Способ измерения инфранизкой частоты синусоидального сигнала с постоянной составляющей

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения повьппение точности измерения частоты за время меньшее, чем период синусоидального сигнала. Способ заключается в снятии четьфех отсчетов входного сигнала -через равные интервалы времени, меньшие четверти периода , и сравнении между собой второго и третьего отсчетов. В случае равенства отсчетов снимают новую последовательность четырех отсчетов, при которой второй и третий отсчеты не совпадают. Затем определяют частоту сигнала. В описании приведена формула для определения частоты сигнала. Устройство, реализунидее способ, содержит устройство 1 управления, аналогово-цифровой преобразователь 2, арифметико-логическое устройство 3 и устройство 4 индикации. Увеличение с € точности измерения достигается за счет исключения влияния постоянной (Л составляющей сигнала и исключения измерений производной, что, в свою очередь, приводит к уменьшению влия«ия высокочастотных помех и уменьшению аппаратурных затрат прибора,обусto ловленных необходимостью измерения только значения входного сигнала, О) величина которого больше величины производной для инфранизкочастотноо го сигнала. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1 264О91 (5D 4 G 01 R 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТЕЗУ

ГОСУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3881236/24-21 (22) 06.03 ° 85 (46) 15.10.86. Бюл. Ф 38 (7 1) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола и Ленинградское научно-производственное объединение "Буревестник" .Всесоюзного научно-исследовательско го конструкторского института научно го приборостроения (72) А.И.Шааб, А.И.Иванов, И .П.Дерябин и А.С.Тырлов (53) 621. 316 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

é 434325, кл. G 01 R 23/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 920551, кл. G 01 R 23/00, 1982. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИНФРАНИЗКОЙ

ЧАСТОТЫ СИНУСОИДАЛЬНОГО СИГНАЛА С

ПОСТОЯННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— повышение точности измерения частоты за время меньшее, чем период сииусоидального сигнала. Способ заключается в снятии четырех отсчетов входного сигнала через равные интервалы времени, меньшие четверти периода, и сравнении между собой второго и третьего отсчетов. В случае равенства отсчетов снимают новую последовательность четырех отсчетов, при которой второй и третий отсчеты не совпадают. Затем определяют частоту сигнала. В описании приведена формула для определения частоты сигнала.

Устройство, реализующее способ, содержит устройство 1 управления, аналогово-цифровой преобразователь 2, арифметико-логическое устройство 3 и устройство 4 индикации. Увеличение точности измерения достигается за счет исключения влияния постоянной составляющей сигнала и исключения измерений производной, что,.в свою („ очередь, приводит к уменьшению влияния высокочастотных помех и уменьше- 2 нию аппаратурных затрат прибора,обус- М ловленных необходимостью измерения Я только значения входного сигнала, Cb величина которого больше величины 4ь производной для инфранизкочастотного сигнала. 2 ил.

Ж

3ш

1264091 (2) получим

U4-U +Up-Ug

2 (Пз — Uz) arccos (1)

55

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частоты синусоидального сигнала за время, меньшее периода измеряемого сигнала. 5

Цель изобретения — повьппение точ ности измерения.

В случае присутствия постоянной составляющей сигнала производят четыре последовательных снятия отсчетов 10 входного сигнала через заранее выбранный интервал времени, меньший четверти периода входного сигнала.

Затем сравнивают между собой второй и третий отсчеты и, если они совпа- 15 дают, снимают новую последовательность четырех отсчетов (например, сдвинут отсчеты »а одну точку и произведя одно дополнительное измерение). После этого определяют величи- 20 пы разности между четвертым и первым отсчетами и между вторым и третьим отсчетами, находят сумму полученных величин и отношение полученной суммы к удвоенной разности между третьим 25 и вторым отсчетами, определяют арккосинус полученного отношения, затем находят отношение полученного арккосинуса к интервалу времени между отсчетами, На фиг. 1 изображен график изме-. нения входного сигнала во времени; на фиг. 2 — блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа, Блок-схема содержит устройство 1 управления, аналого-цифровой преобразователь АЦП 2, арифметико-логическое устройство АЛУ 3, устройство 4 индикации, причем последовательно соединены АЦП 2, АЛУ 3 и устройство 4 индикации, а к их вторым входам подключены выходы устройства 1 управления.

Способ измерения частоты синусаидального сигнала в случае присутствия постоянной составляющей основан на том, что входной сигнал описывается следующей зависимостью:

U = U + A sin (u)t +g ), где U — постоянная составляющая входного сигнала;

А — амплитуда; м — частота; — фаза исследуемого сигнала.

По измеренным мгновенным значениям входного сигнала U, U, U и П4 в моменты времени t,, t I, t и t4 можно составить четыре уравнения с четырьмя неизвестными

U,= О+ А sin (t + ), U — U + A sin (М +9), U = U + А sin («) ь+ Р)

3 Ь

U4 = U + А sin Qt4+Ó ).

Интервалы времени между отсчетами приняты равными с = аь - t = е - t

4 3 2 2 1

2JI / д (— -)! 4, и3

Решая систему уравнений (2) относительно частоты ы с использованием формул преобразования суммы тригонометрических функций в произведения и формул сложения и вычитания аргументов тригонометрических функций

U4 Ui +U U, cos (03 h t) =

2 (Бз — Uz ) (3)

Приведенные соотношения справедливы только при условии, когда U2 Ф U3, т.е. второй и третий отсчеты не должны располагаться симметрично относительно минимума и максимума входного сигнала. В случае их равенства формируют новую последовательность четырех отсчетов. Удобнее всего это сделать, отбросив первый отсчет, добавив еще один последующий отсчет.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

В начале процесса измерения (момент времени t ) по команде устройства 1 управления аналого-цифрового преобразователя АЦП 2, на вход которого поступает измеряемый сигнал, преобразует входной сигнал в цифровой код U,, который по команде устройства 1 управления передается в арифметико-логическое устройство

АЛУ 3 и там хранится, Далее через одинаковые интервалы времени — t =

21Г l дсc(— -)/4

ы / задаваемые устройством 1 управления, процесс измерения повторяется, в .результате чего в АЛУ 3 хранятся

1264091 пов

С целью уменьшения погрешности, дов связанной с дискретизацией сигнала тот по амплитуде и времени, следует увеличивать разрядность АЦП 2 и по воз20 щей можности интервал времени ь t a также увеличивать порог сравнения для модуля разности U> - U> при решении вопроса о необходимости снятия где

25 дополнительного отсчета и формировании новой последовательности четырех отсчетов. Uw П, + Ug — Ug

arccosi д) ----- -- 3. gi. д1:

U, -Ц вЂ” значения соответственно первого, второго, третьего и четвертого отсчетов.

+ue 1

Составитель Н.Федоров

Редактор А.Ревин Техреду .Кравчук

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5556/45 Тираж 728 Подписное

ВБИЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4 цифровые коды U --V . Затем АЛУ 3 .производит проверку разности цифровых кодов U — U и,если она не равна нулю, выполняет расчет частоты сигнала по формуле (3) и по команде устройства 1 управления выводит результат измерения на устройство 4 индикации. Если разность U - U равна нулю,то в АЛУ 3 три последние значения сигнала двигаются на место значений сигналов U -U и производится измерение нового значения сигнала и ввод его цифрового кода в АЛУ 3, которое затем выполняет расчет по формуле (3) и выводит результат измерения на устройство 4 индикации.

Формула изобретения

Способ измерения инфранизкой частоты синусоидального сигнала с постоянной составляющей, заключающийся в снятии двух отсчетов сигнала через заранее выбранный интервал времени, меньший четверти периода сигнала, отличающийся тем, что, 10 с целью повышения точности через выбранный интервал. времени л t4(- †)/

И

/4, где <) — частота сигнала, производят снятие третьего и четвертого последовательных отсчетов сигнала, в случае равенства между собой второго и третьего отсчетов операцию торяют и формируют новую послеательность четырех отсчетов, часу сигнала определяют по следуюзависимости: