Устройство для измерения переход-ных процессов b аналого- частотныхпреобразователях

Устройство для измерения переход-ных процессов b аналого- частотныхпреобразователях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскин

Социапистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii)840769 (6! ) Дополнительное н авт. свнд-ву № 696392 (5I)M. Кл. (22)Заявлено 20.11.78(2I) 2685713/18-21 с присоелиненнем заявки нй

6 01 P 29/033

Гооударотнвнный комнтет

СССР но делам нзобретеннй н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.06.81.Бюллетень М 23

Дата опубликования описания 30.06.81 (53) УДК 621.317.. 75 7 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Я. Баржин, Ф. Ф. Колпаков и Ю. С. Шм (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ fIEPEXOflHbfX

ПРОБЕССОВ 8 АHAЛОГО-ЧАГТОТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯХ

Изобретение относится к радиотехническим измерениям и может быть использовано для исследования динамических свойств широкого класса устройств с аналогс -частотным преобразованием, например измерительных частотных преобразователей.

По основному авт. св. ¹ 696392 иаовестно устройство для измерения переходных проиесссв и аналого-частотных преобразователях, содержащее блок управ о пения, блок задания входного сигнала, первый и второй счетчики импульссю, элемент задержки, блок индикаиии и элемент И. Устройство позволяет опре делясь форму переходного проиесса ус15 тановления частоты (1 j, Однаков известном устройстве методика вычисления времени переходного проиесса трудоемка при любом характере переходного

20 проиесс а, так как основана на ан алитич еском преобразов внии нереального масштаба времени результирующей осииллограммы в реальный по приближенной формуле.

Бель изобретения — снижение трудоемкости измерительного проиесса путем калибровки результата измерения.

Поставленная пель достигается тем, что в устройство для измерения времени переходных проиессов в аналого-частотных преобразователях, содержащее блок управления, первый выход которого соединен со входом блока задания входного сит нала, выход которого соединен с первой входной клеммой устройства, первый и второй счетчики импульсов, первые входы которых подключены соответственно ко второму и третьему я выходам блока управления, первый выход первого счетчика импульсов и выход второго счетчика импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами блока управления, второй выход первого счетчика импульсов соединен с третьим входом блока управления, а также элемент задержки и блок индикаиии, элемент И, первый вход которого соединен со второй входной клеммой уст3 840769 ройства, второй. вход элемента И соеди- " счетчик 3 импульсов обнулен и открыт нен через элемент задержки с выходом;для импульсов с выхода элемента И 13. блока задания входного сигнала и со Элемент И 13 открыт для импульсов с вторыми входами первого и второго. выхода дифференцирующей цепи 12. Втосчетчиков а выходы элемента И соеди5 рой счетчик 4 импульсов обнулен и отнены с четвертым входом блока управле- крыт дпя импульсов с третьего выхода ния, причем выход второго счетчика сое;- элемента И 14. Элемент И 14 закрыт динен со входом блока индикации, введе- для импульсов с выхода дифференцируюны третий счетчик импульсов и измери- щей цепи 12 по второму входу сигналом тель длительности, причем вход измерите- совтороговыходавторогосчетчика Зимпульля длительности соединен с выходом бпо- сов. Элемент 10 заданиясдвигавходногосигкв управления, второй вход измерителя нала ждет первого запускающего импудлительности соединен со вторым BbIxogoM льса с выхода дифференцирующей цепи 12. блока задания входного сигнала, который Этот же импульс обнупяет измеритель также соединен со BTopb1M входом TpeTb 3) 15 длительности. Третий счетчик 1 6 имго счетчика, первый вход которого соедин- пульсов обнулен и закрыт для импульсов нен с выходом второго счетчика импул с выхода второго счетчика 4 сигналом со а выход третьего счетчика соединен второго выхода блока задания входного с блоком индикации. сигнала.

Введение в известное устройство Tpe- gp При подаче напряжения питания нв исстьего счетчика и измерителя длител . педуемый аналого-частотный преобразова -. ности дает возможность калибровать ropn тель (не показано) на его выходе генезонтальную развертку результирующей рируются импульсы частоты f (диагосциллограммы в реальном масштабе вре рвмма в на фиг. 2 ), которые поступамени, что, в свою очередь, позволяет gg ют на входную клемму 8 предлагаемого более точно и с меньшими затратами, не у трой а Выходная клемма 9 устрой прибегая к приближенным аналитическим ства подключена к входным клеммам исвычислениям, определять ареМ -Р.. следуемого аналого-частотного преобрвзоного процесса. ввтеля. На вход исследуемого преобразоНа фиг. 1 . представлена функ онапь 30 ввтеля поступает напряжение, периодически изменяющееся скачкообразно и имеющее на фиг. 2 и 3 — диагра™, noacHsrmzgme два уровня — единичный и нулевой. Нулевопринцип работы устройства нв Фиг °,, уровню соответствует „с„„,, результат измерения (результирующая ничному — т (диаграмма r на фиг. 2).

<кциллограммы с импульсом ка ибр 33 В момент подачи питающего напряжения

2 времени переходного npoueccа. запускается элемент 5 задержки дл„

Предлагаемое устройство с держи о со е жит блок тельность импульса элемента 5 задержки

1 управления, блок 2 задания входного выбирается исходя из времени установлесигнала, первый и второй счетчики 3 и ния измерителя в исходное состояние пос4 импУльсов, элемент 5 задержки лок 4Р ле включения напряжения питания, причем

6 индикации, элемент И 7, входна . длительность импульса этого элемента завходная 8 и выходнаЯ 9 клеммы - пРедлагаемого Ус держки должна быть больше времени обойства. Нафиг. 1 показано такжевыполнение ройст . ф ратного переходного процесса перехода от блока 2 задания входного сигнала на элэчастоты й,2 к а< шиаграмма r на риг. 2i ° менте 10 заданиЯ сдвига входного сиг - 45 По око ан импульса с выхода нала и элементе 11 задержки и блока 1:мента 5 з ер и (ди а ж на авления на яффе енц унлпей цепи 12 фиг. 2) открывается элемент И 7, при и элементах И 13 и 14. Кроме того, этом импульсы исследуемой частоты 6, предлагаемое - устройство содержит из- поступают через него на дифференцируюмеритель . 15 длительности и третий 5о дую цепь 12. счетчик 16 импульсов. Первый дифференцированный импульс

УстРойство Работает следУющим обРв (диаграмма б на фиг. 2) запускает элезом, ° мент задания сдвига входного сигнала, В исходном состоянии, после подачи который представляет собой кипп-реле напряжения питания, элемент И 7 закрь т я с циклически изменяющейся длительностью по второму входу импульсом ъ4т с выхода импульсов . элемента 5 задержки для импульсов исследуемой частоты ц, поступающих на Импульс максимальной длительности его первый вход (клемма 8). Первый нв выходе блока 2 задания сдвига вход5 840769 6 ного сигнала соответствует первому цих- вает rr - исло положительных импульсов пу измерения и имеет длительность, крат (например р-3) после чего запирает эленую целому числу периодов исследуемой мент И 13 и открывает элемент И 14.. частоты Х„, что обеспечивает синхрони- Первые отрицательный и положительный эацию начала переходного rrpprrecca с фрон- 5 0 4пУпьсы (диагРамма и на фиг. 2 s диаг том одного из импульсов исследуемой час- рамма и на фиг. 3) регистрируются на тоты, например с передним фронтом счетчике 4 импульсов, который затем (диаграмма а на фиг. 2). запирает элемент И 14

Со второго выхода блока 2 задания С выхода счетчика 4 импульсов на входного сигнала импульс максимальной 10 6rr0«6 индикации поступает импульс 6 длительности поступает на вторые входы длительность которого равна интервалу измерителя 15 длительности и счетчика времени между отрицательным и положи—

16. Передний фронт этого импульса откры тельным продифференцированными импульвает счетчик 16 для считывания импупь- сами (диаграмма и на фиг. 2 и диаграмсов р с выхода второго счетчика 4. Зад- r5 ма и на фиг. 3). Импульс е имеет норминий фронт этого импульса .запускает рованную амплитуду, которая преобразуе1 измеритель 15 длительности синхронно ся в блоке 6 индикации в импульсы пилос началом переходного процесса. образного напряжения (диаграмма м на

3 — ый дифференцированный импульс, фиг. 2 и диаграмма м на фиг. 3). например первый, последующий за эапус- 20 ООбщая картина переходного процесса, ком (диаграмма б на фиг. 2), останавпи- Регистрируемая блоком индикации, покавает измеритель 15 длительности. В ре- эана На фиг. 4 (6> — время переходного эупьтате измеряется время между начапроцесса, — модулированный период). пом переходного процесса и одним из Первый цикл измерения заканчивается положительных дифференцированных импул 2 по окончании 1импульса g, по заднему сов, например, между началом переход- фронту которого запускается элемент 5 н о процесса и первым д фференцирован - - задержки, генеРиРУющий импУльс Ж СбРа» ным импульсом (диаграм., а з на фиг.2). сываются в исходное состояние счетчики

Задним фронтом импульса с элемента 3 и 4 импУльсов, и начинаетсЯ обРатный

1p caazr a входного сигнала (диаграмма 30 пеРеходной пРоцесс в исследУемом анав на фиг. 2) запускае1ся элемент 1 1 за- лого-частотном пРеобРазователе. держки, который представляет собой кипп- После Установлении на выходе Bcclre реле с постоянной длительностью импуль- дуемого аналого-частотного преобраэовасов, генерирующий импульс определенной тепя начальной частоты - „начинается длительности (диаграмма r на фиг 2 и продолжение-диаграмма г на фиг. 3). текает аналогично, Однако в последуюЭтот импульс коммутирует напряжещих цикл ах измерения изменяется лите ность задающего импульса 0 элемента 10зание на входе исследуемого аналого-частот- дания сдвига входного сигнала. Эта дпитепу ного преобразователя, в результате чего ность изменяется циклически с диск е1 изменяется выходная частота последнего дискрет(диаграмма а на фиг. 2). костью Т., в результате чего импульс9

С выхода ди ференцирующей цепи 12 проходит весь участок переходного про-. продвфференцированные импульсы (диагиесса, изменяя свою длительность. рамма 2 на фиг.2, продолжение — диаграм-. ма б на фиг 3) ос на иг. поступают через элемент

45 ный масштаб времени калибруется имИ 13 на первый . счетчик 3 импульсов и пульсом с выхода счетчика 16 «ото и тч 6, к торий открывается передним фронтом импульса и через элемент И 14 на второй счетчи«4 импульсов, при этом счетчик 3 импульсов максимальной длительности со вто ого

Р выхода блока задания входного си считает только положительные импульсы, У . S0 нала и просчитывает импульсы с выхода а счетчик 4 импульсов — положительные счетчика 4 импульсов. Период частоты и отрицательные делится на щ раэ, при этапы вепиВ исходном положении элемент И 13 чина дискретного изменении дпительносоткрыт по обоим входам, элемент И 14 ти импульса на выходе элемента 10 эазакрыт выходным сигналом счетчика 3

ы дания сдвига входного сигнала равна яч пульс ов.

Дифференцированные щчпульсы с выхода дифференцирующей цепи 12 поступают на Tq счетчик 3 импульсов, который просчиты- Ъ

8407

На участке переходного процесса период Т„частоты %., модулируется переходной функцией (диаграмма а на фиг. 2 и диаграмма а на фиг. 3).

Время, равное сумме нескольких первых модулированных периодов Т, считывается относительно начала переходного проиесса и фиксируется измерителем 15 дпительности.

На диаграмме з (фиг. 2) показано считывание первого модулированногр периодаТ„. По окончании этого периода появляется следующий импульс исследуемой последовательности Q, В нереальном масштабе времени на результирующей

15 осииплограмме импульс, соответствующий окончанию измеренного периода Т „, появляется через vn импульсов, причем момент появления импульса, соответствующего окончанию измеренного тц„, фиксируется 20 на результирующей осииппограмме импул сом калибровки (. Третий счетчик

16 импульсов считываетп импульсов с выхода второго счетчика 4 и по окончании счета формирует импульс калибровки 25 и, подмешивая его к импульсам результирующей осциллограммы (фиг. 4) .

Интервал времени в реальном .масштабе времени между началом переходного процесса и импульсом калибровки высве- 30 чивается на индикационном табло йзмерителя 15 длительности (диаграмма з на фиг. 2 и диаграмма з на фиг. 3).

Дальнейшие измерения сводятся к совмещению сетки -экрана осциллографа с импульсом калибровки относительно начала переходного процесса; установлению иены деления горизонтальной развертки и определению времени окончания переходного процесса на любом потенииальном уровне. 40

Для сравнения покажем методику расчета времени переходного процесса в известном устройстве.

В известном устройстве расчет времени переходного процесса+ производится по 45 приближенной . формуле

ЪР ,р (2 где f и 9> - нижняя и верхняя частоты

"исследуемого аналогочастот ного преобразователя;

69 8

l,9 — время, соответствующее величине дискретного изменения длительности импуль са на выходе блока задания сдвига входного сигнала число импульсов на участке изменения амплитуды на фиг. 4

Приведенная формула справедлива для линейных участков переходного процесса, а для произвольной формы переходного процесса предполагает кусочно-линейную аппроксимащпо с последующим сумми рованием результатов, что является довольно трудоемким проиессом. Кроме того, появляются естественные расчетные погрешности, связанные с неточностью аппроксимациии.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет .значительно снизить трудоемкость измерения времени переходных процессов в аналого-частотных преобразователях при контроле динамических параметров как в процессе исследования преобразователей, так и в процессе их произвбдcmа.

Формула изобретения

Устройство для измерения переходных процессов в аналого-частотных преобразователях по авт. св. ¹ 696392, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с цепью снижения трудоемкости измерительного проиесса путем калибровки результата измерения, в него введены третий счетчик импульсов и измеритель длительности, причем вход измерителя дпительности соединен с выходом блока управления, второй вход изме- " рителя длительности соединен со вторым выходом блока задания входного сигнала, который также соединен со вторым входом третьего счетчика, первый вход которого соецинен.с выходом второго счетчика импульсов, а выход третьего счетчика импульсов соединен с блоком индикаиии.

Источники информа ции, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетелытво СССР

¹ 696392, по заявке ¹ 2479291/18-21, 25.04. 77.

840769

Составитепь Л. Сорокина

Техред А Ва6ааеи Корректор М. Пожо

Редактор С. Родикова

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 4 755/66 Тираж 732 Подписное

ИНИИПИ Государственного комитета СССР по депам изобретений и открытий

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