Способ определения частоты синусоидального сигнала

-21 винутого ополнительно Г(/2 в сторон нное измерен игнала д опережения,е мгновенных а угол дноврем начений игналов Бкг,Р 13 й полите нительно ходного иерез эталоопределени ически 1 е интер по ча А,Ро Бобк времени нюк,и В,Ю.Румян 8. 8)свидетелС 01 К 2 тво СССР 00, 1985 АСТОТЫ СИ 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское1 Ф 1185260, кл,(54) СПОСОБ. ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧНУСОИДАЛЬНОГО СИГНАЛА(57) Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено дляопределения частоты синусоидальногосигнала за время, меньшее длительности одного периода. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности определения частоты . Способ определениячастоты синусоидального сигналапредполагает формирование из входного двум значениям каждого из сигналов,попарно соответствующим двум последовательным моментам времени измерения. В описании приведена формуладля определения частоты сигнала.Устройство, реализующее способ, содержит преобразователь 1 уровня напряжения, фазосдвигающий блок 2,аналоговый запоминающий блок 3 ицифровой решающий блок 4, РасширениеФунк:.,ионапьных воэможностей и повышение точности достигаются за счетсдвига входного сигнала на угол О/2и измерения его мгновенных значений,при этом знаменатель и числительформулы для определения частоты сигинимают нулевые эначен1471145 Изобретение относится к электриче-,ским измерениям и предназначено дляопределения частоты синусоидальногосигнала за время, меньшее длительности одного периода.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей и повышение точности определения частоты,На фиг.1 представлена структурнаясхема устройства для реализацииспособа; на фиг,2 - графики, поясняющие сущность способа,Способ определения частоты синусоидального сигнала основан на формировании из входного сигнала дополнительного сигнала, сдвинутого пофазе на угол Т(/2 в сторону опережения, и одновременном измерении мгно-.венных значений входного и дополнительного сигналов, следующих черезэталонный интервал времени. Частоту. сигнала определяют согласно математическому выражению(3) ц 11 ф 45Устройство для определения частоты синусоидального сигнала содержитпоследовательно соединенные преобразователь 1 уровня напряжения, навход которого подается синусоидальное 50напряжение Ц, фазосдвигающий блок 2,аналоговый запоминающий блок 3,второй вход которого соединен с выхо;дом преобразователя 1, и цифровойрешающий блок 4, связанный по информационным и управляющим входам-выходам с соответствующими входами-выходами аналогового запоминающегоблока 3. ц , . = О в п цц, = О,сов ц ф(1) где йй - значение эталонного интервала времени;- мгновенные значения входного сигнала, следующие через эталонный интервал времени;- мгновенные значение дополнительного сигнала, следующие через эталонный интервал времени.Сушность способа определения частоты синусоидального сигнала состоит в следующем,Если в момент измерения , (фиг.2) текущее значение фазы синусоидального сигнала , то ее связь с соответствующими этому моменту времени мгновенными значениями входного ц , и сдвинутого по фазе на угол Г/2 в сторону опережения ц сигналов выра 21жаетсяуравнениями где О - амплитуда синусоидального сигнала. Аналогичная связь для момента времени (г. + дГ) представляется уравнениямиОв 1 п( Ч +В)ц = у, сов( Ч + ыд г),5где ы - угловая частота,Выражения (2) и (3) образуют систему из четырех уравнений, в которыхнеизвестными являются Ц , р, ы . Решение этой системы выполняют методомподстановки в следующей последовательности.Первое уравнение выражений (3)разрешают относительно в.п ы Л Г. иполученное значение подставляют вовторое уравнение,После преобразований получаютуравнение Ю 2 в 1 п 4 + ц 2 сов(.сов ьа =У,20 (4)Разрешают уравнения (2) относительно ц , в 1 п , со в / и полученныезначения подставляют в выражение (4),25 После несложных преобразований,сучетом, что ы= 27 1, получают выражение (1) для определения частотысинусоидального сигнала,К непосредственно используемым пара-.30 метрам при вычислении частоты поформуле (1) относятся мгновенные1значения входного и сдвинутого наугол Г/2 в сторону опережения сигналов,Предлагаемый способ определениячастоты синусоидального сигнала всравнении с известным имеет болееширокие функциональные возможности иповышенную точность, не зависящие40 от момента измерения (фазы) мгновенных синусоидального сигнала, поскольку как знаменатель, так и числитель выражений (1) не лринимают нулевые значения, 1471145Устройство работает следующим образом.Синусоидальное напряжение Ц посту пает на вход преобразователя 1 уровня напряжений, который выполняет также функцию гальванического разделения цепей устройства и входного сигнала. Выходное напряжение преобразователя 1 подается на вход фазосдвигающего блока 2, на выходе которого получается напряжение такой же амплитуды, но сдвинутое по фазе на Ю/2 в сторону опережения относительно входного напряжения, Выходное напряжение преобразователя 1 Ц поступает на один из входов аналогового запоминающего блока 3, а на второй его вход подается выходное напряжение фазосдвигаюшего блока 2 Ц , По команде, поступаюшей от цифрового решающего блока 4, аналоговый запоминаюший блок 3 одновременно фиксирует и запоминает мгновенные значения напряжений Ц и 1.2, После этого производится поочередное их считывание, преобразование и ввод в память цифрового решающего блока 4, Одновременно с фиксацией мгновенных значений напряжений Ц, и Ц 12 с помощью таймера цифрового решающего блока 4 отсчитывается заданный эталонный . промежуток времени, по истечении которого повторяется процесс фиксации, считывания, преобразования и запоминания последующих мгновенных значений напряжений Ц, и Ц 2.Определение частоты производится цифровым решающим блоком 4 в соответствии с выражением (1) по двум значениям каждого из напряжений, попарно соответствующим двум последовательным моментам времени измерения.Устройство может быть использовано для построения быстродействующихизмерительных органов частоты устройств противоаварийной и других 5видов автоматики энергосистеми осуществлено с помощью известныхцифровых решающих элементов, выполненных на базе микропроцессорнойтехники. Формула изобретения Ц 11 Ц 12 + Ц "Ц 22значение эталонного интервала времени; Ц 1140 мгновенные значения входного сигнала; Ц 21 фЦ - мгновенные значения дополнительного сигнала,Способ определения частоты синусоидального сигнала, основанный наизмерении трех мгновенных значенийвходного сигнала, из которых первыйи второй взяты через эталонный интер-,вал времени, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышенияточности, из входного сигнала формируют дополнительный сигнал, сдвинутыйпо фазе на угол 7(/2 в сторону опере жения, и измеряют третье и дополнительно четвертое мгновенные значениядополнительного сигнала в моментывремени, совпадающие соответственнос первым и вторым измерениями мгно- ЗО венных значений входного сигнала, ачастоту Г определяют согласно математическому.выражению,Мак ецЗаказ 1605/48 Тираж 711 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитеФа по изобретениям и открыт113035, Москва, 3-35, Рауаакая наб., д, 4 Т СССР ский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 з оиэводстве