Устройство для определения частотных характеристик Советский патент 1981 года по МПК G05B23/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Изобретение относится к технике экспериментального определения част ных характеристик элементов систем автоматического регулирования, в частности частотных характеристик стабилизированных источников питани и потребителей постоянного тока, используемых в системах управления, электроприводах, радиоэлектронных устройствах и т.д., может быть при,м нено при разработке и наладке систем электропитания, содержащих сложные р гелируемые Источники, и потребители. По основному авт.св. № 332442 известно устройство для измерения и lмитaнcныx частотных характеристик источников питания и потребителей, содержащее управляющую нагрузку, под ключенную через измерительные шунты параллельно источнику питания и потребителю, генератор низких частрт, соединенный с управляемой нагрузко и компенсационный измерительный блок два масштабных блока, два 4ильтрующих блока и переключатель, подвижный контакт которого связан с общей шиной первый неподвижный контакт подключен к зажимам шунта и источникам питания, а второй - к общим зажимам шунта и потребителя, причем входы компенсационного измерительного блока через соответствующие масштабные и фильтрующие блоки подсоединены к соответствуЮ1цим зажимам управляемой нагрузки П. Недостатком этого устройства является большая длительность и трудоемкость измерения, вызванная необходимостью вручную компенсировать разность амплитуд и фазовый сдвиг входного и выходного сигналов исследуемого объекта. Поэтому при ограниченном времени снятия ЧХ это устройство не обеспечивает достаточно высокой точности. Большое число аналоговых элементов (блок компенсации амплитуды, фазовращатель и др.) приводят к ухудшению точности устройства и снижают его динамический диапазон. Цель изобретения - снижение времени и повышение точности измерений. Постазленная цель достигается тем, что третий вход компенсационного измерительного блока подключен ко второму выходу генератора низкой частоты четвертый вход - к третьему выходу генератору низкой частоты, причем ком пенсационный измерительный блок содержит блок отсчета времени и после;. довательно соединенные первый блок перемножения, первый преобразователь первый блок совпадения, первый счетчик и вычислительный блок, а также последовательно соединенные второй блок перемножения, второй преобразователь, второй блок совпадения, второй -счетчик, и, кроме того, последовательно соединенные третий блок перемножения, третий преобразователь третий блок совпадения, третий счетчик и, последовательно соединенные, четвертый блок перемножения, четвертый преобразователь, четвертый блок совпадения и четвертый счетчик, первый вход первого блока перемножения подключен к первому входу второго бл ка перемножения и первому входу компенсационного измерительного блока, первый вход третьего блока умножения подсоединен к первому входу четвертого блока умножения и второму входу компенсационного измерительного блока, второй вход первого блока умножения подключен ко второму входу четвертого блока умножения, первому входу блока отсчета времени и третьему входу компенсационного измерительного блока, второй вход второго блока умножения подсоединен ко второму входу третьего блока умножения, второ му входу блока отсчета времени и четвертому входу компенсационного измери тельного блока, вторые входы первого второго, третьего и четвертого блоков совпадения подключены к выходу блока отсчета времени и второму входу вычис лительного блока, вторые входа первого, второго, третьего и четвертого счетчиков соединены между собой и подключены к выходу вычислительного блока, подсоединенного третьим входом к ВЫХОДУ второго , четвертым входом - к выходу третьего счетчика, а пятым ВХОДОМ - к выходу третьего счетчика. На чертеже представлена блок-схеа устройства. Источник 1 питания, потребитель 2, блок 3 управляемой нагрузки, двухфазный генератор 4 низких частот, шунты 5, сдвоенный переключатель 6, фильтруюц91е блоки 7 масштабные блоки 8, компенсационный измерительный блок 9, блоки 10 перемножения, реверсивные преобразователи 11 напряжения в частоту импульсов, блоки 12 совпадения реверсивные счетчики 13. Кроме того, устройство содержит также блок 14 отсчета времени и вычислительный блок. Сигнал от генератора 4 подается на блок 3 управляемой нагрузки, изменение проводимости которой по гармоническому закону вызывает соответствующие изменения токов и напряжений в системе электропитания. Измеряемые величины - напряжение и ток, определяе1 1Й падением напряжения на одном из шунтов 5, подаются на фильтруюидай блок 7, где происходит отделение постоянных составляющих и высокочастотных помех, на масштабный блок 8, где изменяется амплитуда сигналов до уровня, удобного для измерения и, затем, на входы блоков перемножения. В зависимости от положения переключателя 6 измеряется частотная характеристика (ЧХ) либо источника 1 питания, либо потребителя 2. Если на входах блоков перейножения сигнал имеет вид Q а)--А 51И Сиу t-ир) и, а где ttl - частота сигнала ГСК. n.(t) - высшие гармоники и помехи, то на выходе первого блока перемножения b,(t))siHoyt- -2 cos20)0094 Bin2u;t .иа) а второго ka)aU)costyi --- 2 &1И-2-coe2( twico V + и U). где A и P-f соответственно амшштуда начальная фаза колебаний напряжения на источнике питания или потребителе. Преобразователь I1 напряжения в астоту совместно с реверсивным счетиком 13 осуществляет аналбго-цифровое преобразование сигнала с одновре менным интегрированием. Интегрирован начинается при появлении на вторых входах схем 12 совпадения,.подключен ных к выходу блока 14 отсчета време ни, разрешающего сигнала. При приход на блок 14 сигнала от оператора о на чале измерения начинается отсчет времени измерения. ; Синхронизирующий , поступающий с шин генератора 4, обеспечивает кратность времени измерения пер оду испытательного сигнала, что снижает влияш1е внешних гармоник и случайных помех на точность измерения. После окончания установленного времени измерения, с выхода блока 14 отсчета времени поступает запрещающи сигнал на схемы 12 совпадения, в результате чего поступление импульсов в счетчики 13 прекращается. Т.е. прекращается интегрирование. Числа в счетчиках 13 пропорциональны средним значениям выходных напряжений блоков перемножения b(t), b2(t).ba(t), b( и соответственно равны .COB4 , oL,,in cL KA cosMa Ад . где Ал. соответственно амплитуда и начальная фаза колебаний тока источника питания или потребителя, k - коэффициент пропорщю.нальности, общий для всех каналов. Одновременно тот же сигнал с блока 14 поступает в микропроцессор 15,.который по заложенной в него программе пересчитывает числа счетчиков в значения логарифмического модуля и -аргумента частотной функции, соответствен но L-.(d,.dJ)-eg(), . ч arcA:g- (ot /dl,) -a cig CdlaAi) и выдает соответствующие значения на индикатор. Одновременно он выдает сигнал, устанавливающий счетчики 13 в нулевые, положения. За счет совмещения операции аналого-цифрового преобразования и интегрирования удается весьма простыми средствами повысить точность и расширить динамический диапазон устройства, что, в свою очередь, позволяет упростить конструкцию фильтрующи И масштабных блоков, повысив теЧ1 самым их точность. Обеспечение интегрирования за время, кратное периоду испытательного сигнала, позволяет, в соответствии с теорией оптимальной фильтрации, обеспечить при задание погрешности минимальное измерения в условиях аддитивной помехи в виде белого шума и полностью устранить влияние высших гармоник и|:;пытательного сигнала. Формула изобретения Устройство для определения частотных характеристик по авт.св. № 332442, отличающееся тем, что, с целью снижения времени и повышения точности измерений, третий вход кому пенсационного измерительного блока подключен ко второму выходу генератора низкой частоты, четвертый вход, к третьему выходу генератора низкой частоты, причем компенсационный измерительный блок содержит блок отсчета времени и последовательно соединенные первый блок перемножения, первый преобразователь, первьй блок совпадения, первый счетчик и вычислительный блок, а также последовательно соединенные второй блок п емножения, второй преобразователь, второй блок совпадения, второй счетчик и, кроме того, последовательно соединенные третий блок перемножения, третий преобразователь, третий блок совпадения, третий счетчик и, последовательно соединенные, четвертый блок перемножения, четвертый преобразователь, четвертый блок совпадения и четвертый счетчик, первый вход первого блока перемножения подключен х первому входу второго блока перемножения и первому входу компенсационного измерительного блока, первый вход третьего блока умножения подсоединен к первому Входу четвертого блока множения и второму входу компенсационного измерительного блока, второй вход первого блока умножения подключен ко второму входу четвертого блока умножения, первому входу блока отсчета времени и третьеггу вход компенсационного измерительного блока,, торой вход второго блока умножения одсоединен ко второму входу третьего лока умножения, второму входу блока тсчета времени и четвертому входу

компенсадионного измерительного блока,, вторые входы первого, второго, третьего и четвертого блоков совпадения подщиочены к выходу блока отсчета времени и второму входу вычис- . лительмого блока, вторые входы перво го, второго, третьего и четвертого счетчиков соединены меязду собой и подключены к выходу вычислительного

642508

блока, подсоединенного третьим входом к выходу второго счетчика, четвертым входом - к выходу третьего счетчика, а пятым входом - к выходу 5 третьего счетчика.

Источни информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 332442, кл. G 05 В 23/02, 1970.