Устройство для измерения периодического сигнала Советский патент 1980 года по МПК G01R23/02 

.-..

Изобретение относится к и тульснай и измерительной технике к предназначено для измерения периодических сигналов с флуктуирующим периодом на фоне шумов.

Известны устройства, содержащие генератор, сумматор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), формирователь и блок индикации.

Недостаток этих устройств - низкая точнрсть измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее первый блок слежения за периодом сигнала, измеритель временнЬК интервалов, формирователь моментов выборок, АЦП. сумматор, блок измерения и оперативный запоминающий блок.

Недостаток устройства - низкая точность измерения.

Цель изобретения - повмщение точности измерений.

Эта цель достигается тем, что в устройство,, содержащее последовательно соединенные первый блок слежения за периодом сигнала, измеритель временных интервалов, формирователь

моментов выборок, АЦП, сумматор и блок измерения, а также оперативный запоминающий блок, вход которого соединен с вторым выходом сумматора, а выход подключен к второму входу сумматора; введень последовательно соединенные блок задержки, и второй блок слежения за периодом сигнала, выход которого подключен к второму входу формирователя моментов Bbi6opOK, при этом вход блока задержки соединен с входом первого блока слежения за периодом сигнала, а выход блока задержки подключен к входу аналого-цифрового преобразователя.

На фиг. I представлена электрическая схема устройства для измерения периодического сигнала; на фиг. 2 - графики напряжений, объясняющие принцип его работы.

Устройство содержит блок I задержки, АЦП 2, сумматор 3, блок 4 измерения, оперативный запоминающий блок 5, первый блок 6 слежения за периодом сигнала, измеритель 7 временных интервалов, формирователь 8 моментов выборок, второй блок 9 слежения за периодом сигнала. 3 7 Устройство работает следующим образом. Измеряемый периодический сигнал Ug (t) поступает на входы блока 1 и блока 6, которые в начале каждого периода вырабатывают короткий импульс, поступающий на вход измерителя 7 временных интервалов. Обозначим значение длительности текущего периода сигнала, во время которого происходит измерение дискретных значений сиг Аила , через Т, а значение длительности предьиущеВ известном устрой го периода - через Т, стве моменты запуска АЦП 2 во втором периоде сигнала (см. фиг. 2 а) равны: . ,Т, Зйп.-,п где i - текущий номер выборки сигнала; п - количество выборок за период сигнал Число выборок в каждом периоде при любой частоте сигнала постоянно и равно п, т.е. исследуются гармоники с игнала с первой до у Пусть максимальное значение флуктуации соседних периодов сигнала равно ±б Jf K-1 rnQH1-J-, 1ДТ„,ох I -- - - -.. (I) к Погрещность определения моментов запуска АЦП 2 согласно (1) Динамическая погрещность измерения периодического сигнала .u,. u;,w/ 4an.; .. т.е. зависит от производной сигнала в моменты запуска и величины 5,. Для устранения динамической погрещности .измерения необходимо, чтобы моменты запуска АЦП 2 бьдли равны 3Qn.i п i 1. 2, ..., п,(3) 5 О и Ди„ О, При этом С этой целью в предлагаемом устройстве сигнал на АЦП 2 поступает через блок 1 задержки, где задерживается. на время, больщёе максимальпого значения периода сигнгша (см.. фиг. 2 б). Одновременно сигнал поступает на блок 6, выход которюго соединён со входом измерителя 7 временных интервалов. В момент t, значение периода сигнала Т. поступает в буферный каскад формирователя 8 моментов вь1борок. В момент t, блок 9 формирует короткий импульс, поступающий на вто рой вход формирователя 8 моментов выборок который начинает вырабатъюать импульсы запуска АЦП 2, расстояние между которыми равно -р At.(4) Эти ймпулйсь посту11ают на вход запуска АЦП 2, которьгй обрабатывает сигнал, сдвинутьш на время Т относительно входного. Таким образом, в Момент времеш tj начинает обрабатываться (К-1)-и.период сигнала, при измеренном значении Tj , чем устраняется динамическая погрещность измерения. При изменении периода сигнала изменяются и моменты появления стробов запуска АЦП 2. После каждого цикла измерения, равного одному периоду сигнала, накопленные за предыдущие периоды значения сигнала заносятся в блок 5. При новом цикле измерения значения амплитуды сигнала, поступающие из АЦП 2 и соответ ;твующие . фазовым углам((/|- . 2тг ), складываются со значениями, хранящимися в блоке 5 и соответствующими углам tf.. Количество точек усреднения за период сигнала выбирают согласго теореме Котельникова. п Т 2f где эксимальная частота спектра периодического сигнала. Количество усредняемых периодов N зависит от отнощения сигнал/помеха на входе устройства. Так как сигнал когерентен, то мощность сигнала Р в процессе накопления возрастает пропорционально N, а мощность некогерентного щума Рр - пропорционально N, поэтому отнощение мощностей после накопления e N. Рр N После N накопления периодов информация с выхода сумматора 3 подается на вход блока 4. Формула изобретения Устройство Для Измерения периодического сигнала, содержащее последовательно соединенные первый блок слежения за периодом сигнала, измеритель временных интервалов, формирователь моментов выборок, аналого-цифровой преобразователь, сумматор и блок измерения, а также оперативный запоминающий блок, вход которого соединен с вторым выходом сумматора, а ВЫХОД подключен к второму входу сумматора, отличающееся тем, что, с целШ повыщения точности измерения, в него введены последовательно соединенные блок задержки и второй блок слежения за пе риодом сигнала, выход которого подключен к второму входу формирователя моментов выборок, при этом вход блока задержки соединен с входом первого блока слежения за периодом сигнала, а вь1ход блока задержки подключен к входу аналого-цифрового преобразователя.