Способ измерения несущей частоты колебательных объектов

Способ измерения несущей частоты колебательных объектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 071278 (2f) 2698071/24-21 (53 }М. Кл.

606 F 15/34 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

Опубликовано 2312.80, бюллетень йо 47

Дата опубликования описания 23.1280 (53) УДК621. 317.

361(088.8) (72) Авторы изобретения

А.И.Гурьев, О.А.Тимошенков, В.Г.Чекалин, В.С.Бабанин и В.И.Волохов (71) Заявитель

Таджикский политехнический институт (54 ) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСУЩЕЙ ЧАCTOThl

КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ

Наиболее близким по технической тЗ сущности к предлагаемому является способ измерения несущей частоты колебательных объектов, включающий воздействие на контролируемый объект входным сигналом, регистрацию выходного 20 сигнала, который затем дискретизирует во времени, запоминают, многократно воспроизводят и путем цифровой обработки получают автокорреляционную функцию колебательного процесса 12). 25

Недостатками этого способа являются его низкие точность и помехоустойчивость.

Цель изобретения — повышение точнс сти и помехоустойчивости способа. 30

;где ь — число точек совпадения функций сЬ(Т) в единичной выборке с заданным значением опорного сигнала;

<(>l - автокорреляционная функция выходного сигнала; — погрешность определения первой и q -й точки совпадения автокорреляционной функции

Изобретение относится к электраизмерительной технике и мажет быть использована для измерения несущей частоты колебательных объектов с малой памятью.

Известны способы, включающие выде ление огибающей радиоимпульсов и запал. нение полученных видеоимпульсов частотой от опорного генератора C1) .

Недостаток известных устройств заключается в низкой точности измерения несущей частоты колебательных объектов .с малой памятью. указанная цель достигается тем, чта в известном =пособе, включающем воздействие на контролируемый объект входным сигналом и регистрацию выходного сигнала, в качестве входного сигнала используют прямоугольный импульс переменной длительности, а выходной сигнал после регистрации квадратируют, интегрируют, сравнивают с опорньг сигналом, при выбранном количестве совпадений которого с выходным сигналом измеряют максимальную и минимальную длительности входного прямоугольного импульса переменной длительности а период несущей частоты определяют по формуле т и-2 ю t+2(N %

7Â9997 с заданным значением опорно. го сигнала.

На фиг. 1 приведена временная диаграмма, поясняющая сущность спо соба, на фиг.,2 — блок-схема устройства, реализующего данный способ.

Сущность способа состоит в следующем.

При подаче прямоугольного импульса на вход контролируемого объекта его выходной сигнал (отклик) представяяет собой сумму реакций от переднегои заднего фронтов прямоугольного импульса. Обозначив реакцию от переднего фронта 0<(t) .а от заднего фронтаU<84> выполним следующие преобразования. 35 (" = 1(0.(й и,(- ))

20 причем время интегрирования Т должно быть меньше периода следования прямоугольных импульсов с тем, чтобы интегрирование каждого последующего отклика проходило при нулевых начальных Я5 условиях. Раскрывая подинтегральное выражение заметим, что квадратичные члены не зависят от Ю, и уравнение() принимает вид

Ф(С } = i9() + с ЗО ,,д A(u i*- Пда; о т

С„= ((о с) usia-sl)dt.

0 35

Функция ФЖ} является аналогом автокорреляционной функции выходного сигнала..

Она представляет собой функциюО сме" шенную относительно оси абцисс на величину С . Следует иметь ввиду, что4р

0 (t}=sih(U0

U (t- c}= Bin (ug<(t -т)g(q(t-t)- („-т}), где 1(t} — единичная функция, 4S

4+ — единичная функция, сдвинутая относительно 1 (6> на времяЬ равное длительности входного прямоугольного импульса, Ufy — несущая частота контролиру- 50 емого объекта.

Функция ф(Т) достигает величины опорного сигнала при Т=1, при этом должно быть меньше длительности отклика от каждого иэ фронтов входного прямоугольного импульса. Вид функции Ф() представлен на фиг. 1. Изменяя длительность прямоугольных импульсов на .(ЙЬ ), подсчитывают число точек совпадения значений функций (<) заданным величиной опорного сигнала ф9 и при определенном их количестве

Р=О)производят замер длительности вход- ного прямоугольного жипульса (единичной выборки} . Несущую частоту контролируемого объекта, определенную 5 из единичной выборки, находят из выражения

Т - h-2)pu t+2(uJ ttat) - М t+ М

О где " число точек совпадения функцииф() в единичной. выборке с с заданным значением опорного сигнала, ьФ - погрешность определения первой и и -й точки совпадения функции ф(Ю с заданньм значением опорного сигнала.

Если первая и и -ая точки совпадения определены, например, с погрешностью в = 10", то погрешность определения Тд из единичной выборки при ъ= 10 будет равна Е„= 10 . При стати-Ъ . стической обработке единичных выборок, накапливая их до,, = 10 ", полу.чают уменьшение погрешности s i,, раэ, т.е. погрешность определения периода

1несущей частоты будет:

=40 ". С1 5 " .,"

Таким образом, способ обеспечивает высокую точность измерения несущей частоты контролируемого объекта

Период несущей частоты колебательного объекта определяется как разность между статистически обработанными единичными выборками, взятыми при максимальной и минимальной длительностях входного прямоугольного сигнала.

Такой подход позволяет частично скомпенсировать погрешности квадратирования и неточности установки уровня опорного сигнала. На выходе контролируемого объекта получается полезный сигнал и помеха, т. е.

Y(„t)=(0ñ(й)+Ос(t- ) N(t)1 где К(б) — помеха. Тогда автокорреляционная функция суммарного сигнала принимает вид т

Ф

A(tl= ((u iÌ.U,È- ).нщ) Bt (2)

Функция й(йне связана с изменением длительности входной прямоугольного импульса, Раскрывая подынтегральное выражение уравнения (2), имеем т

A(tI= j(u bf ii,< Cl)dt+ p(u,(ri u,(t-ßÍéæ+

0 fu3 ie, О

Первый интеграл - функция Ф(.") второй интеграл - равен нулю, т.к. полезный сигнал и помеха некоррелированы. Третий иитеграл не зависит от

7 и представляет собой некоторую постоянную величину, С на которую функцияф()сдвигается относительно оси абсцисс, т.е. автокорреляционная функция суммарного сигнала равна сумме

789997

Формула изобретения где и — число точек совпадения функции

Ф() в единичной выборке с заданным значением опорного сигнала;

ФЮ- автокорреляционная функция выходного сигнала, погрешность определения первой и ь-й точки совпадения автокорреляционной функции с заданным значением опорного сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 368552, кл. G 01 и 23/06, 1970 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 541176, кл. < 06 R 15/34, 1975 (прототип) . автокорреляционных функций сигнала и помехи An) =ф(т) + А„(Г)

Обычно считают, что А ь с увелиГ .И чением быстро убывает и пренебрегают этой величиной. Однако для сигналов малой длительности интервал их корреляции становится сравнимым с интервалом корреляции помехи и поэтому нельзя пренебрегать членом

A t

Устройство, реализующее данный с способ, содержит генератор 1 пря- tO моугольных импульсов, триггер 2, широкополосный усилитель 3, блок 4 квадратирования, интегратор 5, пороговый .элемент б и счетчики 7,8 и 9.

Устройство работает следующим 3$ образом.

С выхода генератора 1 прямоугольных импульсов, входной сигнал подается на контролируемый объект 10. Выходной сигнал контролируемого объек- gQ та 10 усиливается широкополосным усилителем 3, квадратируется. блоком 4 квадратировання и интегрируется интегратором 5; на выходе интегратора 5 регистрируется сигнал автокорреляционной функции, который сравнивается пороговым элементом б с заданным значением опорного сигнала. Если длительность входного прямоугольного импульса такова, что сигнал на выхоЬ е интегратора 5 достигает значения опорного сигнала, то на выходе порогового элемента б появляется импульс, который подается на счетчик 7. Как только счетчик 7 накопит количество импульсов равное и, не его выходе 35 появится сигнал, которйй поступает на управляющий вход генератора 1 прямоугольных импульсов,-инвертируя направление изменения длительности прямоугольного импульса таким обра- 4п зом,что если длительность прямоугольного импульса до этого момента увеличивалась, то она начцет уменьшаться.

Этот же импульс с выхода счетчика

7, поступая на счетный вход триггера 45

2, перебросит его, при этом выходной триггер запустит счетчик 8, в котором измеряется и запоминается максимальная величина длительности прямоугольного импульса. При уменьшении длитель- о ности прямоугольного импульса счетчик

7 будет продолжать накапливать число точек совпадения автокорреляцион- ной функции с заданным значением опорного сигнала и, как только СчетчикЮ

7 накопит 2„ импульсов, на его выходе появится .сигнал, который снова изменит направление длительности прямоугольных импульсов. Триггер 2 при этом перебросится и запустит счетчик 9, который измерит минимальную длительность входного прямоуголь-. ного импульса и запомнит ее. Этот цикл повторится ь, раэ, и как только счетчик 7 накопит 2п., импульсов, появится сигнал, который остановит устройство. При этом счетчик 8 накопит суммарную продолжительность прямоугольных импульсов, максимальных по длительности, а счетчик 9 - суммарную продолжительность прямоугольных импульсов, минимальных по длительности.

Период несщуей частоты контролируемого объекта 10.определяется как разность показаний счетчиков 8 и 9. Для повторения цикла измерения необходимо подать сбросовый сигнал на соответствующие входы триггера 2 и счетчиков 7 8 и 9.

Способ позволяет с удовлетворительной для .практики точностью измерить несущую частоту колебательных объектов с сильно зауленной выходной функцией.

Способ измерения несущей частоты колебательных объектов, включающий воздействие на контролируемый объект входным сигналом и регистрацию выходного сигнала, о т л и ч а ю щ н й— с я тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости способа, в качестве входного сигнала используют прямоугольный импульс переменной длительности, а выходной сигнал после регистрации квадратируют, интегри руют, сравнивают с опорным сигналом, при выбранном количестве совпадений которого с выходным сигналом измеряют максимальную и минимальную длительность входного прямоугольного импульса переменной длительности, а период несущий частоты определяют по формуле (< -зЛ ю На)ос+ht> + а

789997

Фиа2

Составитель О, Иванова

Редактор М:Габуда Техред Н.Бабурка Корректор Ь.Макаренко

Заказ 9041/50 Тираж 751 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4