Устройство для измерения частоты низкочастотных гармонических сигналов Советский патент 1982 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для измерения частоты низкочастотных гармонических сигналов.

Известно устройство для измерения частоты, содержащее два интегратора, квадраторы, блоки деления и извлечения корня .

Недостатком устройства является относительно низкое быстродействие.

Известно устройство для измерения частоты, содержащее блоки двойного дифференцирования, деления и извлечения корня (2 .

В известном устройстве операция двойного дифференцирования производится с запаздыванием, что приводит к несинхронности напряжений на входах блока деления и снижению динамической точности измерения частоты.

Цель изобретения - повышение динамической точности измерения частоты .

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения частоты низкочастотных гармонических сигналов, содержащее блок двойного дифференцирования и последовательно соединенные блок деления и блок извлечения корня, введены два блока определения модуля, а блок двойного дифференцирования выпол,Q нем в виде последовательно соединенных сумматора и двух интеграторов а также инверторы, причем первый вход сумматора является входом устройства, выход первого интеграJ5 тора через инвертор соединен со вторым входом сумматора выход второго интегратора соединен с третьим входом сумматора и через первый блок определения модуля с первым входом

20 блока деления, второй вход которого через второй блок определения модуля соединен с выходом сумматора.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - эпюры напряжений, действующих на выходах блоков.

У(Гтр6йстро содержит блок 1 двойного дифференцирования включащий сумматор 2, интеграторы 3 и , инвертор 5, блоки 6 и 7 определения модуля, блок 8 деления, блок 9 извлечения корня.

Устройство работает следующим образом.

Анализируемый гармонический сигнал поступает на вход блока 1 двойного дифференцирования, сос тоящего из сумматора 2, интеграторов 3 и j и инвертора 5. Передаточная функция от входа (вход сумматора 2) до выхода (выход интегратора ) запишется в виде

(ру.

РЬ где параметры звена и Т могут быт выбраны в желаемом диапазоне путем настройки коэффициентов усиления бло ков 2j3 и 4 по известным зависимостям. Передаточная функция от входа сумматора. 2 до входа интегратора 3 запишется в виде г(Р)- :|н.21 Трн-Т р где параметр Т зависит от коэффицие тов усиления блоков 2, 3 и . Таким образом, связь между выходом интегратора и выходом сумматора 2 соответствует двойному дифференцированию. Если на выходе интегратора f установились вынужденные колебания Uj (t) с частотой, равной частоте входного сигнала и амплитудой, определяемой амплитудой выходного сигнала Ад и коэффициентом передачи блока (2) на частоте )} ) АоКДи;ЫиШ1, СЗ) то на выходе сумматора 2 напряжение будет меняться .по закону ..... (4) - U2.C-t)-ii; T5AoK-,tci;)siMu;t т.е. строго в противофазе и будет отличаться по амплитуде в ) В этом легко убедиться, поделив (J-z.(-t

на .Поскольку устройства давления, оперирующие с напряжениями одного знака заметно проще устройств, на входы которых подаются знакопеременные напряжения, перед операцией деления ) на введены операции определения модуля /UaW/и/((4;)/выполняемые блоками 6 и 7. Результат деления при

этом не изменяется по величине.

Выход блока 8 деления (Ug)таким образом воспроизводит в определенном масштабе величину

|Ua.(t)/. .

--Ш

С5)

С /U4H) I

где К - коэффициент пропорциональности, определяемый масштабным коэффициентом -блока 8, деления и выбранной постоянной величиной TO. Блок 9 преобразует выходной сигнал

устройства деления по зависимости а .(()1уГ (Л) в качестве двойного дифференцирующего звена применено динамическое звено второго порядка, обладающее сглаживающими свойствами. Возникающее при этом противоречие между необходимой степенью сглаживания и требованием синхронности сигналов на входах устройства деления преодолено путем использования элементов звена второго порядка в обеих цепяхделимого и делителя. Благодаря такому включению автоматически обеспечивается требуемая синхронность при любых заданных уровнях сглаживания и при любых частотах входного сигнала. Таким образом, достигается существенное повышение точности измерения частоты по сравнению с известным в реальных условиях использования устройства. Степень сглаживания, а следовательно, и быстродействие устройства могут Дыть выбраны в соответствии с качеством входного сигнала простым изменением коэффициентов усиления интеграторов. Это является также положительным свойством предлагаемой схемы: она может быть легко перенастроена в соответствии,с требуемым показателем динамической точности. Сбыстродействие-точиость.