Устройство для измерения переходных процессов по частоте Советский патент 1979 года по МПК G01R23/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть испрль зовано для измерения переходных про цессов по частоте на выходе нагрузки при поступлении на вход частотноманипулированного (ЧМ), фазо-манипулированного (ФМ) или любого другого колебания с известным законом манипуляции. Известно устройство контроля пере ходного процесса установления частоты, содержащее блок выработки разностной частоты и блок анализа ее ве личины 1. Однако такое устройство обеспечивает регистрацию только начала/и кон ца переходного процесса, но не определяется закон изменения частоты во времени. Наиболее близким по технической су|чности к предложенному является устройство для измерения переходных процессов по частоте, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, блок формирования сигнала и манипулирующих посылок, блок нагрузки, усилитель-ограничитель, первы ключ, второй вход которого соединен, с выходом первого триггера, второй триггер, выход которого подключен к входу второго ключа, другой вход которого соединен с выходом задаюмего генератора,, последовательносоединенные 6.ПОК формирования коротких импульсов и третий ключ, два частотомера 2 . Однако с его помсиаыб не определяется Действительный закон установления часуоты, а производится измерение изменения периода исследуемого npoixecса в среднем за п периодов. Если меЖдУ двумя измеренными пе риодамн произошел выбег частоты И.ПИ процесс установления носит .колебательный характер, устройство этих изменений в сигнале/ не зафиксируют. Кроме того, устройство имеет сравнительно невысокую точность из-за одноразового измерения исследуегллх периодов. Если под действием помехи длительность периода в момент измерения изменилась, Регистрирующее устройство зафиксирует неверное значение результата. Цель изобретения - повышение точности измерений переходного процесса. Это достигается тем, что в устройство для измерения переходных процессов по частоте, содержащее последовательно соединенные задающий гене. ратор, блок формирования сигнала и мани пул ируюи( посылок, блок Hat-pys| :й, усилитель-ограничитель / первый ключ, второй вход которого соединен С выходом первого триггера,второй трйГге1р, выход которого подключен к зходу второго ключа, другой вход крт рохю соединен с выходом задающего ге иёратора, последовательно соедиИеняые блок формирования коротких ИМПУЛ СОВ и ,третий ключ, два частотомера, дополнительно введены последовательно соединенные блок фазового сдвига и блок манипуляции, выход которого с входом блока формирования коротких импульсов, выход задающего генератора подключен к входу блока .файовОго сдвига. Второй вход третьего ключа соединён с выходом усилителя-ограии 1ИтёлЯ, третьего KJlJb ча подключен к входу установки и ейи ницу пёрво1ч триггера и входу уста новки Нуля второго триггера, выходкоторого соединен с входом установки нуля первого триггера, входом низшей измеряемой частоты первого частотоме а и входом стоп второго частотомера, вход старт которого йодключеи к доугому выходу блока формирования сигнала и манипулирукюшх посылок. Выход второго ключа соединен с входом высшей измеря нюй часто ы первого частотомера. Йа фиг.1 представлена структурная схема устройства на Фиг. 2 временные диaгpa a«4r поясня101 ше егО работу. ,, . Устройство для )ени я переходных процессов йа частоте содержит фиг. I) лоследовётельно соеданенные эадаюгфий генератор 1, блок 2 формй рования и маийпулируяядах посылок, блок нагрузки 3 и усилительограничитель 4, блок 5 фазового двига, блок is манипуляции, блок.7 формирования коротких импульсов, к/йо 8, триггеры ,,9 и 10, ключи 11 и 12, частот. 13 и 14, причем частотомер 13 имеет вход 15 низшей и вход 16 высшей измеряемой частоты. Частотомер 13 работает в режиме измерения отношения частот Рд/Fj , где, Рд- высокая частота, поступающая на вход 16, Fg- низкая частота йа 15, а частотомер 14- в режиме измерения интервалов времени. Принцип работы устройства hjpH измерений .переходного процесса в частотно-манйпулироваиком сигнале поясняется с помощью временных даграмм (фиг. 2) И заклк чается в следующем. Сигнал с выхода блока 2 формирования (фиг, 26 маиипулированный по произвольному за кону (2а), поступает иа блок нагрузки 3 и далее на усяилитель-ограничитель 4. На фиг, 2в показаны усиленны и ограниченные колебания на вьосоде блока иагрузкИ, Поскольку фазовые сдвиги, вносимые нагрузкой на каждой иэ частот, в общем случае различны. 5.4 азы выходных сигналов в конце посыок .также различаются между собой. то приводит к появлению переходных роцес.сов по частоте, что выражается в плавном изменении дилтельностей пеиодов после скачкообразного измененйя частоты на входе. Выходной сигнал силителя-ограничителя 4 поступает на вхбд ключа 11 и на управлявший вход ключа 8. На второй вход этого же ключа Поступает короткий импульс с блока 7 формирования (Лиг, 2), сформированный из положительного или отрицательного фронтов сигнала манипуляции. Сигнал манипуляции, поступающий на блок 7, формируется в блоке 6 манипуляции из импульсов задающего генератора 1 по такому же закону, что и сигнал манипуляции, формируемый в блоке 2 формирования. Блок 5 фазового сдвига, включенный между задающим генератором 1 и блоком б манипуляции, позволяет во времени сигна Л Манипуляции на выходе блока 6 на произвольную Величину (фиг. 2г) путем подучи сигналой управления сдвигом в блок 5. При совпадении короткого импульса блока формирования 7 с полоМтёльным импульсом на упр вляооцем входе ключа 8, открывается триггер 9 (фиг. 2е), при этом на управляющем входе ключа 11 появляется полржитёль ный потенциал, отпираюьдай этот ключ. Одновременно короткий импульс с выхода ключа 8 поступает на вход установки в о триггера 10 и подтверяздает нулевое .состояние на его выходе. Первыйже импульс (найри11 ер, отpицatёльный) измерйе1 «эго сигнала, йрошёЩий через ключ 11, после отпирания его разрешающим потенциалом с выхода триггера 9 (фиг. 2ж), поступает на счетный вход триггера 10 и переводит его в состояние 1. (фиг.2з). Второй импульс, поступающий на счетный .вход триггера 10,опрокидывает -триггер в состояние О. На выходе его вырабатывается положительный импульс (Лиг, 2з), длительность которого в точности равна длительности измеряемого периода. Этот ||мпульс поступает на управляющий вход ключа 12,при этом на выход его и далее иа вход 16 частотомера 13 проходит пачка васокОчас О1:ных импульсов от задакицего генератора 1(фиг.2и).Одновременно Импульс с триггера 10 поступает на второй установочный вход триггера 9, а тайже на входы 15 и стоп частотомеров 13 и 14 соответственно, для измерения отношения частот FA/FB интервала (фиг. 2к). Триггер 9 устанавливается по управляющему вхОду.в О отрицательным фронтом импульса, при этом ключ 11 закрывается по управляющему входу до появления следующего импульса на выходе ключа 8. Если под действием помехи произошло смещение начала измеряемого периода, так что отрицательный импульс (фиг, 2д) .на выход ключа 8 не npouieft, триггер 9 останется в закрытом состойййи и ложного измерения длительности дру гого периода не произойдет. Как видн из фиг, 2и, сигналы, поступающие- на частотомер 13 для измерения длительности периода/ представляют пачки импульсов, следующих неравно.мерно в соответствии с .законом мани-пуляции. Повышение точности измерени повторяющегося периода достигается путем многократного измерения дпител ности периода с последующим усреднением результатов. Определение числа импульсов в пачке может быть выполнено с помо1дью частотомера в режиме измерения частоты за время длительности пачки. Очевидно, что указанный способ измерения является трудоёмким, поскольку одно измерение, связанное с пуском частотомера и переписывание одного результата занимает несколько секунд. Однако процесс накопления результатов можно автоматизировать при использовании частотомера 13 в режиме измерения отношения частот. При этом происходит измерение суммарного числа высокочастотных импульсов, поступивших на вход 16 за длительность 1, 10, 10 , 10 или lO пачек, в зависимости от положения переключателя множитель периода/ имеющегося в частотбмере. Вхбд 15 низшей из сра) частбт частотомера 13 необходимо соединить с триггером 10, котОЕИлй выдает видеоимпульсы, (СЛеД5 тшё по тому же закон :что И пачки высокочастотных импульсо Положение измеряе1МОго периода от м6jMeHTai переклк чеиия частоты йа входе нагрузки Ьйрёдёляется с- помощью ч стртфюра 14, йа вход В которого (старт) ло ается неподвижнмй сигна:л манипуляции, а на вход Г (стоп) которого nocTiTtaeT импульс с трИггера 10, гголЬжительный фронт которого соответствует началу измеряемого периода. Изменяя во времени положение импульса стоп с помощью фазосдвигающего устройства и кзмаряя дпительность каждого ггбследующего периода можно выявить фактический закон изменения частоты на выходе нагрузки.. Предпо 1сенное устройство позволяет определить действительный закон изменения чатоты в области переходного процесса даже в условиях шумов. Последнее свойство обеспечивается бла05вголаря стробированию короткого импульса, формируемого из фронта подвижного сигнала манипуляции и задающего начала работы схемы в каждом такте, а TaJfJse благодаря тому/ что в устройстве предусмотрена возможность автоматического накопления результатов измерения в каждом такте при соответствующем включении измерительного частбтомера. Формула изобретения Устройство для измерения переходных процессов по частоте, содержащее последовательно соединенныезадакячий генератор, блок формирования сигнала и манипулируюЬщх посылок, блок нагрузки, усилитель-ограничитель, первый Ключ, второй вход которого соединен с выходом первого триггера, ;в-торой триггер, выход которого подколочен к входу второго ключа, другой вход которого соединен с выходом задающего генератора, после доватёЯьнЪсбедйнёййые блок формирования коротких импульсов и третий ключ, а также два частотомера, от л и ч а ю и е ё с я тем, что с цель,ю повыгаения точности измерения переходногоПроцесса/ в йего дополнительно введены последовательно соединенные блок фазового сдвига и блок Манипуляции, выход которого соединен с входом блока формирования коротких импульсов, вмход задакичегс генератора 1Т&Д Клич ей к входу блока фазового сдвиги, второй вход третьего ключа соелий ей с выходом усилителя-ограничителя, выход третьего ключа пОдКлйчен к входу установки в единицу первого триггера и входу установки нули втОрозгО триггера, выход которого соединен с входом установки нуля nepBOJ-o триггера, входом низшей измеряемой частоты первого частотоера и входом стоп. второго частотомера, вход старт которого подлючен к другому выходу блока формиования сигнала и манипулирующих , причем выход второго ключа содинен с входом высшей измеряемой астоты первого частотомера.. Источники информации, прийятне о внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 467288, G 01 R 23/02, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР 419803, G 01 R 25/00, 1974.

тлштлляялягъ шллгшлдплдш

I I

I J

RJ1

X

I г

м

I I