Устройство для измерения времени переходных процессов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22)Заявлено 01.06,78 (2) 2622659/18-10с присоединением заявки йо -(51)М, К,3 Я 04 Г 10/00 Государствеиный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 23.11,80(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ рк Изобретение .относится к измерительной технике и может быть использо. вано при построении информационноизмерительных систем, предназначенных для контроля динамических параметров измерительных частотных преобразователей.Известно устройство для измеренияпЕреходных процессов в преобразователях с частотно-импульсной модуляцией, содержащее последовательно соединенные узел управления с токовым ключом, токовые ключи и узел заданиявходного сигнала, а также узел управления работой двух частотомеров, узелформирования кодовых сигналов, регистратор, переключатель 11,Наиболее близким,по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для измерения времени переходных процессов, содержащее генератор, блок сравнения, преобразовательаналог-частота, коммутатор, первый ивторой реверсивные счетчики, блокуправления, цифровой измеритель времени и регистр 2.Однако известные устройства позволяют измерять лишь время переходного процесса установления частоты.Время полного переходного процесса,включающее амплитудный и частотныйпереходные процессы в случае, когдаони различны, с помощью известныхустройств измерить невозможно.Цель изобретения - повышение точности измерения времени полного переходного процесса.Поставленная цель достигается тем,что в устройство введены к-ключей, 10 к-ждущих мультивибраторов и анализа-тор спектра, причем вход устройствачерез к-ключей и узлов записи, последовательно подключенных к блоку опроса, анализатор спектра и узел срав нения соединен со входом счетчика,подключенного к блоку опроса, а выход делителя соединен со входом регистра, выходы которого через к-ждущих мультивибраторов соединены с со ответствующими входами ключей.На фиг,1 показана структурная схема устройства; на фиг.2 а и. б - диаграммы работы устройства, соответствующие основным циклам.25 Устройство содержит к-ключей 1,соединенных с выходом исследуемогопреобразователя, к-узлов 2 записи,выходы которых соединены с выходамиключей 1, к-ждущих мультивибраторов 3, 30 выходы которых соединены со входами25 30 40 50 60 65 ключей 1, блок 4 опроса, входы которого соединены с выходами узлов 2збписи; блок 5 управления, выходыкоторого. соединены со входами исследуемого преобразователя и входом блока 4 опроса, регистра б; управляющий вход которого соединен с выходом бло-ка 5:управления, а выходы соединены со входами соответствующих ждущих "Мультивибраторов 3, делитедя 7, вй-" ход которого соедийенсо входом регистра б, генератор 8, соединенный со. входом делителя 7, анализатор 9 спектра, соединенный с выходом блока 4 опроса, узел 10 сравнения, вход которого соединен с выходом - анализатора 9 спектра, а вйход соединен со входом блока 4 Опроса и ,входом счетчика 11.Условные обозначения на диаграмйе" работы устройства: - начальнная частота на выходе исследуемого преобразователя;Г - установившаяся частота на выходе исследуемого преобразователя после подачи управляющего воздействия;с - время установления частоты на выходе исследуемогопреобразователя;сд - время установления.амплитудй на выходе исследуемого преобразователя;- момент подачи управляющего воздействия навход исследуемого преобразователя свыхода блока 5 управления; Г в . вре-мя задержки; Т - период частоты Г5 - информационный параметр спектра сигнала, записанного в узле 2записи; 5 э - информационный параметрспектра сигнала частоты 1 ф- числологических состояний "Нетна выходеузла 10 сравнения; и - коэффициентделения делителя 7; з - измеряемоевремя полного переходйого процесса.Устройство работает следующим образом,Предполагается, чтб значение времени переходного процесса установления частоты и амплитуды больше некоторого времени задержки 1 , котороеможет быть оценено ориентировочно" " по"результатам анализа динамическихвоэможностей схемы, Поэтому нет необходимости в проведении измерений заэтот период 7 . Выходы сдвигающегорегистра с 1 ( С -1) не подключеныко входам соответствующих ждущихмультивибраторов, что вызывает задержку их запуска на время, равноефЕсли оценить время С аирворноневозможно,.,тб все выходы сдвигаю-щего регистра с 1-го по к-тый подключейы ко входам ждущих мультивибраторов. Измерение времени полного переходйого процеСса начинается с момента подачи управляющего воздействия,при этом время задержки равно нулю.Исходя иэ того, что время междуближайшимиимпульсаМи, поступающимина второй "вхЬд сдвигающего"регйстраб с выхода делителя 7 равно Т 6/и,задержка запуска ждущих мультивибра.торов равна(еоткуда можно определить число выходов сдвигающего регистра; не подключенных ко входам мультивибраторов.После включения напряжения питания сдвигающий регистр б находитсяв нулевом состоянии и закрыт пь:второму входу для прохождения сигналовс делителя 7 сигналом от устройства5 управления; генератор 8 генерируетимпульсы с периодом ТВ, которые преобразуются в делителе 7 в импульсыс йериодом Т , поступающие затемна вход сдвигающего регистра б (диаграмма б); узлы записи .находятся вобнуленном состоянии.В момент времени с (диаграмма в)блок 5 управления вырабатывает управ-ляющий сигнал в виде ступенчатойфункции, поступающий на исследуемый .частотный преобразователь, в которомначинает протекать переходной процесс по амплитуде и частоте (диаграмма а).Время установления частотывремя установления амплитуды,причем в общем случае с1 д (йа диаграмме а показан пример, когда тцС 1.Импульс в с выхода узла 5 управления открывает сдвигающий регистр бпо второму входу для прохождения импульсов с периодом Тс выхода делителя 7,Сигнал с 1-выхода сдвигающего. регистра б запускает один из ждущихмультивибраторов 3, который генерирует одиночный импульс г длительностью, равной периоду установившейсячастоты Г (диаграмма г).Следующие (,+1, импульсы с выходов сдвигающего регистра б последовательно запускают соответствующиеждущие мультивибраторы 3, которыетакже генерируют одиночные импульсыдлительностью,равной периоду установившейся частоты 1 (диаграммы е,з,к)сосдвигомотносительно друг другана величину ТНа время длйтельности Тэ импульсовс выходов ждущих мультивибраторов 3(диаграммы г,е,з,к) открываются соответствующие ключи для прохождениявыходного сигнала с исследуемого частотного преобразователя. Таким образом, извйходного сигнала исследуемого преобразователя (Фиг.2 а) последовательно берутся "выборкин длительностью ТЗ со сдвигом на время Ткоторые записываются в непрерывнуюреализацию (или в кольцо) в узлах 2записи (диаграммы д,ж,и,л),Сдвигающий регистр б работает водном направлении, т,е. после появления к-го импульса с выхода делителя 7 он не переходит в начальное состояние, а Остается в конечном состоянии, закрывая второй вход для поформула изобретения 45 ЗО 60 О б 5 ступления импульсов с выхода делителя 7. Таким образом, в узлах записизапоминается записанная непрерывнаяреализация последовательных "выборок" сигнала длительностью ТнКак видно на диаграммах д,ж,и,л,каждая из непрерывных реализацийфотличается от другой или наличиемфазовых скачков амплитуды (диаграммы д,и), или искажением формы коле"баний (диаграмма ж),Если восстановить колебание частоты из точки у с в сторону начала переходного процесса (на.диаграмме а восстановленное колебание показано пунктиром) , то в точках с(диаграмма а) наблюдают разностиамплитуд восстановленного и реального колебаний.Участки колебаний с +Та и с +Тзаписываются в узлах записи в кольцоили непрерывную реализацию, при этомразности амплитуд колебаний являются источниками фазовых скачков амплитуды в точках соединения (диаграммы д,ж).Возникает ситуация, когда Фазовыескачки амплитуды не наблюдаются,вследствие равенства нулю разностиамплитуд восстановленного и реального колебаний (диаграмма а,точка с)В этом случае осциллограмма записанного"в .кольцо или непрерывную реализацию колебания близка к форме колебаний частоты Г, , но отличается отпоследней искаженной формой (диаграмма ж).Реализация на диаграмме л свободна от перечисленных искажений,т.е.Фактически повторяет:установившийсяпроцесс с частотой Г (сравнение сдиаграммой а на участке после времени с =с),После полной записи в непрерывнуюреализацию "выборок" сигнала, по заднему Фронту импульса в, от блока 5управления блок 4 опроса подключает ныход первого узла 2 записи к анализатору 9 спектра. Длительность импульса в должна быть больше времениполной записи выборок сигналов нкольцо или непрерывную реализацию.Информационный параметр спектраисследуемой непрерывной реализации5 поступает на узел 10 сравнения,где сравнивается с информационнымпараметром спектра установившейсячастоты 5 , Информационный параметр 5 получается непосредственнов результате спектрального анализасигнала от источника частоты Ф анаВлизатором 9 спектра, последующей записи результата анализа в дополнительном узле записи (не показан) иподачи результата записи на вход уз,ла 10 сравнения в виде информационногпараметра 5 , а также каким-либодругим известным методом. Результат сравнения с выхода узла 10 сравнения, имеющего релейнуюхарактеристику, содержит дна логических состояния "Да" или "Нетф.Состоянию "Да" соответствует уловлетворительное сравнение величин 5 и5 н , состОЯнию "Нет" - неУДовлетвоРИтельное сравнение.После появления логического состояния фНет" на выходе узла 10 сравненияузел 4 опроса подключает следующийузел записи ко входу анализатора 9спектра и операция сравнения повторя"ется.Таким образом, узел 4 опроса подключает последовательно все узлы эа 15 писи ко входу анализатора спектра дотех пор, пока в результате сравненияне появится состояние "Да". Послеэтого процесс измерения прекращается.Счетчик 11 просчитывает число ло 2 О гических состояниЯ "Нет"(,К) с выходаузла .10 сравнения, После появлениялогического состояния "Да" в счетчике 11 остается записанным число.Поскольку величина дискретногосдвига между импульсами на диаграммных г,е,з,к выбрана равной Тэ8/вчислу(,й.); записанному н счетчйке 11соответствует время Т ,а/ . Это время равно интервалу между 1-ым импульсом и 1+,В.импульсом с выхода сдвигающего регистра 6.С учетом времени задержки % времяполного переходного процесса запишется в виде35ф тр,=Г+6 -Поскольку времан с находится в линейной зависимости от числа ф , записанного в счетчике 11, его шкалуградуируют непосредственно взначе 40 ниях времени переходного процесса. Устройство для измерения нремени переходных процессов, содержащее блок управления, выходы которого соединены со входами регистра и блока опроса, к-узлов записи, счетчик,генератор, соединенный со входом делителя, узел сравнения, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что с целью повышения точности измерения времени полного переходного процесса в него введены к-ключей и к-ждущих мультивибраторов, анализатор спектра, причем вход устройства через к-параллельных цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных ключа и узла записи, подключены к блоку опроса, который подключен через анализатор спектра к узлу сравнения, два выхода которого подключены к счетчику, причем один из них подключен к блоку опроса, а выход делителя соединен со входом регистра, подключенного через:к-ждущих мультивибраторов с соответствующими входами ключей. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 409147, кл. С 01 й 28/02, 1972,2, Авторское свидетельстро СССРР 531134, кл. 0 05 В 23/02, 1974781753 е Составитель Н,КрохинРедактор,Л.Кеви Техред Н,Граб; Кор М.шароши Зака Филиал ППП фПатент", г.ужгоро.Проектная,4 8131/51 Тираж 482 ВНИИПИ Государственного по делак изобретений 113035, Москва, Я, Рауш