Устройство для измерения частоты

(72) Н.Е.Решетов, и Г.М.Торбенков (53) 621.317.7(08 (56) Лвторское св У 453642, кл. С 0Лвторское свид В 372508, кл С 0 во СССР идетельс 1 К 23/О етельств 1 К 25/О СССР 1973.(57) Изизмерит ИЗМЕРЕНИЯ Ч СТВО к элекжет быт относит бретени льной т ике и м разработке регул ктрических станц использовано торов частоть 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ОМУСВИДЕТЕЛЬСТВ 8. Бюл. Ф 4нский политехнический скорости вращения турбоэнергоблоков,а также систем регулирования и автоматики электроприводов. Цель изобретения - повышение точности измерений - достигается за счет устраненияамплитудной погрешности выходной характеристики, а повышение надежности - за счет упрощения настройки приизменении добротности резонансногоконтура. Устройство содержит усилители-ограничители 1 и 4, буферныекаскады 2 и 5, блок 3 преобразованиячастоты в фазу, сумматор б, вычитатель 7, блоки 8 и 9 выпрямленияаналоговый вычитатель 10, сглаживающий фильтр 11, выходной блок 12. Погрешность за счет нелинейности в узком диапазоне оказывается в зоненечувствительности прибора меньше0,067, 2 ил.1287038 2и вычитателя 7 и блока 3 преобразования частоты, выполненного на последовательном резонансном контуре содновременным сдвигом фазы на 90 засчет включения емкости в обратнуюсвязь усилителя. На выходе блока 3формируется сигнал синусоидальнойформы, амплитуда которого определяется А 11 Х блока 3. Для устранения не 10 равномерности АЧХ в измеряемом диапазоне частот этот сигнал поступает навторой усилитель-ограничитель 4 и й , через буферный каскад 5 стабильныйсигнал прямоугольной Формы подаетсяна сумматор 6 и вычитатель 7, С выь- ходов сумматора 6 и вычитателя 7 сигналы поступают на входы двухполупериодных блоков выпрямления 8 и 9,после которых поступают на аналоговыйвычитатель 10, а затем через фильтр - 11 на выходной блок 12, представляю 1 й щий собой повторитель тока, выходнойток которого не зависит от величинынагрузки.25Если рассмотреть сигнал на выходах сумматора 6 и вычитателя 7, то,исходя из векторной диаграммы для1первой гармоники (Фиг.2), будем иметь м Ч=-,ГЧ,+Ч,+2 Ч, Ч, соя Ч ;Ч =.1 Ч, +Ч, +2 Ч, Ч соя (180- Ч),1у 1.к Сс(я) =агсся --- ,к где ч" -2 - у Ь)35С, В - параметры последовательного резонансного контура. Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано при разработке регуляторов частоты электрических станций а также регуляторов скорости вращения турбоэнергоблоков, систем регулирования и автоматики электроприводов.Целью изобретения является повышение точности измерения за счет устранения амплитудной погрешности выходной характеристики и повышение надежности за счет упрощения настро .ки при изменении добротнос.ти резонансного контура.На Фиг,1 представлена Функционал ная схема предлагаемого устройства; на Фиг,2 - векторная диаграмма, поясняющая работу предлагаемого устройства.Устройство содержит первый усили тель-ограничитель 1, первый буфернь каСкад 2, блок 3 преобразования час тоты в Фазу, второй усилитель-ограничитель 4, второй буферный каскад 5, сумматор 6, вычитатель 7, первый и второй блоки выпрямления 8 и 9, ана логовый вычитатель 10, сглаживающий Фильтр 11 и выходной блок 12. Входо устройства является вход первого ус лителя-ограничителя 1, выход которого соединен с входом первого буферного каскада 2, первый выход которого соединен с первыми входами сумматора 6 и вычитателя 7, а второй вход через последовательно соединенные блок 3 преобразования частоты в фазу, второй усилитель-ограничитель 4 и второй буферный каскад 5 соединен с вторыми40 входами сумматора 6 и вычитателя 7,выходы которых соединены соответственно с входами первого и второгоблоков выпрямления 8 и 9, выходы которых соединены соответственно с пер 45вым и вторым входами аналогового вычитателя 10, выход которого соединенс входом сглаживающего Фильтра 11,выход которого соединен с входом выходного блока 12.Устройство работает следующим об 50разом.Напряжение Ць произвольной формыи амплитуды измеряемой частоты подается на вход усилителя-ограничителя 1, который формирует прямоугольный сиг 55нал, поступающий на буферный каскад2, который формирует из прямоугольного сигнала сигналы для сумматора 6 Так как Ч, =Ч =-Ч, тоЧ,Ч =Ч 2+2 сояц =Ч 12 1+созе =2 Ч соя-;Ь о о о 21ЧЧ =Ч -2-2 сояц =Ч-сояу =2 Ч я 1 п - ,Эти сигналы подаются на входы аналогового вычитателя 10, сигнал на выходе которого равенЧ =-Ч -Ч :2 Ч (соя- - я 1 п-)=9 Ф1 о 6 е о 2 2нелинейная зависимость от частоты.Для диапазона частот + ьц вблизиЫю)резонансной и, присс 1о2 ьыЦ (ы)=агсгя(,.ЙсР"о 4 т-,ссдОбозначим 2 Я=а. Тогда1 ф 1 ояпсу (а) =яп агсгр а;аагсгр а =агсяп- - =т,41+ааяж ср (д) =яхп агсяз.п - =- - ;11+аЧ(д) аягп - = -= -;.2 2 1+аЧ(д) ьыДля случая Ьы/и сс 1 я 1 п - =О - =Ао 2 И Итак, в заданном диапазонеЧ =2 "Г 2 ЧЬИвыл и И,Чтобы оценить погрешность за счет, ч(я)нелинейности, выразим яп- -- черезасэ- беэ допущений.1 о Определим погрешность за счет нелинейности при измерении величины отклонения частоты от номинального) А,-Аи8 7. = - "-" 100 7А,В герцах эта погрешность1 с . аи а5=5 7- - "- (Гц);100%до ьГ Погрешность за счет нелинейности при измерении абсолютного значения частоты можно определить как погрешность в герцах 8 , отнесенная к измеряемому значению частоты 37 1 с Ги % 1 сГц 7 1 ОО 7 Н КГ) 1 ОО 7 Г 1 ОО 7И соответственно 3 % = 1 с й 7При добротности контура Я=1 для 1 с=0,1 5будет соответственно о %=1%,37, =0,17- максимальное значение погрешности на границе диапазона. Внутри диапазона измерения отклонений частоты 10 от номинального значения погрешностьза счет нелинейности а %О, 1%. В реальном устройстве Я = 1,5 и погрешность за счет нелинейности в узком диапазоне оказывается в зоне нечувствительности прибора (меньше 0,067). Формула изобретения Устройство для измерения частоты, 20содержащее первый усилитель-ограничитель, вход которого является входом устройства, блок преобразования частоты в фазу и последовательно соединенные сглаживающий фильтр и 35 выходной блок, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повьппения точности измерения и надежности устройства, введены первый буферный каскад, последовательно соединенные втоЗ 0 рой усилитель-ограничитель и второйбуферный каскад, сумматор, вычитатель, первый и второй блоки выпрямления и аналоговый вычитатель, выход которого соединен с входом сглаживающего фильтра, а первый и второй входы 35соединены соответственно с выходами первого и второго блоков выпрямления, входы которых соединены соответственно с выходами сумматора и вычитателя, 40 первые входы которых соединены с первым выходом первого буферного каскада, а вторые входы - с выходом второго буферного каскада, причем вход первого буферного каскада соединен 45 с выходом первого усилителя-ограничителя, а второй выход первого буферного каскада соединен с входам блока преобразования частоты в фазу, выход которого соединен с входом втдрого усилителя-ограничителя.