Устройство для измерения частоты гармонического сигнала Советский патент 1983 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может использоваться для измерения частоты гармонических сигналов.:

Известно устройство для измерения частоты синусоидального напряжения, содержащее форми хэватёль первой производной и выключатель, осущёствля;-ющий определение частоты гармонического сигнала по формуле

4

( у- и у - значения сигнала и его первой производной при 1-й выборке 13.

Недостатком этого устройства является наличие ложных измерений частоты сигнала в областях его нулевых и экстремальных значений.

Наиболее близким к предлагаемб устройству является устсюйство, со держащее два последовательно соединенных формирователя первой производной сигнала и последовательно соединенные делитель напряжений и вычислитель квадратного корня 2.

Недостатком этого устройства является наличие ложных измерений частоты в областях нулевых значений сигнала.

Целью изобретения является повы- шение точности измерения частоты гармонических сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения частоты гармонического сигнала, содержащее два последовательно соединенных с входом устройства блока дифференцирования и последовательно соединен10ные блок деления и блок извлечения квадратного корня, третий блок дифференцирования, два блока задержки, блок прогнозирования, коммутатор и блок сглаживания, причем вход устрой15ства соединен непосредственно и через первый блок задержки с первым и вторым входами блока прогнозирования, пять входов коммутатора соединены соответственно с выходами первого бло20ка задержки, второго блока задержки, второго блока дифференцирования, третьего блока дифференцирования и блока прогнозирования, выход первого блока дифференцирования соеди25нен с входом второго блока задержки, выход второго блока дифференцирования соединен с входом третьегй блока дифференцирования, а два выходи коммутатора соединены соответственно

30 с входами блока деления, выход блока.извлечения квадратного корня через блок сглаживания соединен с выходом устройства. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 - т.о же, блока прогноэирования; на фиг. 3 - диаграммы напряжений, поясняющие работу устройства. Устройство для измерения частоты .гармонического сигнала содержит блоки 1 дифференцирования, блоки 2 задержки, блок 3 прогнозирования, коммутатор 4, блок 5 деления, блок б извлечения квадоатного корня; блок 7 сглаживания. Блок 3 прогнозирования содержит последовательно включенные делитель 8 напряжения и блок 9 сравнения, вы ход которого является выходом блока прогнозирования, первый ц второй вы ходы которого являются соответствен но первым и вторым входами делителя 8 напряжений. Устройство работает следующим об разом. При поступлении на вход устройст в а синусоидального сигнала O -A&iniW на выходах первого, второго и треть его блоков дифференцирования сигнал формируются напряжения U, U, , ответственно ul--AiwcoA,uj(-t-t;o), U t-Auj sinw (i-UtTo); Уд--AoJcos w t-ЭТГо), где время задержки сигнала при его дифференцировании. На выходах первого и второго бло ков 2 задержки формируются соответственно напряжения % и равные и Aiiyico(i-T), и| AtoCOS U) t.-t-t-ro), Блоки 2 задержки необходимы для согласования по времени напряжения второй производной сигнала с входны напряжением и напряжения третьей пр изводной сигнала с напряжением его первой производной. Время задержки бирается равным Г 2 Тр. Блок 3 прогнозирования осуществляет выделение областей, близких к нулевым значениям сигнала в диапазоне изменения его уровней. Для этого с помощью де лителя 8 напрялсений осуществляют де ление текущих значений напряжения s держанного на время Т сигнала на напряжение сигнала. При этом выходн напряжение делителя 8 равно Результат деления сравнивается с пороговыми значениями и.„ и . б1локе 9 сравнения (фиг. 3), При этом Uf, и (tp-r-,)l-t-,T/T,, а и„ и (to + l-rX-Cf , где tp - моменты равенства нулю входного напряжения; t.j - интервал времени от момента срабатывания блока сравнения до момента t(j. Блок 9 сравнения формирует на своем выходе импульс из(Ъ)(фиг. 3), первый которого формируется при пересечении напряжением U-j(t) снизу вверх порогового напряжения Ц а задний фронт- - при пересечении наг ряжением U- (t) снизу вверх порогового напряжения U , Таким образом, при значениях входного напряжения U(t), удаленных от нулевых, потенциал на выходе блока 3 прогнозирования отсутствует, при этом на первый выход коммутатора 4 проходит напряжение ), а на второй - U5-(t) , и напряжение Uj (t) на выходе блока деления 5 равно . причем делению предшествует формирование модулей входных напряжений делителя. При значениях входного напряжения и, близких к нулевым, на выходе блока 3 прогнозирования присутствует потенциал, при этом на первый выход коммутатора 4 проходит сигнал U(t), а, на второй - U(t), и напряжение на блока 5 деления равно «-| ЬНапряжение U поступает на вход блока 6 извлечения квадратного корня, на выходе которого формируется напряжение, равное (1), которое через блок 7 глаживания проходит на выход устройства. При выборе коэффициента передачи К блока.- 7 сглаживания напряжение на выходе устройства равно и.„ К.-ЛГа F, Ч0 . напряжение на выходе устройства пропорционально частоте входного сигнала в любой момент времени. Таким образом, на выходе устройства, независимо от степени близости текущих значений сигнала к нулевым постоянно присутствует напряжение, пропорциональное частоте входного синусоидального сигнала. Формула изобретения Устройство для измерения частоты гармонического сигнала, содержащее два последовательно соединенных с -входом устройства блока дифференпирования и последовательно соединенные блок деления и блок извлечения квадратного корня, о т л и ч а ю щ е е с я тем/. что, с целью повыше- НИН точности измерения, в него введены третий блок дифференцирования, два блока задержки, блок прогнозирования, коммутатор и блок сглаживания причем вход устройства соединен непосредственно и через первый блок задеркки с первым и вторЕ:1М входами блока прогнозирования, пять входов коммутатора соединены соответственно с выходами первого блока задержки второго блока задержки, второго блока дифференцирования, третьего бло.ка дифференцирования и блока прогнозирования, выход первого блока диф- .

ференцирования соединен с входом второго блока задержки, выход второго блока дифференцирования соединен с входом третьего блока дифференцирования, а два выхода коммутатора соединены соответственно с входами блока деления, выход блока извлечения квадратного корня через блок сглаживания соединен с выходом устройства.

Исгочники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР по заявке О 2824256,кл.С 01 R 23/00

1980.

2,Авторское свидетельство СССР . 434325, кл. G 01 R 23/00, 1971.

.ZJLl..

0fff.f

-J

Фег.