SU1758253A1

SU1758253A1 - Способ определени периода переменного напр жени

Info

Publication number: SU1758253A1
Application number: SU904812294A
Authority: SU
Inventors: Владимир Алексеевич Игнатов; Николай Викторович Боголюбов; Феликс Иосифович Яновский; Владимир Яковлевич Голубчик
Original assignee: Киевский Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.60-Летия Ссср
Priority date: 1990-04-09
Filing date: 1990-04-09
Publication date: 1992-08-30

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени периода электрических сигналов при низких отношени х сигнал/шум. Цель изобретени - повышение быстродействи и точности определени периода переменного напр жени при низких отношени х сигнал/шум. Поставленна цель достигаетс тем, что в известном способе определени периода переменного напр жени , заключающемс в измерении интервала времени от момента перехода переменного напр жени через нулевое значение и пропорционального периоду переменного напр жени с последующим определением периода, конец измер емого временного интервала времени фиксируют по моменту достижени максимума сформированным напр жением текущего среднего значени переменного напр жени . 3 ил.

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени периода (частоты) электрических сигналов при низких отношени х сигнал/шум .

Цель изобретени - повышение быстродействи и точности определени периода (частоты) переменного напр жени при низких отношени х сигнал/шум.

Поставленна цель достигаетс тем, что конец измер емого временного интервала времени фиксируют по моменту достижени максимума сформированным напр жением текущего среднего значени переменного напр жени .

На фиг.1 изображена структурна схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - схема формировани текущего среднего значени сигнала; на фиг.З - временна диаграмма, по сн юща сущность предлагаемого способа.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит первый нуль-орган 1, ключ 2, блок 3 формировани текущего среднего значени сигнала, блок 4 определени экстремума текущего среднего значени сигнала, включающий последовательно соединенные блок 5 дифференцировани и вто- рой нуль-орган 6, таймер 7, блок 8 умножени , -блок 9 задани коэффициента умножени .

Вход устройства соединен с входом ключа 2 и входом первого нуль-органа 1, выход которого соединен с первым управл ющим входом ключа 2 и первым управл ющим входом таймера 7. Выход ключа 2 соединен с входом блока 3 формировани среднего значени сигнала, выход которого соединен с входом блока 4 определени экстремума среднего значени сигнала, выход которого соединен с вторым управл ющим входом таймера 7 и вторым управл ющим

с

00

го

ел

Сл)

входом ключа 2. Выход таймера 7 соединен с первым входом блока 8 умножени , второй вход которого соединен с выходом блока 9 задани коэффициента умножени , а выход таймера 8 соединен с выходом уст- ройства.

Блок 3 (см.фиг.2) содержит нуль-орган

10.интегратор 11, генератор 12 пилообразного напр жени (ГПН), блок 13 делени . Вход блока 3 соединен с входом интеграто- ра 11 и входом нуль-органа 10, выход которого соединен с входом ГПН 12, выход которого соединен с первым входом блока

13 делени и входом Сброс интегратора

11.Выход интегратора 11 соединен с вто- рым входом блока 13 делени , выход которого служит выходом блока 3.

Способ осуществл ют следующим образом ,

В исходном состо нии ключ 2 разо- мкнут. При подаче сигнала разрешени на управл ющий вход первого нуль-органа 1 устройство готово к выполнению измерени . Переменное напр жение X(t)Um sin wt+ + Ј(t) с амплитудой Um и круговой часто- той п /Т, где Т - период, искаженной под действием помехи Ј (t), поступает на вход нуль-органа 1, который вырабатывает синхронизирующий сигнал в момент времени to перехода X(t) через нулевое значение (см.фиг.З). Под действием этого сигнала открываетс ключ 2 и включаетс таймер 7 отсчета времени. Одновременно срабатывает нуль-орган 10, который запускает ГПН

12.Последний формирует напр жение U, пропорциональное текущему времени t:

U a-1, где а- посто нный коэффициент.

На выходе интегратора 11 формируетс сигнал

у /x(t)dt. to

Блок 13 выполн ет операцию делени текущего сигнала на текущее значение U

1; V

1 /x(t)dt.

a -t

to

5

10

15 20 25 30

35

40

45

50

Врем tk выбирают из услови tk -j,

где Т - максимально возможное значение периода сигнала x(t). ГПН 12 настраивают с учетом значени ti Блок 5 дифференцирует сигнал x(t), а результат дифференцировани , т.е. сигнал, пропорциональный величиdx (t) не -fit поступает на вход второго

нуль-органа б. В момент времени t , когда выполн етс условие

dx (t),(2)

второй нуль-орган 2 вырабатывает сигнал окончани измерени . По этому сигналу размыкаетс ключ 2 и прекращает отсчет времени таймер 7. На временной диаграмме (фиг.З) показан интервал времени t -t0, отсчитанный таймером 7. Цифровой эквивалент этого интервала времени умножаетс в блоке 8 на посто нный коэффициент К, задаваемый блоком 9.

На выход устройства поступает результат измерени периода

Т К (t - to),(3)

„ 2л: где .

Дл гармонического сигнала x(t) Umsln wt величина ,695489, При этом ,331 рад. Уравнению (3) отвечает условие экстремума сигнала X(t).

(р - wt 2 п ft j k) 2-331 рад.

Достигаемый выигрыш в быстродействии обусловлен тем, что t -t0 Т/2.

Повышение точности измерений при низких отношени х сигнал/шум обеспечиваетс за счет исключени действи помехи на формируемый блоком 3 сигнал x(t). Поскольку на практике интервал коррел ции помехи меньше периода исследуемого сигнала , то сигнал x(t) не содержит сигнала помехи (см.фиг.З).

Повышение быстродействи и точности определени периода (частоты) переменного напр жени характеризуют следующие примеры. Повышение быстродействи , оцениваемое по отношению времени TI измерени в прототипе к времени Tz измерени в предлагаемом способе, определ етс величиной

Нормирующий коэффициент а не вли ет на временное положение экстремума сигнала x(t).

По истечении времени tk ГПН выключа- етс . Задним фронтом напр жени ГПН сбрасываетс напр жение интегратора 11. Блок 3 готов к следующему циклу измерений .

Ti Т/2

Т/2

fJA „ ™ --

Т2 t to 0,7711 -Т/2

1,296.

Повышение точности, оцениваемое по уменьшению дисперсии помехи при измерении правого конца интервала времени - момента t , определ етс величиной

- $ ft Ь) - OJ711 -T/2

1

Д1

Лг,

где о -дисперси (мощность) помехи при определении нулей измерительного сигнала;

Дту- интервал коррел ции помехи, Т/2 Ат.3.

Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает повышение быстродействи и повышение точности измерений при низких отношени х сигнал/шум.

Кроме того, расшир етс область применени , когда отношение сигнал/шум мало .

0

5

Claims

Формула изобретени Способ определени периода переменного напр жени , заключающийс в измерении интервала времени от момента перехода переменного напр жени через нулевое значение и пропорционального периоду переменного напр жени с последующим определением периода, отличающийс тем, что, с целью повышени быстродействи и точности определени периода переменного напр жени при низких отношени х сигнал/шум, конец измер емого временного интервала времени фиксируют по моменту достижени максимума сформированным напр жением текущего среднего значени переменного напр жени .

ФМ.1

фиг,2

Фи.3

Я УГроЭ.