Способ измерения инфранизкой частоты синусоидального сигнала Советский патент 1982 года по МПК G01R23/00 

I. . ,- . Изобретение относится к измерительной технике и предназначено дш измерения частоты синусоидального сигнала за время, меньшее периода измеряемого сигнала. Известен способ измерения частот синусоидального сигнала, заключающийся 8 одновременном измерении ис следуемого сигнала и его второй производной и извлечение квадратног корня из отношения отсчета второй прризводной к отсчету исследуемого сигнала 111. Недостатком этого способа является использование второй производ ной, что приводит к значительным техническим трудностям при измере нии час.тоты инфранизкочастотного сигнала с высокой точностью. Цель изобретения - повышение то ности измерения. Цель достигается тем, что в .спо бе измерения инфранизкой частоты синусоидального сигнала, заключающемся а одновременном снятии отсчетов входного Сигнала и его производной, извлечении квадратного корня из отношения полученных отсчетов, одновременное снятие, отсчетов первой производной и входного сигнала производят дважды с интервалом, равным менее четверти периода, затем возводят в квадрат полученные отсчеты и определяют отношение разности квадратов отсчетов производных к разности квадратов отсчетов входного сигнала. Способ измерения частоты синусоидального сигнала основан на том, что входной сигнал описывается следующей математической зависимостью: а A siniut (1) Первая производная по времени входного исследуемого сигнала имеет следующий вид: Y u)Amcoskjjt (2) 9 Далее образуем сумму вида « fvMi гх ft .,. UJ АЬ. U t -CO: - Ojt) А . ГП Известно, что выражение (sin uut+cos a)t) 1 тождественно равно единице. Следовательно, для первого и второго одновременного измерения производной и исследуемого сигнала можно записать следующую систему-уравнений; Преобразуем систему уравнений (5), вычтя из первого уравнения вто рое (fW 4Mi-N|J 0. IM и Y1, - значения исследуемого сигнала и его производной, снятые при пе вом измерении, Yt) и Y rj - значения исследуемого сигнала и его про изводной , снятые при втором измерении. Уравнение (6) содеожит четыое измеоенных величины, снятые пои пеоврм и втооом измерении и одну неизвестную величину uJ. Решая урав нение (6) относительно неизвестной , получим Выражение (7) позволяет определить частоту, не прибегая к опреде лению второй производной. Так как для определения частоты необходимо знать два значения сигнала и два . значения первой производной, точность измерения повышается из-за того, что значение первой производ ной значительно больше, чем значе ние второй производной для инф{эан кочастотных сигналов. Кроме того влияние высокочастотных помех зна чительно меньше сказывается при о ределении первой производной, чем при определении второй производно инфранизкочастотного сигнала. 4 На чертеже приведена блок-схема устройства ля реализации предлагав- мого способа. Схема содержит устройство управлёния 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, генератор опорной частоты 3, ключ 4 , арифметико-логическое устройство 5, счетчик 6, устройство индикации 7. Устройство работает следующим образом. Измеряемый сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 2, к-оторый преобразует входной сигнал в цифровой код. В начале процесса измерения (момент времени t-) цифровой код из АЦП 2 вводится в арифметико-логическое устройство 5 и далее, значение кода У там хранится. Одновременно происходит подключение ключом входа счетчика 6 к выходу генератора 3- Счетчик 6 подсчитывает импульсы генератора 3, пока код АЦП 2 не изменится на одну дискрету, далее по команде устройства управления 1 результат подсчета заносится в арифметико-логическое устройство 5 и хранится там. Затем по команде устройства управления 1 арифметико-логическое устройство 3 производит пересчет времени изменения входного сигнала на одну дискрету АЦП-2, измеренного счетчиком 6 значение производной У, которое поступает в память и хранится в арифметико-логическом устройстве. Лалее через интервал времени ( ) сТх задаваемый устройством управления 1, процесс посторяется. При этом сравниваются вновь полученные значения Ул и значения времени, измеренного счетчиком 6 с предыду- , щими результатами измерений, хранящимися в арифметико-логическом устройстве 5. В том случае, если они Не равнь, арифметико-логическое устройство 5 производит вычисление второго значения производной УГ, , а затем определяет частоту по формуле (7). Если коды АЦП 2 или значения на выходе счетчика 6 для первого и второго измерения совпадают , то последние значения кода АЦП 2 и счетчика 6 стираются из памяти арифметико-логического устройства 3 и производится новое измерение этих параметров через второй интервал времени, задаваемый устройством управления 1, не равный перво-v му интервалу времени, задаваемому этим же устройством. Предлагаемый способ измерения ин франизкой частоты позволяет существенно увеличить точность измерения за счет исключения измерений второй производной, что, в свою очеред приводит к уменьшению влияния высок частотных помех и к снижению требований к отдельным узлам прибора, обусловленное тем, что необходимо измерять значения только первой про изводной, величина которой много больше величины второй производной для инфрзнизкочастотных сигналов. Формула изобретения Способ измерения инфранизкой частоты синусоидального сигнала. 51и заключающийся в одновременном снятии отсчетов входного сигнала и его производной, извлечение квадратного корня из отношения полученных отсчетов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, одновременное снятие отсче;тов первой производной и входного сигнала производят дважды с интервалом, равным менее четверти периода, затем возводят в квадрат полученные отсчеты и определяют отношение разности квадратов отсчетов производных к Разности квадратов отсчетов входного сигнала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР tf , кл. G 01 R 23/00, 1972.