Способ амплитудного компарирования напряжений инфразвуковой частоты

(51) 4 С 01 К 17/О АНИЕ ИЗ ВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Исследования в области электрических измерений. Вып. 214.- Л.; , Энергия, 1 977.Авторское свидетельство СССР В 438936, кл. С 01 К 17/00, 1970. (54) СПОСОБ АМПЛИТУДНОГО КОМПАРИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ ИНФРАЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ(57) Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано в метрологии для сличения калибраторов (К) переменного напряжения инфразвуковой частоты. Способ амплитудного компанирования реа-: лизован в устройстве. Сигналы (С) с образцового К 1 и поверяемого К 2 поступают на сумматор 3. При этом С с образцового К 1 поступает через фаэосдвигающее устройство 4(90 ) на схему 5 управления, которая вырабатывает,импульс включения аналогоцифрового преобразователя 6 в моменты времени, когда опорный С проходит через нулевое значение. Этим достигается измерение проекции вектора суммарного С на вектор образцового С, В момент времени, определяемый анализатором 8, когда амплитуда биений суммарного С минимальна, регистратор д 7 фиксирует отсчет, представляющий собой разность амплитуд компарируемых напряжений. Способ имеет повышен а ные точность и быстродействие. 3 ил.ц ц з 1 п(я +9 ) р где ц - амплитуда сигнала;оЯ, - частота;- начальная фазао45тогда компарируемый сигнал можно выразить следующим образом через параметры образцового сигнала:ц = (ц,+ Ьц) зп(а,+ья)с, (2)Оо р50где Ь ц - разность амплитуд сигналов;ЬЯ - разность частот сигналов,Согласно формулам сложения колебаний имеем: И фоЦ = 2 Ц э 1 п(а+ - с + ) бС О тзсоэ( -- ) + Ы 1 з 1 п(а,+ьа)с,(3) 55 Изобретение относится к электроиэ" мерительной технике и может быть использовано в метрологии для сличениякалибраторов переменного напряжения инфразвуковой частоты.Бень изобретения - повьюенне тоя"ости и быстродействия процесса комарирования за счет исключения операий выравнивания амплитуд и синхро"иэации компарируемых колебаний по Частоте и фазе.На Фиг. 1 приведена структурнаяхема устройства, реализующего спооб компарирования напряжений инфравуковой частоты; на Фиг. 2 - векторая диаграмма компарируемых напряжеий в момент времени, когда амплитуа биений результирующего сигнала Миимальна; на фиг. 3 - временные диагаммы результирующего и образцовогоигналов в этот же момент времени.Известно, что при сложении двухгармонических колебаний с различными частотами, фазами и амплитудами 251результирующий сигнал является бигармоническим, т.е. представляет со ойб чередование групп периодических коле баний с переменной амплитудой, Такой . тип колебаний называется биениями колебаний. При этом период колебанийявляется средним между периодами сла гаемых колебаний, а частота биений определяется разностью частот этих же колебаний. Естественно, что минимальное значение амплитуды биений эа 35 висит от амплитуд складываемых колебаний.Пусть образцовый сигнал будет представлен в виде Рассмотрим поведение результйру" ющего сигнала вблизи минимума амплитуды биений, т.е, когда выполняется условие:ЬЯ Ч Т9. (4)2 2 2Подставив это соотношение в (3) и обозначив через ь 6(Т) весьма малое значение косинусоидального амплитудного множителя, имеем:ц 2 ы(е)ц соз(ао + Ча )+ ьц зЫ(М, + Ч,) . (5)Сравнение выражений (1) и (5) показывает, что вблизи момента времени,когда амплитуда биений минимальна,результирующий сигнал содержит составляющую, синфазную с образцовымсигналом, амплитуда которой как раэи представляет собой искомую разностьмежду амплитудами компарируемых на"пряжений. Векторная диаграмма, соответствующая этому моменту времени,приведена на фиг. 2,Таким образом, для определенияразности амплитуд компарируемых напряжений необходимо и достаточноопределить составляющую результирующего сигнала, синфазную с образцовымсигналом, в момент времени, когдаамплитуда биений суммарного сигналаминимальна, т.е. требуется определитьпроекцию вектора результирующегосигнала на вектор образцового сигнала.Из соотношения (5) следует; чтодля измерения искомой разности достаточно положить;40соя(р, с +(.р, ) = О, (6)тогда Цс = 6 Ц. Очевидно, если сформировать опорный сигнал, сдвинутый на 90 относительно образцового, то в моменты прохождения опорного сигнала через нулевое значение достаточно измерить мгновенное значение суммарного сигнала (фиг. 3).Способ амплитудного компарирования напряжений инфраэвуковой частоты может быть реализован с помощью устройства, представленного на фиг. 1. Сигналы с образцового калибратора 1 и поверяемого калибратора 2 поступают на сумматор 3. При этом сигнал с образцового калибратора 1 поступает через Фазосдвигающее устройство 4 (90 ) на схему 5 управления, выходкоторой подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя 6 (АЦП). На сигнальный вход АЦП 6 поступает суммарный сигнал, при этом сигнал с сумматора 3 через анализатор 8 подключен к входу регистратора.Устройство, реализующее способ, работает следующим образом, 10На выходе сумматора 3 формируется результирующий сигнал биений. Фаэосдвигающее устройство 4 формирует опорный сигнал, представляющий собойо образцовый сигнал, сдвинутый на 90 (фиг. 3). Схема 5 управления вырабатывает импульс включения АЦП 6 в моменты времени, когда опорный сигнал проходит через нулевое значение, Этим .достигается измерение проекции векто ра суммарного сигнала на вектор образцового сигнала. В момент времени, определяемый анализатором 8, когда амплитуда биений суммарного сигнала минимальна, регистратор 7 фиксирует 25 отсчет, представляющий собой разность амплитуд компарируемых напряжений.Устройство не требует предварительного выравнивания амплитуд, а также синхронизации компарируеМых ко- З 0 лебаний по частоте и фазе, что значительно упрощает процесс компарирования.При неидеальности выполнения условия (4) соотношение (5) мощно представить в виде:35Ц = 2 ц о 6 +Дц, (7)тогда относительную погрешность компарирования можно определить как:к= ц = 2 о 3 х й (8)8Цо где- относительная погрешностьОккомпарирования;- абсолютная погрешность ком"ьпарирования;- относительная погрешностьОхопределения контролируемогосигнала при непосредствен"ном его измерении.При значении Ы ( О,1 радиан6 ( 0,01 ф 2, что обеспечивает существенное повышение точности в данном техническом решении,Таким образом, исключение предва" рительного выравнивания амплитуд компарируемьгх сигналов, а также их синхронизацию по частоте и фазе и измерение проекции вектора суммарного сигнала на вектор образцового сигнала позволяют значительно упростить процесс амплитудного компарирования и повысить точность в 20-30 раз. Формула и з о б р е т е н и я Способ амплитудного компарирования напряжений инфразвуковой частоты, заключающийся в том, что суммируют напряжения образцового и контролируемого сигналов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия процесса компарирования, одновременно с суммированием образцового и контролируемого сигналов производят сдвиг поофазе на 90 напряжения образцового сигнала, изменяют напряжения биений суммарного сигнала в моменты времени прохождения образцового сигнала,осдвинутого на 90 через нулевое значение в интервале времени, когда амплитуда напряжения биений суммарного сигнала минимальна.1429043 Составитель В. Семенчук Техред Л.Олийнык Ко ненко Заказ 5120/42ВНИИП Тира одлис н Государственного комитета СССР делам изобретений и открытийМосква, ЖРаушская наб., д,11303 ул. Проектная, 4 оизводственно-полиграфическое Редактор С. Пека дприятие, г. Ужгород