Устройство для измерения времени переходных процессов Советский патент 1982 года по МПК G01R29/02 G05B23/02 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

I

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля динамических параметров управляемых автогенераторных систем.

Известен измеритель времени переходного процесса, содержащий ключ, счетчик, устройство индикации, устройство регулируемой задержки и формирователь мерных интервалов времени. Измеритель позволяет восстанавливать функцию переходного процесса

Однако при измерении быстродействия коротких переходных процессов ошибка измерения может быть существенной. Это объясняется тем, что переходная функция восстанавливается по результатам нескольких последовательных измерений путем измерений частоты импульсов.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения времени переходного процесса, содержа- .

щее коммутатор, четыре блока сравнения , блок управления, цифровой измеритель времени и генератор тактовых импульсов, подключенный ко входу Пуск цифрового измерителя времени, вход Стоп которого соединен с выходом блока управления 2.

Однако известное устройство имеет низкое быстродействие обработки информационной импульсной последовательности, так как получение информационной точки происходит путем подсчета импульсной исследуемой частоты реверсивными счетчиками до переполнения.

Цель изобретения - повышение точности измерения при контроле быстрых переходных процессов.

Эта цель достигается тем, что, в устройство для измерения времени переходных процессов, содержащее коммутатор, четыре блока сравнения, блок управления, цифровой измеритель времени и генератор тактовых импульCOB, подключенный к входу Пуск цифрового измерителя времени, вход Стоп которого соединен с выходом блока управления, дополнительно введены четыре преобразователя период-код, два элемента ИЛИ и триггер причем первый и второй выходы коммутатора через первые и вторые преобразователи период-код и блоки сравне ния подключены соответственно к первому и второму входам первого элемента ИЛИ, третий и четвертый выходы коммутатора через третьи и четвертые преобразователи период-код и блоки сравнения подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены соответственно к первому и второму входам триггера, выходы которого подклю чены к коммутатору, а один из выходов триггера подключен ко входу блока управления, второй вход которо го соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, второй вход которого подключен к входу исследуемого устройства. На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства, поясняющие принцип измерения времени переходных процессов. Устрой,ство для измерения времени переходных процессов содержит коммутатор 1, подключенный к выходу источника исследуемой частоты. Первый, второй, третий и четвертый преобра зователи 2-5 период-код подключены к выходам коммутатора 1 и предназначены для преобразования в двоичный код периодов исследуемой частоты. Первый, второй, третий и четвертый блоки сравнения подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому преобразователям 2-5 период-код и предназначены для сравнения кодов, поступающих с выходов преобразователей 2-5 с кодами, предварительно заложенными в них путем подключения соответствующих выходов каждого из преобразователей 2-5 к входам блоков 6-9. Причем преобразователи и 5 подключены к блокам 8 и 9 сравнения инвертирующими выходами. Элемент 10 ИЛИ входами подключен, к выходам блока 6 и 7 сравнения, элемент 11 ИЛИ подключен входами к выходам блоков 8 и 9 сравнения 9 4 Триггер 12 первым и вторым входами подключен к выходам элемента 10 и 11 ИЛИ. Информационный вход блока 13 управления подключен к неинвертирующему выходу триггера 12. Вход Стоп цифрового измерителя 1 времени соединен с выходом блока 13 управления. Выход генератора 15 тактовых импульсов подключен к входу Пуск цифрового измерителя 1 времени и к управляющему входу блока 13 управления. Кроме того, выход генератора 15 тактовых импульсов подключен к входу источника исследуемых переходных процессов. Коммутатор 1 выполнен в виде триггера 16 и четырех ключей 17-20 и блок 13 управления - в виде счетчика 21 и счетчика 22 импульсов с ключом. Устройство работает следующим образом.. В исходном состоянии выходы триггера 16 и 12 находятся в единице, счетчики 21 и 22 обнулены, цифровой измеритель времени остановлен, схема готова к измерению времени переходного процесса после появления тактового импульса с выхода генератора 15 тактовых импульсов. Импульс с выхода генератора 15 вызывает переходный процесс в исследуемом счетчике и в момент начала переходного процесса сигналом с выхода генератора 15 тактовых импульсов запускается цифровой измеритель 1 времени. Импульсы исследуемой частоты непрерывно перебрасывают триггер 16, в результате чего на его выходах появляется непрерывная последовательность импульсов длительностей, равных периодам исследуемой частоты f). Положительный потенциал с неинвертирующего выхода триггера 12 открывает ключи 17 и 18, при этом положительный импульс с выхода (неинвертирующего) триггера 16 через открытый ключ 17 поступает на преобразователь 2 период-код. На выходе последнего появляется код периода исследуемой частоты. Непосредственно перед началом измерений п разрядных выходов преобразователей 2-5 подключаются к блокам. 6-9 сравнения таким образом, чтобы при появлении на выходах преобразователей 2-5 заложенных кодов, на выходах блоков сравнения появились импульсы, сигнализирующие об этом. 5 Пусть сначала измерения пориод частоты f изменяется от минимально значения к максимальному, пусть бло ки 6 и 7 сравнения реагируют на коды периодов Ту + 5 Тц и Ту - 8 Ту соответственно, где Ту - период уст новившейся частоты; Ь требуемая точность измерения уровня установления. Пусть также несколько первых периодов частоты f не достигают уровня Ту -S Ту (фиг.2), В этом случае первый период (положительный импульс) с выхода триггера 16 преоб разуется в код преобразователем 2 и сравнивается блоком 6 сравнения. С появлением очередного импульса на выходе триггера 1б последний перебрасывается и закрывает ключ 17, открывая ключ 18. В течение второго периода частоты f происходит преоб разование в код периода частоты.Ту преобразователем 3 и сравнение блоком 7 сравнения. Если при этом код периода Tj( окажется меньше заложен.ного, измерения продолжаются циклически до тех пор, пока не сработает один из блоков 6 или 7 сра1знения. При этом импульсом с выхода элемент ИЛИ триггер 12 перебрасывается, закрывая ключи 17 и 18 и открывая клю чи 19 и 20. Выходы преобразователей 4 и 5 подключены к блокам 8 и 9 сравнения инвертирующими выходами, следовательно, сравнение происходит в обратном коде. Блоки 8 и 9 сравнения настраиваются на измерение перио - 5 Ту . Код периода, превышаюtu + S TU щий код ГУ +5 ц, в обратном коде всегда меньше кода Ту - S Tui посколь ку от точки 1 до точки 2 (фиг.2) обратный код периода вначале уменьшается, затем увеличивается, и, при достижении точки Ту - 6 Ту один из блоков 8 или 9 сравнения срабатывает перебрасывая через элемент 11 ИЛИ триггер 12 в противоположное состояние. Логика работы преобразователей Ц и S ключей 19 и 20, блоков 8 и 9, элемента 11 аналогична описанной,логике работы преобразователей 2 и 3, блоков 6 и 7, ключей 17 и 18, элемента 10. После переброса триггера 12 процесс измерения продолжается. Таким образом, на выходе триггера 12 имеется импульсный сигнал (фиг.2а1), отражающий в импульсной форме функцию переходного процесса Т (t) на определенных уровнях срабатывания. 68 Положительные и отрицательные фронта импульсов последовательности (фиг.2 а) считываются счетчиком 21. Число, записываемое в счетчике 21 а момент прихода очередного тактового импульса с выхода генератора 15, переписывается в счетчик 22. После этого начинается второе измерение, аналогичное первому. Во втором измерении счетчик 21 по-прежнему считает число фронтов, а счетчик 22 после появления -фронта (i - число, записанное в предыдущем измерении) открывает ключ, при этом импульсы Стоп с выхода ключа (функционально расположенного в счетчике 22) останавливают цифровой измеритель It времени. При этом в нем записано время переходного процесса ty На фиг.2а1 видно, что время tijA отличается от истинного времени tyj т.е. времени вхождения функции T(t) в область допустимых значений. Появляется методическая погрешность измерения, равная по абсолютной величине времени &ty. Для устранения погрешности производятся циклические измерения времени Ту. В первом цикле блоки 6-9 настраиваются на код периода Ту - 5 Ту, во втором цикле - на код периода Ту +S Тц. Форма сигналов на выходе триггера 12, соответствующая этим двум случаям показана на фиг . 2а2 и 2аЗ. Большее время ty ъ равно истинному. Таким образом, по максимальному показанию цифрового измерителя 1 времени судят о времени переходного процесса. Данный измеритель выполнен полностью на логических элементах, достаточно прост в технологическом исполнении, надежен и позволяет проводить автоматические измерения быстрых переходных процессов с повышенной точностью. Устройство может найти ирокое применение в производстве ля контроля динамических параметров ирокого класса частотных датчиков. Повышение точности измерения времени ереходных процессов позволяет более ачественно оценивать динамическую огрешность преобразования параметрастота, что является одной из важейших задач контроля телеметрической ппаратуры быстропротекающих процесов. Формула изобретения Устройство для измерения времени переходных процессов, содержащее ком мутатор, четыре блока сравнения, блок управления, цифровой измеритель времени и генератор тактовых импульсов, подключенный к входу Пуск цифрового измерителя времени, вход Стоп которого соединен с выходом блока управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения при контроле быстрых переходных процессов, в нег введены четыре преобразователя период-код, два элемента ИЛИ и тригге причем первый и второй выходы коммутатора через первые и вторые преобразователи период-код и блоки сравнения подключены соответственно к первому и второму входам первого 88 элемента ИЛИ, третий и четвертый выходы коммутатора через третьи и четвертые преобразователи период-код и блоки сравнения подключены соответственно к первому и второму входам второго элемента ИЛИ, выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены соответственно к первому и второму входам триггера, выходы которого подключены к коммутатору, а один из выходов триггера подключен к входу блока управления, второй вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №608260, кл. Н 03 К 13/гО, 26.11.76. 2.Авторское свидетельство СССР НЗЗПЗ, кл. G 05 В 23/02, 19.03.7.

Ту 375

JAJ

Фиг.И