Устройство для контроля амплитудных и фазовых характеристик Советский патент 1980 года по МПК G05B23/02 

.- .

Изобретение отпосется к обпасти аЬтоматики, преимущественно к измерительной технике t-ii может быть исвопьзовано для контроля характеристик цеханических систем, например роторов, и эЛект ичГеских систем, например фвльтрбв

Известны устройства контроля оочных функций, используемые для определения амплш-удной и фазовой характё рйстик четырехполюсников 1 .

Принцип действия этих устройств. ЬЬнЬван на возбуждении четырехпопюс- ; НИЕОВ гармоническим сигналом в широтном диапазоне 1азменения частот. Охнако оВй не позволяют получать оценки xapakd e- рйстик четырехполюсников без снижений точности при больших скоростях во уждеНИИ последних, что приводит к снижещпо быстродействия контроля характеристик.

Наиболее близким по технической сущности, к предложенному является устройство для контроля амплитудных В фазовых характеристик, содержащее последовательно соединенные первый блок

умножения, первый интегратор к первый квадратор, последовательно соединенные второй UIOK умйо жёйвя, второй интегратор и второй квадрйт, щричем выходьт квадраторов связань с соответст- вующвми входами суы латора, выход ко.торого подключен к входу первого блока извлечения корня, выходы интеграторов . соединены с соответствующими входами первого блока деления выход которого связан с входом блока вычисления арк- ташгевса, формщюв&тепь Гармонических сигналов, вход соединен со вторым входом устройства, выход - С соответствующим входом первого блока умнржения и входом измервн теля частбты, второй выход - с соотве ствующкм входом второго блока умножения 123 .

Эднако,это устройство, определяющее характеристики системы по реакции, на родное воздействие, не позволяет прои&водить оценку характеристик с высокой точностью при больших скоростях воэбуждения системы,: Кроме того, для мех анйчвских систем, таких . например, как гибкий ротор, оценивать характеристики при низких ско s ростях возбуждения системы зачастую не представляется возможнь1М, т.&к как ври режимах, близких: к статическим, возможно появление сильных реаонансов, Приводящих к преждевременному износу 10 и разрушению механических системо Сйижение точности контроля характеристик при значительных скоростях возбуждения систем обусловлено тем, что реакция на синусовдальный сигнал с ий меняющейся во времени несущей частотой зависит от скорости изменения частоты возбуждающего сигнала. При болыиой скорости происходит уменьшение амплитуды и задержка по фазе выходного сигнала, амплитудные и фазовые характеристики которогчэ при снятии данным устройством принимаются за характеристики контролируемой системы. Целью данного изобретения является увеличение быстродействия и точности устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит последовательно соединенные блок двойного дифференцщювания, второй блок деления, второй блок извлечения корня и третий блок умножения и последовательно соединенные блок 35 дифференцирования,, блок вычитания, третий блок деления и четвертый. блок умножения, выход котор 3го подключен к одному выходу устройства, соответствующий вход .- к выходу блока вычисления арктангенса и входу блока двойного дифференцирования, выход первого блока извлечения корня связан с соответствую щим входом третьего блока умножения, выход которого соединен с другим выходом устройства, вход блока дифференцирования подключен к выходу измерителя частоты, выход - к соответствующим входам второго и третьего блоков ,деления, а выход блока двойного дифференА цирования соединен с соответствующим входом блока вычитания. Такая структура устройства обеспечивает введение коррекции как амплитудной, так и фазовой характеристик при больших скоростях изменения частоты возбуждающего сигнала, причем ампл№тумы то ча Но ре бы 11р , ме ра Пр де ус фа эф дл ая и фазовая характеристики систеоответственно имеют вид: и ср-Ч -5 - разность скоростей изменения частот выход- нрго и входиэго сигналовJ-скорбеть изменения частоты входного сизс нала; - . .- скорость изменения частоты выходного CHTW нала;- ,.: . - : -частота выходного cmV нала; -частота входного сво нала;VQrctg - фанзовая характеристика выходного сигнала, принимаемая за фазовую характеристику системы при медленном иэменении частоты возбуждения с истемьт; -амплитудная характерис-; тика выходного сигнала, принимаемай за ампли- ; тудную характеристику системы при медленном ; изменении частоты воэбуждения системы; -измеряемая синфазная составляющая выходного сигнала; -измеряемая квадратурная составляющая выходного сигнала. олученные значения W и Ф тем ее, чем выше скорость Pj изменейия оты входного (возбуждающего) сигнала. ребование увеличения х не противот, а как раз способствует увеличению родействия контроля характеристик сохранении заданной точности, и кроого повышает точность контроля хаеристик в реальном масштабе времени заданных больших скоростях возбужя систем. При малых значениях уЗх ойство для контроля амплитудной и вой тсарактеристик также достаточно ктивно и не требует большого времени анализа. Блок-схема устройства для контроля амплитудной и фазовой характеристик П1юдставпена на чертеже, Устройство содержит два канала определения синфазной и квадратурной составляющих, имеющих в своем составе соответственно блоки 1 и 2 умножения и интеграторы 3 и 4,, выходы которых соединены через соответс твующие квадрагоры 5 и 6 с сумматором 7. Выход сумматора 7 соединен с входом блока 8 извлечения корня, на выходе которого образуется нескорректированное значение амплитудной характеристики. Вход блока 9 вычисления арктангенса соединен через блок 10 деления с выходами соответствующих интеграторо 3 и 4. Выходы формирователя 11 гармо нических сигналов с частотой возбуждения соединены с соответствующими входами блоков 1 и 2 умножения, а также с входом измерителя. 12 частоты. Цепь 13 коррекции амплитудной характеристик состоит из последовательно включенных блока 14 двойного диффepeндиpoвaнияj блока 15 деления, блока 16 извлечения корня и блока 17 умножения. Цепь 18 коррекции фазовой характеристики cocTOiaT из последовательно включенных блока 19 дифферешщювания, блока 20 вычитания, блока 21 деления и блока 22 умножения. Устройство для контроля амплитудной и фазовой характеристик работает следующим образом. Возбуждающий систему сигнал поступает на формирователь 11 гармонических сигналов для получения на его выходе синусоидальных и косинусовдальных функ шЪ с частотой возбуждающего cWHanai Сигнал с выхода контролируемой сисПеМы поступает одновременно на входы бгаовов 1 и 2 умножения и затем на интеграторг 3 и 4 соответственно для формирования на их выходах синфазной и квадратурной составляющих а/ к а , Далее в соответствии с вь}р|а}кением А Vet + я I с помощью квадраторов S и 6, сумматора 7 и блока 8 извлечения корня на выходе последнего образуется нескорректированная амплитудная характеристика. В соответствии с вьфажением помощью блока 10 деления и 4 orctg Вйока 9 вычисления арктангенса на выходе последнего образуется нескорректированная эовая характеристика. Коррекция полученной амплитудной характеристики в соответствии с выраже)/АГ ,HHeM4V A-f-g осуществляется с по- ;мо1цью блока 14 двойного дифференцирования, блока 15 деления, блока 16 извлечения корня и блока 17 умножения. Коррекция полученной фа;зов6й характеристикой ., ujfi. в соответствии с выражениемСй Ч -. осуществляется с помощью блока 19 дифференцирования, блока 20 вычитания, блока 21 деления и блока 22 умножения. Устройство для контроля амйлитз ной и фазовой характеристик механических и электрических систем в отличие от известных аналогичных устройств позволяет увеличить быстродействие и точность контроля характеристик при больщих CKopocTSEX изменения во уждающей час- тоты. Кроме того, обеспечивается снижение износа механических систем, что дает значительную экономию за счет сокращения времени испытания систем при их контроле. Предлагаемое устройство не исключает возможности модернизации С5ществующих устройств контроля передатощых функций, что позволяет получить дбпол- нительный экономический эффект за счет изготовления -Приставок-корректоров к существующим устройствам. Формула изобретения Устройство для контроля амплитудных и фазовых характеристик, содержащее последовательно соединенные первый блок умножения, первый интегратор и первый квадратор, последовательно соединенные второй блок умножения, второй йнтегтратор и второй квадратор, причем выходы квадраторов связаны с соответствующими входами сумматора, выход которого подключен к ВХОДУ первого блока извлечения корня, выходы интегратс в соединены с соответствующими входами первого блока деления, выход которого связан с входом блока вычисления арктангенса, формирователь гармонических сигналов, вход которого соединен со вторым входом устройства, первый выход с соответствующим входом первого блока умножения и входом измерителя частоты, второй выход - с соответст вующиМ входом второго блока умножения, отличающееся тем, что, с цепью увеличения быстродействия и точь ности устройства, оно содержит последо вательно соединенные блок д в6йного дифференцированйя, второй блок деления второй блок извлечения корня и третий блок . умножения и последовательно соединенные блок дифференцирования, блок вычитания третий блой деления и четвертый блок умножения, выход котор го подключен к одном; Выходу устройства соответствующий вход - к выходу блока вычисления арктрангенса и входу блока двойнохх) дифференцирования, выход : nepвого блока Ывлёчейига кбрня свйзан с 71 9 сбртвётствующим входом третьего блока умножения, выход которого соединен с другим выходом устройства, вход блока дифференцирования подключен к выходу измерителя частоты, выход - к c6oтвe « ствующим входам второго и .третьего блоков деления, а выход блока двойного дифференцирования соединен с соответствующим входом блока вычитанизх. л, ... источники информация 1фйнятые .во внимание нри экспертизе ; 1. Патент США hfe 3818331, кя. 324-57 R, 1976. 2. Патент Франции № 2112058, кЛ. (3 06 G 7/00, 1974 (прототип).