Устройство для измерения времени переходных процессов Советский патент 1980 года по МПК G04F10/00 

Изобретение .относится к измерительной технике и может быть использовано при построении информационноизмерительных систем, предназначенных для контроля динамических параметров измерительных частотных преоб разователей. Известно устройство для измерения переходных процессов в преобразователях с частотно-импульсной модуляци ей, содержащее последовательно соеди ненные узел управления с токовьам клю чом, токовые ключи и узел задания входного сигнала, а также узел управ ления работой двух частотомеров, узе формирования кодовых сигналов, регистратор, переключатель 1. Наиболее близким ,по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения времени переходных процессов, содержащее генера тор, блок сравнения, преобразователь аналог-частота, коммутатор, первый и второй реверсивные счетчики, блок управления, цифровой измеритель времени и регистр 2. Однако известные устройства позволяют измерять лишь время переходного процесса установления частоты. Время полного переходного процесса. включающее амплитудный и частотный переходные процессы в случае, когда они различны, с помощью известных устройств измерить невозможно. Цель изобретения - повышение точности измерения времени полного переходного процесса. Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены к-ключей, к-ждущих мультивибраторов и анализатор спектра, причем вход устройства через к-ключей и узлов записи,последовательно подключенных к блоку опроса, ансшизатор спектра и узел сравнения соединен со входом счетчика, подключенного к блоку опроса, а выход делителя соединен со входом регистра, выходы которого через к-ждущих мультивибраторов соединены с соответствующими входами ключей. На фиг.1 показана структурная схема устройства; на фиг.2 а и б - диаграммы работы устройства, соответствующие основным циклам. Устройство содержит к-ключей 1, соединенных с выходом исследуемого преобразователя, к-узлов 2 записи, выходы Которых соединены с выходами ключей 1, к-ждущих мультивибраторов 3, выходы которых соединены со входами ключей 1, блок 4 Ьпрбсa, входа которого соединены с выходами узлов 2 зЩиск блок 5 управления, выходы которого соединены со вхрдайи исслед емого преобразователя и входом блока 4 опроса, регистра 6, управляющий вход которого соединен с выходом блр -ка 5 уп эавления, а выходы соёдйнены ср входами соответствующих ждущих ; мультивибраторов 3, делителя 7, Шход которого соединен со входом регистра б, генератор 8, соединенный со входом делителя 7, анализатор 9 спек+ра, соединенн1ый с ВУХОдом блока 4 опроса, узел 10 сравнения, йхсд которого соединен с выходом анализатора 9 спектра, а вйХЩ ЬОёдивен со входом блока 4 Опроса и входом счетчика 11. Услрвные обозначения «а диаграмме работы устройства: f - начальная частота на выходе исследуемого преобразователя;fg - установившаяся частота на выходе йсследУёмОго преоб разователя nocJie подачи управляющего воздействия; tjL, .- время установления частоты на выходе исследуемого преобразователя; Цд - время уста{ овл ния I амплитуды на выходе исслеДуёмого преобразователя; t - момен подачи управляющего воздействия на вход исследуемогр преобразователя с выхода блока 5 управления; С - вреШ задержки; 1 - период частоты „ 5„ - информационный параметр спектра сигнала, записанного в узле 2 записи; 5 - информационный параметр спектра сигнала частрты f ;yu.- число логических состояний Нет .на выходе узла 10 сравнения; п - коэффициент деления делителя 7; t - измеряемое время полного переходного процесса. Устройство работает следующим образом. Предполагается, чтО значение времени переходного процесса установления частоты и амплитуды больше некоторого времени задержки ц , которое может быть оценено ориентировочно по результатам анализа Динамических возможностей схемы. Поэтому нет необ ходимости в проведении измерений за этот период С . Выходы сдвигающего регистра с 1 (6-1) не подключены ко входам соответствукяцих ждущих мультйвибра1торов, что вызывает задержку их запуска на время, равное t ,,,,.. -....:v,.,,..,, ,.„,.,............:.,..... Если оценить время t априорно невозможно, . . сдвигающего регистра с 1-гО пЬ к-тый подклю чены ко звходам ждущих когльтивйе5ратоpoBi. Измерение времени полного пере хЬд1о1ю п|юцёсса начинается с Момента подач:и управляющего воздействия, при этом время задержки равно нулю. Исходя ИЗ того, что время между ближайшимиимпульсами, поступающими ШГвторЩШШ сщвт Шаёт б с выхода делителя 7 равно ,

781753 ;задержка запуска ждущих мультйвибраторов равна Т (I - 1) le. V откуда можно определить число выходов сдёигаюиЕегО регистра, не подключенных ко входам мультивибратрров. После включения напряжения питания сдвигающий регистр б находится в нулеврм состоянии и закрыт по второму входу Для прохождения сигналов с делителя 7 сигналом от устройства 5 управления; генератор 8 генерирует импуль:са с периодом Tg , которые преобразуются в делителе 7 в импульсы с пёриодсэм , поступающие затем на вход сдвигающего регистра 6 (диа грамма б); узлы записи .находятся в обнуленном состоя:нии. В момент времени t (диаграмма в) блок 5 управления вырабатывает управляющий сигнал в виде ступенчатой функции, поступающий на исследуемый частотный преобразователь, в котором начинает протекать переходной процесс по амплитуде и частоте (диаграмма а) . Врейя устанрвления частоты t , время установления амплитуды t,причем Б общем случае y а диаграмме а показан пример, когда t, . Импульс в с выхода узла 5 управленйя откруваё.т сдвигающий регистр 6 по второму входу для прохождения импульсов с периодом с выхода делителя 7. Сигнал с Е-выхода сдвигающего регистра 6 запускает один из ждущих мультивибраторов 3, который генерирует одиночный импульс г длительностью, равной периоду установившейся частоты fg (диаграмма г) . . Следующие (+1,... импульсы с выходов сдвигающего регистра 6 последовательно запускают соответствующие ждущие мультивибраторы 3, которые генерируют одиночные импульсы длительностью,равной периоду установившейся частоты fg (диаграммы е,з,к) Ш СДВИГОМртносительно друг друга на величину Tg ... - На время длительности Т импульсов с выходов ждущих мультивибраторов 3 (диаграммы г,е,з,к) открываются соответствующие ключи для прохождения выходного сигнала с исследуемого частотного преобразователя. Таким образом, из выходного сигнала; исследуемого преобразователя (фиг.2а) последовательно берутся выборки длительностью Tg со сдвигом на время , которые записываются в непрерывную реализацию (или в кольцо) в узлах 2 записи (диаграммы д,ж,и,л). Сдвигающий регистр б работает в одном направлении, т.е. после появления к-го импульса с выхода делителя 7 он не перехрдит в начальное состояние, а Остаётся в конечном состоянии, второй вход для поотупления импульсов с выхода делителя 7. . Таким образом, в узлах записи запоминается записанная непрерывная реализация последовательных выборок сигнала длительностью Т . Как видно на диаграммах д,ж,и,л, каждая из непрерывных реализаций отличается от другой или наличием фазовых скачков амплитуды (диаграммы д,и), или искажением формы колебаний (диаграмма ж). Если восстановить колебание частоты из точки « tyg в сторону начала переходного процесса (на диаграмме а восстановленное колебание показано пунктиром) , то в точках tj,t (диаграмма а) наблюдают разности амплитуд восстановленного и реального колебаний. Участки колебаний и записываются в узлах записи в кольцо или непрерывную реализацию, при этом разности амплитуд колебаний являются источниками фазовых скачков ам. плитуды в точках соединения (диаграм мы д, ж) . Возникает ситуация, когда фазовые скачки амплитуды не наблюдаются, вследствие равенства нулю разности амплитуд восстановленного и реального колебаний (диаграмма а,точка t В этом случае осциллограмма записанного в .кольцо или непрерывную реализацию колебания близка к форме коле. баний частоты f. , но отличается от последней искаженной формой (диаграм ма ж) . Реализация надиаграмме л свободна от перечисленных искажений,т.е. фактически повторяет установившийся процесс с частотой fg (сравнение с диаграммой а на участке псэсле време уа Ч)После полной записи в непрерывную реализацию выборок сигнала, по Зс1Д нему Лронту импульса в, от блока 5 управления блок 4 опроса подключает выход первого узла 2 записи к ана лизатору 9 спектра. Длительность импульса в должна быть больше времени полной записи выборок сигналов в кольцо или непрерывную реализацию. Информационный параметр спектра исследуемой непрерывной реализации 5„ поступает на узел 10 сравнения где сравнивается с информационным параметром спектра установившейся частоты S Информационный параметр Sg получается непосредственно в результате спектрального анализа сигнала от источника частота f анализатором 9 спектра, последующей записи результата анализа в дополнительном узле записи (не показан) и подачи результата записи на вход уз,ла 10 сравнения в виде информационно параметра 5 , а также каким-либо другим известным методом. . Результат сравнения с выхода уз- ла 10 сравнения, имешчего релейную характеристику, содержит два логических сосЧ-бяния Да или Нет. Состоянию Да соответствует удовлетворительное сравнение величин S и Sg , состоянию Нет - неудовлетворительное сравнение. После появления логического состояния Нет на выходе узла 10 сравнения узел 4 опроса подключает следующий узел записи ко входу анализатора 9 спектра и операция сравнения повторяется. Таким образом, «-узел 4 опроса подключает последовательно все узлы записи ко входу анализатора спектра до тех пор, пока в результате сравнения не появится состояние Да. После этого процесс измерения прек)ащается. Счетчик 11 просчитывает число логических состояний Нет(,с) с выхода узла 10 сравнения. После появления логического состояния Да в счетчике 11 остается записанным число. Поскольку величина дискретного сдвига между импульсами на диаграммных г,е,з,к выбрана равной Тд, , чйслу() I записанному в счетчике 11, dooTsetcTByeT Т fU/f, . Это время равно интервалу между С-ым импульсом и импульсом с выхода сдвигающего регистра 6. С учетом времени задержки t время полного переходного процесса запишется в виде . . Поскольку время t находится в линейной зависимости от числа /и. , записанного в счетчике 11, его шкгшу градуируют непосредственно в значениях времени переходного процесса. Формула изобретения Устройство для измерения времени переходных процессов, содержащее блок управления, выходы которого соединены со входами регистра и блока опроса, к-узлов записи, счетчик,генератор, . со едиНёНный со входом делителя, узел сравнения, отличающеес я Тем, что с целью повышения точности измерения времени полного переходного процесса в него введены k-ключей и к-ждущих мультивибраторов, анализатор спектра, причем вход устройства через к-параллельных цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных ключа и узла записи, подклкзчены к блоку опроса, который подключен через анализатор спектра к узлу сравнения, два выхода которого подключены к счетчику, причем один из них подключен к блоку опроса, а выход делителя соединен зо входом регистра, подключенного через

к-яадущиз мультивибраторов с соответствукюими входafw ключей.

Источники информации/ принятые во внимание при экспертизе

781753

8

1.Авторское свидетельство СССР №409147, кл. G 01 R 28/02, 1972.

2.Авторское свидетельстро СССР 531134, кл, G 05 В 23/02, 1974 (прототип).

Фие.1

9 I

Ф1п.1л I

A ZXZZX

Фиг. If Т