Устройство для измерения отклонения частоты от заданного значения

Устройство для измерения отклонения частоты от заданного значения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ ЧАСТОТЫ ОТ ЗАДАННОГО ЗНАЧЕНИЯ, содержащее последовательно соединенные формирователь импульсов и ждущий генератор импульсов эталонной длительности и амплитуды, а также последовательно соединенные интегратор и блок запоминания, отличающееся тем, что, с целью повышения 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- § нейности является выходом устройсл ства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ м) (21 ) 3504990/18-21 (22) 26.10.82 (46) 30.03.84. Бюл. Р 12 (72) M.А.Булыгина и М.A.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. G 01 R 23/06, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 549753, кл. G 01 R 23/00, 1969. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ОТКЛОНЕНИЯ ЧАСТОТЫ ОТ ЗАДАННОГО

ЗНАЧЕНИЯ, содержащее последовательНо соединенные формирователь импульсов и ждущий генератор импульсов эталонной длительности и амплитуды, а также последовательно соединенные

„„SU„„1083123 А 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.

1083123

Изобретение относится к измерительной технике и может. быть использовано как для целей регистрации, так и для целей регулирования частоты.

Известны устройства для измерения отклонения частоты, используемые в измерительной и импульсной технике.

К таким устройствам относится устройство для контроля частоты переменного .тока, содержащее формирователи. )0 интегратор. арифметический блок и измерительный блок С1 7.

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 эта-. лонной длительности, а также последовательно соединенные интегратор и блок запоминания и, кроме того, содержащий блок сравнения временных интервалов и усилитель мощности (27.

В .этом 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-ЗО ся в блоке запоминания и далее выводится через усилитель мощности на выход датчика. Таким образом, выходной сигнал датчика пропорционален приращению периода измеряемой частоты.

Поскольку связь между приращением периода и приращением частоты нелинейна, то точность работы рассматриваемого устройства невелика. причем 40 она снижается с расширением диапазона измеряемых частот.

Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение диапазона измеряемых отклонений частоты. 45

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные формирователь импульсов и ждущий генератор импульсов эталонной длительности и 5п амплитуды. а также последовательно соединенные интегратор и блок запоминания. введены блок нелинейности и формирователь управляющих импульсов. причем выход ждущего генератора эталонной длительности и амплитуды соединен с первы л входом интегратора. вход блока нелинейности подключен к выходу блока запоминания, а выход - к второму входу интегратора, вход формирователя управляющих 6О импульсов подключен к выходу формирователя импульсов, а выход ; к второму входу блока запоминания. выход блока нелинейности является выходом устройства.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2временные диаграммы работы устройства.

Устройство для измерения отклонения частоты от заданного значения содержит формирователь 1 импульсов, ждущий генератор 2 импульсов эталонной длительности и амплитуды, формирователь 3 управляющих импульсов. 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 входо л интегратора 4.

На временной диаграмме (фиг. 2) обозначены: сигнал на входе формирователя импульсов Ов, сигнал на выходе формирователя импульсов К,, сигнал на выходе генератора имйульсов эталонной длительности и амплитуды U>, сигнал на выходе формирователя управляющих иiлпульсов U3, сигнал на выходе интегратора сигнал на выходе блока запоминания

0, сигнал на выходе блока нелинейности.U, Устройство работает следующим образом.

Формирователь 1 импульсов преобразует входной сигнал (Uz> ) в последовательность 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 (Uz) эталонной амплитуды (U и U 2 ), причем положительные имйульсы с амплитудой

Lt>< имеют эталонную длительность (Т ), не превышающую длительности периода наибольшей измеряемой частоты, а отрицательные импульсы с амплитудой Q>< имеют длительность (1-Т ), где Т вЂ” период измеряемой частоты.

Одновременно со ждущим генератором 2 выходными импульсами формирователя 1 импульсов запускается формирователь 3 управляющих. импульсов, длительность () выходных импульсов которого (0 ) на несколько порядков меньше длительности периода входного сигнала.

1083123 где Т вЂ” постоянная времени блока 4;

K5 — коэффициент передачи блока 5;

К вЂ” коэффициент передачи уст- . ройства, заданное значение частоты

0Ь вЂ” выходное напряжение блока б; З5

Выходное напряжение блока нелиней ности (иь) является выходным напряжением устройства (Овь „) . Это напряжение подается на второй вход интег.ратора 4. 40

В установившемся режиме работы устройства выходное напряжение ин= тегратора 4 изменяется периодически, т.е. приращение его выходного напря", жения за период Т равно нулю— 45

Т Т

0 И+ U dt=o

2, Ь

О О

50 где T - период измеряемой частоты.

Преобразуя это выражение и используя и используя диаграммы работы устройства (фиг. 2) получим

"вык = Ь = Х (о

К (О+ )Т

Таким образом. в данном устройст- 60 ве вычисляется точное значение отклонения частоты от заданного значения в

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 выхода формирователя управляющих им» пульсов 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. Это напряжение (и5) 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 характеристику

Ти

4 5

06=„ffoТ и+к K

4 S 5

Для обеспечения измерения широкого диапазона отклонений частоты устройством при сохранении наибольшего быстродействия и устойчивости необходимо иметь следующее соотношение параметров его блоков

K5K6 fz

Т о — (3) где K и К вЂ” коэффициенты передачи

Ь

° блоков 5 и б

Т вЂ” постоянная BpeMeHH . блока 4.

Это условие обеспечивается тем,. " что введенный блок б нелинейности имеет передаточную характеристику (Ц которая может быть получена из соот-. ношения (3 l и выражения для коэффициента передачи блока нелинейности б "5

К =— аи (4) переходный процесс в устройстве будет апериодическим.

При нарушении соотношения (2) таким образом, что

К 2

5 Ф

> — < .Т4 Ео переходный, процесс будет колебательным, и если к,кь i2 Е.

Ф о то работа устройства станет неустойчивой.

Таким образом, в предлагаемом уст" ройствег 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.

При практической реализации блока б нелинейности может быть использована кусочно-линейная аппроксимация характеристики (1 l. Например. он может быть выполнен на основе операционного усилителя, в цепи обратной связи которого включены нелинейные элементы (диоды ).

При нарушении соотношения (2) таким образом, что

К5K, Е (— т

1083123

Fg (Ььи)

Составитель A Êàìûøêîâ

Редактор О.Сопко Техред Л.Мартяшова Корректор Г. Решетняк

Заказ 1736/39 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4