Способ определения момента сопротивлениячАСТОТ дВуХ пОСлЕдОВАТЕльНОСТЕйиМпульСОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R23/02 

изобретение относится к электроизмерительной технике и автоматике и может быть использовано- при конструировании гпрецизионных нульорганов в динамических цифровых сис темах автоматического измерения и управления, в KCtofiax яспольэу1дгся частотно-импульсные сигналы. Известны устройства, реализуквцие способы определения момента совпаде ния сравниваемых частот при перемене знака непрерывно определяемой разности частоты сравниваемых сигналов 1. Однако такие устройства характеризуются низкой статической и динамической точностью и эффективность использования только на высоких частотах. Наиболее близким к предлагаемому |Является способ измерения момента Ьовпадения частот двух последова. тельностей импульсов, например тэкущей и заданной частот, основанный на измерении периода следования импульсов заданной .частоты и заключе щийся в том, что задерживают импульсы текущей частоты на время, (периоду следования импульсов згшанной частоты, и определяют момент совпадения задержанных и незадержанных импульсов текущей частоты. Способ отличается более высокой точностью и быстродействием, так как сравнение входных частот производят в Каждсж периоде текущей частоты C2J. Однако этот способ позволяет получать высокие метрологические показатели только для медленно и монотонно изменякхцейся текущей частоты в диапазоне изменения частот, при котором приращение периода незначительно. Для учета динамики прнходится расширять один из сравниваемых импульсов, чтобы не пропустить моменты, когда периоды {сравняются. Это снижает точность способа. Особенно низка эффективность применения способа для быстроизменяющегося текущего сигнала в нижней частн диапазона изменения. Приращение периода для Таких сигналов может быть настолько большим, что момент совпадения частот будет потерян и способ теряет работоспособность. Это ограничивает его область применения. Цель изобретения - увеличение точности и расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем что в способе, основанном на определении момента совпадения незадержанных и задержанных на временной ин; тервал, кратный измеренному периоду заданной частоты, импульсов частоты, функционально связанной с текущей, измеряют каждый период текущей час.тоты, фиксируют значения п+1 (где п - порядок наивысшей производной по времени функции изменения текущей частоты) предыдущих периодов текущей частоты и закончившегося перио- , да заданной частоты, формируют п+1 последовательностей импульсов с частотами, обратно пропорциональными зафиксированном значениям периодов с коэффициентом пропорциональности k (k - любое положительное число больше 1),формируют последовательность импульсов текущей частоты, умноженной на коэффициент k,скорректированной в зависимости от величин приращения текущей частоты за предаадущий период и ее производных по времени,и определяемой по ыражению

4V)-«b(Vt --fcn 5t V.WJ,

гке . ) и ufT-(T)

мгновенное значение текущей частоты в середине i-ro периода и ее

/(i)

приращение;

(t) производная

j-го порядка . ..п) текущей частоты по времени в конце i-ro периода; коэффициент пропорциональности ; моменты окон-1

1-(-И чания t-го и (i +1)-го периодов и Т текущей

частоты,

а кратность деления периода заданной

;частоты выбирают равной k.

Сущностью способа является квантование сравниваемых периодов, т.е. деление их на одинаковое количество частеь и сравнение по величине каждо части сравнивае ШЕХ периодов. Поскольку период заданной частоты меняется редко и в процессе сравнения остается неизменным, то его можно шэделить на равное количество частей, например, образуя пропсфциональный

.периоду код путем квантования его частотой, уменьшенной в k раз. Ufa

этом время заяерхсхи в k раз кюньше периода заданной частоты. Период же текущей частоты нельзя делить на

равные части, поскольку он июняется во времени, поэтому меняются во spf

мени и части ее периода. Для получения переменных во времени частей периода текущей частоты производят следующие операции. Измеряют каждый период текущей частоты f(t),например, путем квантования его импульсами

образцовой частоты F, г, получая

код NTT.(t) f-r (t). Ffj , 1Л фиксируют в памяти п+1 предыдущих значений кодов периода .текущей частоты, где п - порядок наивысшей производной по времени текущей частоты. Затем формируют п+1 последовательностей импульсов с частотами следования, обратно пропорциональными зафиксированным кодам периодов текущей частоты с коэффициентом пропорциональности k. Эту операцию производят, например, путем деления образцовой частоты fg kr на коэффициенты деления N -jr (t) . При этом получают

частоты

т (т - fo - -li .NT- IVVV O

ЗД,,)к.(г..;

..)...

соответствующие увеличенным в k раз мгновенным значениям текущей частоты в середине.соответствующего периода. Затем из двух полученных частотных последовательностей импульсов F-j.(T. ) и F-p(T), соответствующих увеличенным в k раз мгновенным значениям текущей частоты в двух предшествующих текущему периодах, формируют последовательность импульсов

AfliliI.±i( TCIi) г i а равную половине увеличенного в k раз приращения мгновенного значения текущей частоты за время предыдущего периода Т . Затем формируют п последовательностей импульсов, частоты которых пропорциональны всем производным по времени текущей частоты. Полученные последовательности импульсов непрегялвно интегрируют на текущем периоде, причем кратность интегрирования выбирают равной порядку производной, которой пропорциональна интегрируемая частота, т.е. частоту, пропорциональную производной j-ro порядка, интегрируют J раз. После этой операции получаются последовательности импульсов с частотами, равными текущим приращениям форми.руемой частоты и пропорциональными всем производным текущей частоты, изменяющимся в функции от времени. Затем производится суммирование

° сформированньэх импульсных последоват пъяостел по зависимости

)

,..,(T,,tHT(:5Li|: .

ti Сформированная частота F-,. (t) преда авляет Ьобой мгновенное значение (в произвольный момент времени t внутри временного ;интервала кущего периода).умноженной в k раз рекущей частоты, скорректированное половиной ее приращения за прошедиий -1-период и текущими прираще|1иями, пропорциональньами всем про зводным текущей частоты по времени и характеризуется малюли динаьшческими погрешностями преобразования и близка по величине в каждый момен времени -к модулирующей функции Ртм Последний член зависимости (1) равен сумме корректирующих сигналов, представляющих собой текущие приращения д (t) формируемой частоты ff(t} и полученных, соответствующим j - кратным интегрированием всех производных, содержащихся в функции изменения . текущей частоты. Это выра жение имеет следующий вид / . AF,( j,,|№(,.,,,., (.чТк1)- -даг5.)- ti K,)..t.f5ii.iV.... Сумма первого и третьего членов в выражении (1) представляет собой частный случай выражения ряда Тейло , ра для функции одной переменной,не прерывной, имеювдвй п производных и переменное приращение аргумента в в .де текущего времени t. Так как Гп+1)-я производная равна нулю, то остаточный член ряда Тейлсра . ; Процесс образования частоты )) с коэффициентом умножения поясняется временными диаграммами на чертеже. Соответствующая ей последователь ность импульсов показана на участке Э . На участке е показана последо вательность импульсов с периодом сл дования т для двух значений заданной частоты f, и f.. На участке t показана последовательность импульс на выходе управляемой линии задержки. Как видно на временных графиках при сравнении на совпадение незадержанного импульёа частоты F- (t) с задержанным на величину t -г, пропуска момента совпадения сравниваемых частот для всего диапазона изменения не происходит, причем ошибка l в определении кюмента совпадения по сравнению с ис.тииньо4 моментом совпадения Aff,o существенно уменьшается по сравнению с известным способом. При увели чении коэффициента умножения k точность возрастает прспорциснально. Таким образом, сравнение уменьшенного в k раз периода заданной частоты с периодом умноженной в k раз текущей частоты, скорректированной по значению приращения за предыдущий пepиoд и производных по времени текущей частоты позволяет сущест венно увеличить,точность способ. ,и расширить область применения для функций изменения текущей частоты по произвольному закону, подчиняющемуся ограничениям для возможности разложения функции в ряд Тейлора. Формула изобретения Способ определения момента сЬвпа ения частот двух последовательностей импульсов, например текущей и заданной, основанный на определении момента совпадения незадержанных и задержанных ка временной интервал, кратный измеренному периоду задан,ной частоты,импульсов частоты,функционально связанной с текущей, о тличающийся тем, что, с целью увеличения точности и расширения области применения, измеряют каждый период текущей частоты, фиксируют значения п+1 (где п - порядок наивысшей производной по времени функции изменения текущей частоты) предыдущих периодов текущей частоты и закончившегося периода заданной частоты, формируют п+1 последовательностей импульсов с частотами, обратно пропорциональными зафиксированным значениям периодов с коэффициентом прюпорциональности k,(где k любое положительное число больше 1), формируют последовательность импульсов текущей частоты, умноженной на коэффициент k, скорректированной в зависимости от величин приращения текущей частоты за предьщущий период и ее производных по времени, и определяемой согласно выражению . FvCr.,,),)t.)tpsf---lff(.. де f(T) и мгновенное значение текущей частоты в середине i-го периода и ее приращение;-производная j-го порядка (...n) текущей частоты по времени в конце i-го периода; -коэффициент пропорциональ-. ности;