Способ определения периода переменного напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 7582 А 1 19) 1)5 8 01 Я 23/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ4 Ф ждан- Янов Устройство, реализующее предлагае-Б мый способ, содержит первый нуль-орган 1, ключ 2, блок 3 формирования текущего среднего значения сигнала, блок 4 определения экстремума текущего среднего значенйя сигнала, включающий последовательно соедийенные блок 5 дифференцирования и второй нуль-орган 6, таймер 7, блок 8 умножения, блок 9 задания коэффициента умножения.Вход устройства соединен с входом ключа 2 и входом первогонуль-органа 1, выход которого соединен с первым управляющим входом ключа 2 и первым управляющим входом таймера 7; Выход ключа 2 соединен с входом блока 3 формирования среднего значения сигнала; выход которого соединен с входом блока 4 определения экстремума среднего значения сигнала, выход которого соединен с вторым управляющим входом таймера 7 и вторым управляющим ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Киевский институт инженеров граской авиации им.60-летия СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1330744, кл, Н 03 К 5/153, 1987,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРИОДАПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляизмерения периода электрических сигналовпри низких отношениях сигнал/шум, Цель Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляизмерения периода (частоты) электрическихсигналов при низких отношениях сигнал/шум,Цель изобретения - повышение быстродействия и точности определения периода(частоты) переменного напряжения при низких отношениях сигнал/шум.Поставленная цель достигается тем, чтоконец измеряемого временного интервала.времени фиксируют по моменту достижения максимума сформированным напряженйем текущего среднего значения .переменного напряжения,На фиг.1 изображена структурная схемаустройства, реализующего предлагаемыйспособ; на фиг.2 - схема формирования текущего среднего значения сигнала; на фиг.3- временная диаграмма, поясняющая сущность предлагаемого способа,изобретения - повышение. быстродействия и точности определения периода перемен- ного напряжения при низких отношейиях сигнал/шум, Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения периода переменного напряжения, заключающемся в измерений интервала времени от момента "перехода переменного напряжения через нулевое значение и про- порционального периоду переменного напряжения с последующйм определенйем периода; конец измеряемого временного интервала времени фиксируют по моменту достижения максимума сформированным напряжением текущего среднего значения переменного напряжения. 3 ил.авходом ключа 2. Выход таймера 7 соединенс первым входом блока 8 умножения, второй вход которого соединен с выходом блока 9 задания коэффициента умножения, авыход таймера 8 соединен с выходом устройства.Блок 3 (см.фиг.2) содержит нуль-орган10, интегратор 11, генератор 12 пилообразного напряжения (ГПН), блок 13 деления,Вход блока,З соединен с входом интегратора 11 и входом нуль-органа 10, выход которого соединен с входом ГПН 12, выход:11. Выход интегратора 11 соединен с вторым входом блока 13 деления, выход которого служит выходом блока 3,Способ осуществляют следующим обрйзом,В исходном состоянии ключ, 2 разомкнут. При подаче сигнала разрешения науправляющий вход первого нуль-органа 1устройство готово к выполнению измерения. Переменное напряжение Х(с)=Оп з и щ++ ф с амплитудой О и круговой частотой а=2 л /Т, где Т - период, искаженнойпод действием помехи(т), поступает навход нуль-органа 1, который вырабатываетсинхронизирующий сигнал в момент времени со перехода Х(1) через нулевое значение(см,фиг.З). Под действием этого сигнала огкрывается ключ 2 и включается таймер 7отсчета времени. Одновременно срабатывает нуль-орган 10, который запускает ГПН12. Последний формирует напряжение О,пропорциональное текущему времени сО=а ,где а- постоянный коэффицйент.На выходе интегратора 11 формируетсясигнал,.су= х(г) б 11 о Блок 13 выполняет операцию делениятекущего сигнала на текущее значение Ох (1) == х(1) с 31, (1)Нормирующий коэффициент а не влияет нэ временное положение экстремумасигнала х(т),По истечении времени Ь ГПН выключается, Задним фронтом напряжения ГПНсбрасывается напряжение интегратора 11,Блок 3 готов к следующему циклу измерений,Время Ь выбирают из условия 1 к,Тгде Т - максимально возможное значениепериода сигнала х(с). ГПН 12 настраивают с5 учетом значения ь, Блок 5 дифференцируетсигнал х э результат дифференцирования, т.е, сигнал, пропорциональный величисх й 1не - - , поступает на вход второго10 нуль-органа 6, В момент времени т, когдавыполняется условиебх (т)йс=О, (2)второй нуль-орган 2 вырабатывает сигналокончания измерения. По этому сигналу15 размыкается ключ 2 и прекращает отсчетвремени таймер 7. На временной диаграмме (фиг.З) показан интервал времени т -10,отсчитанный таймером 7, Цифровой эквивалент этого интервала времени умножается в20 блоке 8 на постоянный коэффициент К, задаваемый блоком 9.На выход устройства поступает результат измерения периодаТ = К (1 - то) (3)25 2 лгде К=Для гармонического сигнала х(т) ==Ози ю величина К=2,695489, При этомр=2,331 рад. Уравнению (3) отвечает условие30 экстремума сигнала Х(1),- 1 ор+ =щт= 2 к . = 2,331 рад.Достигаемый вьигрыш вбыстродейст 35 вии обусловлен тем, что 1 - 10 Т/2,Повышение точности измерений принизких отношениях сигнал/шум обеспечивается за счет исключения действия помехина формируемый блоком 3 сигнал х(1). По 40 скольку на практике интервал корреляциипомехи меньше периода исследуемого сигнала, то сигнал х(т) не содержит сигналапомехи (см.фиг.З),Повышение быстродействия и точности45 определения периода (частоты) переменного напряжения характеризуют следующиепримеры. Повышение быстродействия, оцениваемое по отношению времени Т 1 измерения в прототипе к времени Т 2 измерения50 в предлагаемом способе, определяется величинойТ 1 Т/2 . Т/2Т 2 1 - 1 о 0,7711Т/2Повышение точности, оцениваемое поуменьшению дисперсии помехй при измерении правого конца интервала времени - .момента т, определяется величиной1756253 808. л. 3О г, А Лт, :2,З 1,01 о 0 М - 1 о 0,7711Т/2аг -к где У - дисперсия мощность) помехи при определении нулей измерительного сигнала;. ЬГ- интервал корреляции помехи, Т/2 Лх=О,Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает повышение быстродействия и повышение точности измерений при низких отношениях сигнал/шум.Кроме того, расширяется область применения, когда отношение сигнал/шум мало,Формула изобретения Способ определения периода переменного напряжения, заключающийся в измерении интервала времени от момента 5 перехода переменного напряжения черезнулевое значение и пропорционального периоду переменного напряжения с последующим определением периода, о т л иц а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения 10 быстродействия и точности определенияпериода переменного напряжения при низких отношениях сигнал/шум, конец измеряемого временного интервала времени Фиксируют по моменту достижения мзкси мума сформированным напряжением теку: щего среднего значения переменногОнапряжения,1758253 Составитель В. ИгйатоТехред М.Моргентал Редактор Е. Коп отыль о водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина Заказ 2981 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5