Устройство для измерения отклонения частоты от заданного значения

СОЮЗСОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и/ и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(72) М,А.Булыгина и М.А,Эдлин (71) Научно-исследовательский институт по передаче электроэнергии пос- тоянным током высокого напряжения (53) 621.317(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 522474, кл. 0 01 Б 23/06, 1969.2, Авторское свидетельство СССР Р 549753, кл. С О 1 К 23/00, 1969, (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ ЧАСТОТЫ ОТ ЗАДАННОГО ЗНАЧЕНИЯ, содержащее последовательно соединенные Формирователь импульсов и ждуший генератор импульсов эталонной длительности и амплитуды, а также последовательно соединенные 801083123 интегратор и бчок запоминания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыщения точности и расширения диапазона измеряемых отклонений частоты, в него введены блок нелинейности и Формирователь управляющих импульсов, причем выход ждущего генератора импульсов эталонной длительности и амплитуды соединен с первым входом интегратора, вход блока нелинейности подключен к выходу блока запоминания, а выход - к второму входу интегратора, вход формирователя управляющих импульсов подключен к выходу формирователя импульсов, а выход - к второму входу блока запоминания, выход блока нели- Я нейности является выходом устройства.65 Изобретение относится к измерительной технике и может. быть использовано как для целей регистрации, так и дляцелей регулирования частоты.Известны устройства для измеренияотклонения частоты, используемые в измерительной и импульсной технике. К таким устройствам относится устройство для контроля частоты переменного .тока, содержащее формирователи. 10 интегратор. арифметический блок и измерительный блок Г 1 3.Недостатком известных устройств является низкая точность измерения.Наиболее близким по технической 15 сущности к предлагаемому является датчик частоты, содержащий последовательно соединенные формирователь импульсов и ждущий генератор импульсов эталонной длительности, а также последовательно соединенные интегратор и блок запоминания и, кроме того, содержащий блок сравнения временных интервалов и усилитель мощности Г 23.В .этогл датчике на выходе блока сравнения формируется импульс, длительность которого пропорциональна приращению периода измеряемой частоты. Интегратор преобразует длительность этого импульса в сигнал постоянного тока, который запоминает-З 0 ся в блоке запоминания и далее выводится через усилитель мощностина выход датчика. Таким образом, выходной сигнал датчика пропорционален приращению периода измеряемой частоты.ПОскОльку связь между приращением пеоиода и приращением частоты нелинейна, то точность работы рассматриваемого устройства невелика, причем 40 она снижается с расширением диапазонаизглеряемых частот.Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение диапазона измеряемых отклонений частоты. 45Постанленная цель достигается тем, что н устройство, содержащее последовательно соединенные формирователь импульсон и ждущий генератор импульсов эталонной длительности и 50 амплитуды. а также последовательносоединенные интегратор и блок запоминания. введены блок нелинейности и формирователь управляющих импульсов. причем выход ждущего генератора эталонной длительности и амплитуды соединен с первым входом интегратора, вход блока нелинейности подключен к выходу блока запоминания, а выход - к второму входу интегратора, вход формирователя управляющих 60 импульсов подключен к выходу формирователя импульсов, а выход ; к второму входу блока запоминания, выходблока нелинейности является выходомустройства. На фиг. 1 поиведена блок-схема предлагаемого устройства; на Фиг.2- временные диаграммы работы устройства.Устройство для измерения отклонения частоты от заданного значения содержит форьиронатель 1 импульсов, ждущий генератор 2 импульсов эталонной длительности и амплитуды, формирователь 3 управляющих импульсон, интегратор 4, блок 5 запоминания и блок б нелинейности.Выход формирователя 1 импульсов соединен с входом ждущего генератора 2 и с входом формирователя 3 управляющих импульсов. Выход ждущего генератора 2 соединен с первым входом интегратора 4. Выход интегратора 4 соединен с первым входом блока 5 запоминания, второй вход которого соединен с выходом формирователя 3 управляющих импульсов. Выход блока 5 запоминания соединен с входом блока б нелинейности. Выход блока б нелинейности соединен с вторым входогл интегратора 4.На временной диаграмме (Фиг. 2) обозначены: сигнал на входе Формирователя импульсов Ов, сигнал на выходе Формирователя импульсов 0. сигнал на выходе генератора имйульсов эталонной длительности и амплитуды 02, сигнал на выходе Формирователя управляющих иглпульсов 03, сигнал на выходе интегратора 0 л, сигнал на выходе блока запоминания О, сигнал на выходе блока нелинейности.О.Устройство работает следующим образом. Формирователь 1 импульсов преобразует входной сигнал ( 0 а ) в последонательность прямоугольных импульсов ( 011 , частота следования которых совпадает с частотой входного сигнала. Один раз в период фронтом этих импульсов запускается ждущий генератор 2 импульсов эталонной длительности и амплитуды, формирующий на своем выходе двухполярные прямоугольные импульсы ( 0 д 1 эталонной амплитуды (Оз 1 и 02 ), причем положительные имйульсы с амплитудой О имеют эталонную длительность (Тг), не превышающую длительности периода наибольшей измеряемой частоты, а отрицательные импульсы с амплитудой Оимеют длительность (Г-Гз), где Т - период измеряемой частоты.Одновременно со ждущим генератором 2 выходными импульсами формирователя 1 импульсов запускается форми" рователь 3 управляющих. импульсов, длительность (Ц выходных импульсов которого (0) на несколько порядков меньше длительности периода входного сигнала.где Т 4 - постоянная времени блока 4;К 5 - коэффициент передачи бло"ка 5;Кт - коэффициент передачи уст- .ройства,заданное значение частоты06 - выходное напряжение блока б;. З 5Выходное напряжение блока нелинейности (06) является выходным напряжением устройства ОвЬ) . Это напряжение подается на второй вход интег.- ратора 4. 40В установившемся режиме работы устройства выходное напряжение ин- тегратора 4 изменяется периодически,т.е. приращение его выходного напря", жения за период Т равно нулю - 45Т Т оа+ и а 6:о г ь о о 50 где Т " период измеряемой частоты.Преобразуя это выражение и используя и используя диаграммы работы устройства (,фиг. 2) получимОвык=06=)(Х(о-Ч ф (2))(Ео- эгТаким образом, в данном устройст ве вычисляется точное значение отклонения частоты от заданного значения55 На первый и второй входы интегратора 4 подаются импульсы с.выхода ждущего генератора 2 и с выхода блока. б нелинейности соответственно. В интеграторе 4 эти сигналы суммируют ся, интегрируются и инвертируются. Выходной сигнал интегратора 4( 04) поступает на первый вход блока 5 за-,. поминания. Управляющие импульсы с вы" хода формирователя управляющих импульсов 3 поступают на второй вход 10 блока 5 запоминания. При наличии уй-, равляющих импульсов на втором входе блока 5 запоминания, в нем запоминается выходное напряжение интегратора 4. Этофнапряжение Щ ) сохраняет-. 15 ся в блоке 5 запоминания в течение периода измеряемой частоты до поступления на второй вход блока 5 очеред-. ного управляющего импульса с форми-рователя управляющих импульсов 3.Выходное напряжение блока 5 запоминания подается на вход блока б нелинейности, который имеет следующую передаточную характеристикуТи254 5"б-"Д Т 0+К К Для обеспечения измерения широкого диапазона отклонений частоты устройством при сохранении наибольшего быстродействия и устойчивости необходимо иметь следующее соотношение параметров его блоков5 6 ЕТ 4 о- ю (3)где Кб и К - коэффициенты передачиЬблоков 5 и бТ 4 - постоянная времениблока 4.Это условие обеспечивается тем,. " что введенный блок б нелинейности имеет передаточную характеристику (Ц которая может быть получена из соот-. ношения (3 ) и выражения для коэффициента передачи блока нелинейности ба 0К = -6 ао,При практической реализации блока б нелинейности может быть использована кусочно-линейная аппроксимация характеристики (1). Например, он может быть выполнен на основе операционного усилителя, в цепи обратной связи которого включены нелинейные элементы (диоды ).При нарушении соотношения (2) таким образом, чтокккь Е)( К 25-Т 4 Еопереходный, процесс будет колебательным, и если6 г Ф о то работа устройства станет неустойчивой.Таким образом, в предлагаемом уст" ройстве благодаря линейной зависимости выходного напряжения от отклонения частоты удается более чем на порядок повысить точность и расширить диапазон. измеренных отклонений частоты по сравнению с известными.9 Тираж 711ВНИИПИ Государственного комипо делам изобретений и отк 13035, Москва, Ж, Рауюская ПодписноеСССРй фд. 4/5