Частотомер

)5 6 01 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВ ЕЛЬСТВ(71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе(56) Авторское свидетельство СССР . ЛЬ 941905, кл, 6 01 Я 23/00, 1980. (54) ЧАСТОТОМЕР(57) Изобретение относится к электроизмерительной.технике, Цель изобретения - по вышение точности измерейия инфранизкой частоты. Для этого в частотомер введены вычитающий блок 1, фазосдвигающий блок 2, множительные блоки 3, 7,"корректирующий фильтр 6, и масштабирующие блоки 9-11. Частотомер содержит также сумматор 4, интеграторы 5; 8, индикатор 12, С течением времени в данной системе происходит подстройка оценки частоты до величины измеряемой частоты с высокой степенью точности, свойственной компенсационным методам, 1 ил.Изобретение относится к техническимсредствам измерения частоты гармонических колебаний электрических сигналов винфранизком диапазоне частот.Целью изобретения является повышение точности измерения инфранизкой частоты.На чертеже представлена структурнаясхема предлагаемого частотомера.Частотомер содержит вычитающий 10блок 1, фазосдвигающий блок 2 на 90,множительный блок 3, сумматор 4, интегратор5, корректирующий фильтр 6, второй мно. жительный блок 7, интегратор 8, масштабирующие блоки 9 - 11 и индикатор 12. При 15этом выход фазосдвигающего блока 2 подключен к входу корректирующего фильтра 6и к первому входу множительного блока 3,выход которого соединен с первым входомсумматора 4. Выход вычитающего блока 1 20через масштабирующий блок 10 подключенк второму входу сумматора и через масштабирующий блок 11 - к второму входу множи.тельного блока 7, выход которого черезинтегратор 8 соединен с индикатором 12 и 25с входом масштабирующего блока 9, выходкоторого подключен к второму входу множительного блока 3.Масштабирующие блоки 9 и 11 введеныв схему для обеспечения работы множительных блоков 3 и 7 в необходимом диапазоне напряжений.В предлагаемом частотомере используется компенсационный метод измерениячастоты, а именно метод идентификации с 35настраиваемой моделью,Частотомер работает следующим образом,Настраиваемая модель, представляющая собой совокупность блоков 3 - 5 формилрует сигнал оценки зи ат входного сигналази а т (здесь и далее для упоощения математических выкладок амплитуда входногосигнала А = 1) в соответствии с уравнением- зи а 1= в(;оз в 1+ ао 8, (1)б где соз в т - сигнал с выхода фазосдвигающегоблока на 90; 50в- оценка измеряемой частотыи;л- зи а 1 - сигнал оценки производнойб(, / по времени синусного сигнала - зи а 1;сг т55ао - постоянный коэффициент;е - сигнал ошибки (невязка), представляющий собой разность между реальнымл сигналом зи ахи сигналом оценки зи в 1,получаемым интегрированием его скоростил- зпа 1,б 1Входной сигнал зи в 1, пройдя черезФазосдвигающий блок 2 на 90, преобразуется в сигнал соз в 1, который умножаетсяна сигнал оценки Й в множительном блоке3. В результате этого перемножения на выходе блока 3 получаем сигнал в соз а С,являющийся первым слагаемым в правой части уравнения (1), К полученному сигналу всумматоре 4 прибавляется сигнал ао е, чемзавершается формирование правой частиуравнения(1). На выходе интегратора 5 имелем сигнал оценки зи в т входного сигналази а т Таким образом, указанная последовательность блоков 3-5 реализует решениедифференциального уравнения (1),В вычитающем блоке 1 осуществляетсясравнение реального сигнала зи в 1 с полученной оценкой этого сигнала зи в т, приэтом на выходе блока формируется сигналневязки ге = зи в т - зи в 1;ООт= (в - в) соз в т - ао я. (2)Уравнение(2) позволяет выявить связьлмежду ошибкой настройки частоты (в- в) иневязкой я, С вь 1 хода блок 1 сигнал невязкипоступает через масштабирующий блок 10,осуществляющий умножение е на постоянный коэффициент ао, на сумматор 4, образуяобратную связь по невязке, Кроме того, сигнал соз а 1 пропускается через корректирующий фильтр б, представляющий собойапериодическое звено с передаточной фунаокцией вида + для внесения необходир +аомого сдвига фаз р в сигнал созй 1 изследующих соображений. При точной настройке в = в установившееся значение невязки е (т) = О. При (в - в) = сопзй Ф 0установившееся значение невязки будет определяться решением дифференциальногоуравнения (2) при т оо;лв - ве соз(а т - р),-9 +а агде ф = агс 19 - ,аоВ атом случае сигнал невязки несет инФормацию об ошибке (в - а) и потому может быть использован в алгоритме подстройки Й.Для этого достаточно организовать такой сигнал, в котором исключалась бы зависимость знака сигнала е от. знака косинусной составляющей соз(в 1- у). Это можно обеспечить умножением е на величину, пропорциональную соз(а т - О), которую можно1721532 щийся к точным методам измерения, а также благодаря замене операции деления на операцию умножения.Кроме этого, наличие интегратора 8 в цепи обратной связи позволяет увеличить помехозащищенность частотомера в инфранизком диапазоне частот. 10 Составитель В,НовоселовТехред М.Моргентал Корректор Н,Король Редактор Л,Гратилло Заказ 950 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5.Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 получить, скорректировав сигнал сов вт пофазе с помощью корректирующего фильтрас передаточной функцией видааор+ воНа множительном блоке 7 производится перемножение сигнала невязки еи сигнала сов(в 1 - р), что обеспечивает подстройкуфоценки частоты щ в соответствии с уравнениемй=,и есоз в 1 - сР), (3)где,и - постоянный коэффициент,На выходе интегратора 8 получаем сигнал оценки частоты Ц, который по обратнойсвязи через масштабирующий блок 9 поступает на множительный блок 3 и на индикатор 12 частоты.С течением времени в описанной системе происходит подстройка оценки частотыв к величине измеряемой частоты в с высокой степенью точности, свойственной компенсационым методам. Требуемое качествоЛпроцесса подстройки частоты в с учетомпомех обеспечивается подбором величиныкоэффициентов ао и,и, влияющих на динамику подстройки.Выполнена экспериментальная проверка работоспособности заявляемого частотомера путем аналогового моделирования,30Частотомер позволяет существенноувеличить точность измерения частоты посравнению с прототипом, поскольку использует компенсационный метод, относя 35 Формула изобретения Частотомер, содержащий последовательно соединенные сумматор и первый интегратор, второй интегратор, индикатор, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения инфранизкой частоты, в него введены последовательно соединенные фазосдвигающий блок, корректирующий фильтр и первый множитель-, ный блок, вычитающий блок, три масштабирующих блока, второй множительный блок, вход которого соединен с выходом фазосдвигающего блока, а вход - с первым входом сумматора, выход интегратора соединен с первым входом вычитаю- щего блока, второй вход которого соединен с входами фазосдвигающего блока и частотомера, выход вычитающего блока через первый и второй масштабирующие блоки соединен соответственно с вторыми входами сумматора и первого множительного блока, выход которого через второй интегратор соединен с входами индикатора и третьего масштабирующего блока, выход которого соединен с вторым входом второго множительного блока,