люментам перехода в.ходного сигнала исследуемого объекта через нули и максимумы при

со/ О, Y-- через схему «ИЛИ 8 посту- 35

пают с преобразователя 3 на импульспый вход вентиля 13. Эти же импульсы используются для управления работой вентилями 14 и /5 с помощью триггера 12. При этом импульсы, соответствующие моментам, когда

о

(,) подаются через схему «ИЛИ 9 на

один вход триггера 12, открывая вентиль 14 и закрывая вентиль /5, а импульсы, соответст- 45 вующие моментам, когда «t O и Ч я, подаются через схему «ИЛИ 10 на другой вход триггера 12, закрывая вентиль 14 и открывая вентиль 15. Поскольку вентиль 13 заперт, запускающие импульсы со схемы «ИЛИ 8 не О проходят на преобразователь 7 и он не работает. Иа вход преобразователя 7 поступает через входное устройство 5 и выпрямитель 6 выходное напряжение исследуемого объекта 4. Входное устройство 5 служит для развязки исследуемого объекта 4 и измерительных цепей прибора и для селекции в.одного напряжения по амплитуде с помощью дел ителя па.пряжения.

Принцип действия прибора заключается в 60 следующе.м. При нажатии кнопки 20 «Пуск опрокидываются триггеры И, 22 и открываются вентили 13 и 27.

импульс может соответствовать любому из моментов при , входного синусоидального сигнала объекта 4. Пусть это будет Импульс, когда ujt Тогда потенциалом

триггера 12 открывается вентиль 14, и импульсы с выхода преобразователя 7, соответствующие f/B (-Y) записываются в счетчик 16. В

следующий момент времени при cut jt открыт вентиль 15, и импульсы с выхода преобразователя 7, соответствующие /Ув(-), записываются в счетчик 17. В момент времени при

w/ импульсы с выхода преобразователя 7

через вновь открытый вентиль 14 поступают в счетчик 16, и, наконец, в момент времени при ()/ 2я, что соответствует , импульсы с пыхода преобразователя 7 снова записываются в счетчик 17 через открытый вентиль 15. Необходимость суммирования числовых эквивалентов мгновенных значений напряжений пр|и i t-Oи «/ я, а также при

0)/ -у И w/ - вытекает из выражений (1) и

(2), поскольку Ua(o и f/B (я), а также /.1 (-g-) и t/i, () имеют противоположные

знаки.

Все выходные импульсы вентиля 13 поступают также на дозирующий счетчик 18. Если объем счетчика 18 выбран равным четырем, то в рассматриваемом случае при поступлении импульса, соответствующего t 2n, триггер 11 возвращается в исходное состояние, запирая вентиль 13. К этому моменту времени, как следует из выражения (), (2), в счетчиках 16, 17 будут зафиксированы соответственно числа.

A 2rfCi KCi KBi, (), т. е. иоказания счетчиков пропорциональны абсолютным значениям вещественной и мнимой составляющим комплексной амплитуды выходного напряжения исследуемого объекта

с учетом дискретности отсчета иеобходпмости с помощью дозирующего счетчика измерения можно производить за несколько периодов исследуемого напряжения.

Определение квадранта, в котором находится вектор амплитуды исследуемого папряжения, производится различителем квадрантов, работа которого основана на определении диапазона, в котором находится фазовый сдвиг ф между выходным и входным напряжениями исследуемого объекта 4. При этом фазовый сдвиг оиределяется между моментами переходов эти.х напряжений через максимальные значения, что исключает влияние постоянной составляющей. Для определения моментов переходов исследуемого напряжения через экстремальные значения используется дискретный выявитель- максимумов 2. Первьп /КС импульс с его выхода открытый, вентиль 27 (после нажатия кнопки 20 «Пуск) опрокидывает триггер 23, открывая вентили 28--30. В исходном состоянии прибора горит индикаторная лампочка 32, соответствующая нахождению вектора амплитуды в первом квадранте. Если D ф 90° (I квадрант), то через схему «ИЛИ 31 первым проходит импульс при 0)/ - который возвращает триггеры 22 -я 23 исходное состояние, и процесс определения квадранта прекращается. Если (II квадрант), либо 270° (П1 квадрант), либо 360° (IV квадрант), то импульс при (, либо при ii) икбо при (u/ n соответственно проходит через вентиль 28, либо 29, либо 30, опрокидывая соответствующий триггер 24, 25 или 26. Кроме того, каждый из этих импульсов поступает через схему «ИЛИ 31 на триггеры 22 и 23, возвращая их в исходное состояние. На этом процесс определения квадранта прекращается. Номер квадранта, в котором находится вектор амплитуды и исследуемого надряжения, индицируется одной из лампочек 33, 34 и 35 (для II, III и IV квадрантов соответственно) . Иногда в точках , 90°, 180°, 270° и 360° может возникнуть неопределенность в определении квадранта, но она легко разрешается. поскольку в этом случае одна из составляющих нулевая. Предмет изобретения Прибор для снятия частотных характеристик линейных четырехполюсников, содержаЩий кварцевый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, преобразователи код-аналог и аналог-код, входное устройство, различитель квадрантов, вентили, триггеры, схемы «ИЛИ, дозирующий и регистрирующие счетчики, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности и быстродейстВИЯ, расширения частотного диапазона и упрощения конструкции прибора, в нем выходы преобразователя код-аналог соединены непосредственно с различителем квадрантов и через элемент «ИЛИ и вентиль пуска с импульсным входом преобразователя аналог- код и дозирующим счетчиком, одновременно подключенным через триггер к вентилю пуска, а также попарно через две другие схемы «ИЛИ, триггер и вентили к регистрирующим счетчикам, причем вентили связаны с выходом преобразователя аналог-код, вход которого через двухполупериодный выпрямитель и входное устройство соединен с выходом исследуемого четырехполюсника, подключенного к выходу преобразователя код-аналог.