Устройство для измерения переход-НыХ пРОцЕССОВ B АНАлОгО-чАСТОТНыХпРЕОбРАзОВАТЕляХ Советский патент 1981 года по МПК G01R29/33 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗЛАЕРЕНИЯ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОиЁССОВ 6 А НА ЛОГО-ЧАСТОТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ

Изобретение относится к радиотехни«ческим измерениям и монсет быть, испопьэсвано для исследсвания динамических свойств широкого класса устройств с . аналого-частотным преобразованием, например измерительных частотных преобра- зсюателей. По основному авт. св. № 696392 иэвестно устройство для измерения переходных процессов в аналого-частотных преобразсжателях, содержащее блок управления, блок задания входного сигнала, пе вый и второй счетчики импульсов, элемент задержки , блок индикации и элемент И. Устройство позволяет опре делить форму переходного процесса устанселения частоты ij, Однаков известном устройстве методика вьгчислениявремени переходного процесса трудой ка при любом характере переходного процесса, так как основана на аналитическом преобразсвании нереальногомасштаба вр&мени результирующей осциллограммы в реальный по приближенной формуле. Цель изобретения - снижение трудоемкости измерительного процесса путем калибровки результата измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения времени переходных процессов в аналого-частотных преобразсюателяк, содержащее блок управления, первый выход которого соединен со входом блока задания вхолного сигнала, выход которого соедин нен с первой входной клеммой устройства, первый и второй счетчики вмпулы сов, первые входы которых подключены соответственно ко второму и третьалу « выходам блока управления, пе|жый выход первого счетчика импульсов и выход второго счетчика импупьссв coeдI нены соответстеенно с первым и вторым входами блока управления, второй выхоа первого счетчика импульсов соединен с третьим входом блока управления, а также элемент задержки в блок индикаиии, элемент И, первый вход которого соединен со второй входной клеммой устройства, второй вход эпементд И соеди- нен через элемент задержки с выходом блока задания входного сигнапа и со вторыми входами первого и второго сче-гаиков, а выходы элемента И соединены с четвертым входом блока управления, причем выход второго счетчика соединен со входом блока индикации, введены третий счетчик импульсов и измеритель длительности, причем вход измерителя длительности соединен с выходом бпо-« ка управления, второй вход измерителя длительности соединен со вторым выходом блока задания входного сигнапа, который также соединен со вторым входом третьего счетчика, первый вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, а выход третьего счетчика соединен с блоком индикации.

Введение в известное устройство третьего счетчика и измерителя длительности дает возможность калибровать горизонтальную развертку результирующей осциллограммы в реальном масштабе времени, что, Б свою очередь, позволяет более точно и с меньшими затратами, не прибегая к приближенным аналитическим вычислениям, определять время переходного процесса.

На фиг. 1 -.представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - диаграммы, поясняющие принцип работы устройства; на фиг. 4 результат измерения (результирующая осциллограммы с импульссм калиброзки) времени переходного процесса.

Предлагаемое устройство содержит бло 1 управления, блок 2 задания входного сигнала, первый и второй счетчики 3 и 4 импульсов, элемент 5 задержки, блок 6 индикации, элемент И 7, входная 8 и выходная 9 клеммы - предлагаемого устройства. Нафиг. 1 показано такжевьтолнени блока 2 задания входного сигнала на элементе 1О задания сдвига входного сиг нала и элементе 11 задержки и блока 1 управления на ди})ференцирующей цепи 12 и элементах И 13 к 14. Кроме того, предлагаемое , - устройство содержит измеритель 15 длительности и третий счетчик 16 импульсов.

Устройство работает следующим образом/.

В исходном состоянии, после подачи напряжения питания, элемент И 7 закрыт по второму входу импульсом ж с выхода элемента 5 задержки для импульсов исcn&Tjy&toti частоты cii поступающих на его первый вход (клемма 8). Первый

Счетчик 3 импульсов обнулен и открыт ;для импульсе с выхода элемента И 13. Элемент И 13 открыт для импульсов с выхода ди})ференцирующей цепи 12. Вто-. рой счетчик 4 импульсов обнулен и от крыт для импульсов с третьего выхода элемента И 14. Этемент И 14 закрыт для импульсов с выхода дифференцирующей цепи 12 по второму входу сигналом совтороговыходавторогосчетчика 3импульсов. Зпемент 10 задания сдвига вход наго сигнапа ждет первого запускающего импульса с выхода дифференцирующей цепи 12. Этот же импульс обнуляет измеритель 15 дпитегтьности. Третий счетчик 16 импульсов обнулен и закрыт для импульсов с выхода второго счетчика 4 сигналом со второго выхода блока задания входного сигнала.

При подаче напряжения питания на исследуемый аналого-частотный преобразова - тёль (не показано) на его выходе генерируются импульсы . частоты (диаг рамма а на фиг. 2 ), которые поступа

5 ЮТ на входную клемму 8 предлагаемого устройства. Выходная клемма 9 устройства подключена к входным клеммам исследуемого аналого-частотного преобразователя. На вход исследуемого преобразователя поступает напряжение, периодически изменяющееся скачкообразно и имеющее два уровня - единичный и нулевой. Нулевому уровню соответствует частота f , едиЕшчному - ,- (диаграмма г на фиг. 2).

В момент подачи питающего напряжения запускается элемент 5задержки. Длительность импульса элемента 5 задержки выбирается исходя из времени установления измерителя в исходное состояние пос0 ле включения напряжения питания, причем длительность импульса этого элемента задержки должна быть больше . обратного переходного процесса перехода от частоты д к (диаграмма г на фиг. 2).

5 По окончании имаульса с выхода эле.мента 5 задержки (диаграмма ж на фиг. 2) открывается элемент И 7, при. этом импульсы исследуемой частоты U поступают через него на дифференцирую-

0 Шую цепь 12.

Первый дифференцированный импульс (диаграмма б на фиг. 2) запускает элемент задания сдвига входного сигнала, который представляет собой кипп-реле

5 с циклически изменяющейся длительностью импульсов .

№лпульс максимальной длительности на выходе блока 2 задания сдвига входного сигнала соответствует первому никпу измерения и имеет длительность, крат ную целому числу периоде исследуемой частоты , что обеспечивает синхронизацию начала переходного процесса с фро том одного из импульсов исследуемой ча тоты, например с передним фронтом (диаграмма а на фиг. 2). Со второго выхода блока 2 задания входного сигнала импульс максимальной длительности поступает на вторые входы измерителя 15 длительности и счетчика 16. Передний фронт этого импульса откр вает счетчик 16 для считывания импульсов g с выхода второго счетчика 4. Задний фронт этого имйульсазапускает гомеритель 15 гетительности синхронно с началом переходного процесса. Л - ый ди})ференцирсжанный импульс, например первый, последующий за запуском- (диаграмма б на фиг. 2), останавливает измеритель 15 длительности. В результате измеряется время между началом переходного процесса и одним из положительных дифференцированных импул СОВ, например, между началом переходного процесса и первым ди})ференцирован ным импульсом (диаграмма з на фиг.2). Задним фронтом импзгльса с элемента Ю сдвига входного сигнала (диаграмма в на фиг. 2) запускается элетлент 11 задержки , который представляет собой кипп реле с постоянной дтгательностью импульсов, генерирующий импульс определенной длительности (диаграмма г на фиг. 2 и продолжение-диаграмма г на фиг; З). Этот импульс коммутирует напряжение на входе исследуемого аналого-часто ного преобразователя, в результате чего изменяется выходная частота последнего (диаграмма а на фиг. 2). С выхода ди{)ференцирующей цепи 12 продт1|)ференцированные импульсы (диаграмма 2 на фиг.2,продолжение - диаграмма б на фиг. 3) поступают через элемент И 13 на первый . счетчик 3 импульсов и через элемент И 14 на второй счетчик импульсов, при этом счетчик 3 импульсов считает только положительные импульсы, а счетчик 4 импульсов - положительные и отрицательные . В исходном положении элемент И 13 открыт по обоим входам, элемент И 14 закрыт выходным сигналом счетчика 3 импульсов. Дв|)фвренцированные импульсы с выход Дифференцирующей цепи 12 поступают на счетчик 3 импульсов, который просчитывает Г)-число положительных импульсов (например р-З) после чего запирает элемент И 13 н открывает элемент И 14. , Первые отрицательный и положительный импульсы (диаграмма п на фиг. 2 и диап рамма л на фиг. З) регистрируются на счетчике 4 импупьссю, который затем запирает элемент И 14. С выхода счетчика 4 импульсов на блок 6 индикации поступает импульс 6 длительность которого равна интервалу времени между отрицательным и положительным продифференшфсюанными импульсами (диаграмма л на фиг. 2 и диаграмма л на фиг. З). №/пульс е имеет нормярованную амплитуду, которая преобразуется в блоке 6 индикации в импульсы пилообразного напряжения (диаграмма м на фиг. 2 и диаграмма м на фиг. 3). Общая картина переходного процесса, регистрируемая блоком индикации, показана на фиг. 4 ( tj - время переходного процесса, Т, - модулированный период). Первый цикл измерения заканчивается по окончании iимпульса г, по заднему фронту которого запускается элемент 5 задержки, генерирующий импульс W Сбрасываются в исходное состояние счетчики 3 и 4 импульсов, и начинается обратный переходной процесс в исследуемом ана- лого-частотном преобразователе. После установления на выходе исследуемого аналого-частотного преобразователя начальной частоты $ начинается следующий цикл измерения, который протекает аналогично, Однако в последук щих циклах измерения изменяется длительность задающего импульса в элемента 1 ОзаДания сдвига входного сигнала. Эта длительность изменяется циклически с дискре-рностью Т , в результате чего импульс «Г проходит весь участок переходного про- цесса, изменяя свою длительность. В предлагаемом устройстве нереалЕгный масштаб времени калиб уется имггульсом с выхода счетчика 16, который открывается передним фронтом импульса аксимальной длительности со второго ыхода блока задания входного скг ала и просчитывает импульсы с выхода четчика 4 импульсов. Период частоты делится на m раз, при этом вапвина дискретного изменения длительнсон импульса на выходе элемента 1О заания сдвига входного сигнала равна /V T-t 4 1 7 На участке переходного процесса период Т,, частоты модулируется переходной функцией (диаграмма а на фиг. 2 и диаграмма а на фиг. З). Время, равное сумме нескольких первых модулированных периодов Т , считыв ется относительно начала переходного процесса и фиксируется иамерителетл 15 дпительности. На диаграмме з (фиг. 2) показано считывание первого модулированногр периода Тц . По окончании этого периода появляется следующий импульс исследуемой последовательности О, В нереальном масштабе времени на результирующей осциллограмме импульс, соответствующий окончанию измеренного периода Т , поя ляется через m импульсов, причем моме появления импульса, соответствующего окончанию измеренногоТц/( , фиксируется на результирующей осциллограмме импуль сом калибровки X . Третий счетчик 16 импульсов считывает m импульссв с выхода второго счетчика 4 и по окончании счета формирует импульс калибровки подмешивая его к импульсам результирующей осшшлограммы (фиг. 4). Интервал времени в реальном .масшта бе времени между началом переходного процесса и импульсом калибровки высвечивается на индикационном табло измерителя 15 длительности (диаграмма з на фиг. 2 и диаграмма з на фиг. 3). Дальнейшие измерения сводятся к сов мещению сетки Экрана осциллографа с импульсом калибровки относительно начал переходного процесса,--установлению цены деления горизонтальной развертки и опре лению времени окончания переходного про цесса на любом потенциальном уровне. Для сравнения покажем методику расч та времени переходного процесса в иэвестноМ устройстве. В и естном устройстве расчет време переходного процесса-t производится по 11р)1ближеиной формуле в(т-вгде 2 нижняя и верхняя частоты исследуемого аналого-част ного преобразователя; 8 9 Tj - время , соответствующее величине дискретного изменения длительности им пуль са на выходе блока задания сдвига входного сигнала число импульсов на участке изменения амплитуды на фиг. -1 . Приведенная формула справедлива для линейных участков переходного процесса, а для произвольной формы переходно- о процесса предполагает кусочно-линейную аппроксимацию с последующим суммированием результатов, что 5юляется довольно трудоемким процессом. Кроме того, появляются естественные расчетные погрешности, связанные с неточностью аппроксимации. Таким образом, предлагаемое устройство по оляет .значительно снизить трудоемкость измерения времени переходных процессов в аналого-частотных преобразователях при контроле динамических параметров как в процессе исследсжания преобразсжателей, так и в процессе их произ- вбг.ства. Формула изобретения Устройство для измерения переходных процессе в аналого-частотных преобразовеь тепях по авт. св. № 696392, отличающееся тем, что, с целью снижения трудоемкости измерительного процесса путем калибровки результата иет ерения, в него введены третий счетчик импульсов и измеритель длительности, причем вход измерителя длительности соединен с выходом блока управления, второй вход изме- : рителя длительности соединен со вторым выходом блока задания входного сигнала, который также соединен со вторым входом третьего счетчика, первый вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов, а выход третьего счетчика импульсов соединен с блоком индикации. Источники ин})ормации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 696392, по заявке Ns 2479291/18-21, 25.О4.77.

rt

J«w

iti nynbc „ KawSffofHv

Фиг A