Устройство для непрерывного аналогового измерения отношения частот

ВС6Фоюэнап

98 техн(1 чес .

Ф .!f 3

СОюз Совэтскня

Социалистически»

Республик

- вб64275

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 23.12.74 (2l) 2087128/18 — 21

В (51) М. Кл.

Н 03 D 13/0О о 01 я гз/ог= ,1 с присоединением заявки № (23) Приоритет

ГасуавретвеиаыХ квнатет ссср по девам юабрвтааХ и втирай

Опубликовано 25.05.79. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 25.05.79 (53) УДК 621.37б..33 (088.8) (72) Автор изобретения

М. В. Колмаков

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский автомобильный и автомоторный институт (П) Заявитель

« . м-ыМ;А1зжъеаС ЬЮЪйгФ.-« «.йа.« «а1 (54) УСТРОйства Для НвпРЕРЫВНОГО АНАЛОгОВОго

ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ ЧАСТОТ

1 "2

Изобретение относится к измерительной тех- . от частотомеров, величина выходного сигнала нике н может быть использовано в устройствах которых пропорциональна частоте на их вхосравнения фаэ, частот и периодов вэаимонеза- де (21, Это устройство позволяет получить анависимых электрических сигналов и других логовый сигнал, пропорйнональный отношению устройствах подобного назначения. частот на входе. Однако преобразование частот

Известно устройство для измерения отноше- 5 сигналов в постоянные с необходимым в этом ния частот, содержащее электронно-счетный час- случае усреднением по времени, затем измеретотомер, работающий в режиме дискретного из- ние отношения также с усреднением приводит мерения отношения двух частот (1). Высокая. к существенной погрешности измерения отношеточность измерения обеспечивается в этом слу- ния частот в динамйке. чае при большом отношении частот или при 1а усреднении отношения путем значительного пе- Наиболее близким техническим решением к ресчета одной из частот. Измерение отношения изобретению является устройство для непрерыв частот двух сигналов в динамике, особенно в ного аналогового измерения отношении частот, звуковом диапазоне, осуществляется недостаточ- содержащее блок для измерения сдвига фаз, но точно из-эа сопоставимости времени измере- 15 преобразующий величину фазового сдвига в иннми отношения со временем изменения хотя бы тервал времени (3). одной иэ частот. Кроме того, при применении Однако при весьма близком совпадении часзтого устройства требуется дополнительное пре- тот измеряемых сигналов или их ценочисленобразование дискретного выходного сигнала в, ном отношении начинают сказываться фазовые

"биения", искажающие результаты измерения.

Известно устройство для измерения отноше- Целью изобретения является уменьшение иия чзсгот, содержащее блоки, измеряющие от- погрешности измерения из-за влияния фазовых

99 «Ф) ношение двух аналоговых сигналов, получаемых биении . оо4275

Достигается это тем, что в устройство для непрерывного аналогового измерения отношения частот, содержащее блок дпя измерения сдвига фаз, входы которого соединены с входными клеммами устройства, дополнительно введен второй блок для измерения сдвига фаэ.

Один вход этого блока соединен непосредственно с входной клеммой устройства, а другой вход соединен с другой клеммой через инвертор фазы входного сигнала. Одноименные вы- 10 ходы блоков обьединены через суммирующие резисторы, между средними точками которых включен регистратор отношения частот.

Такое устройство позволяет снизить погрешности измерения эа счет того, что биения сигналов на выходах блоков происходят в противофазах, поэтому при суммировании обоих сигналов полезные сигналы суммируются, а погрешности вычитаются.

На чертеже представлена блок-схема предла- _#_ гаемого устройства для непрерывного аналогового измерения отношения частот.

Устройство для непрерывного аналогового измерения отношения частот содержит блок 1 измерения сдвига фаз, входы 2 и 3 которого подключены к входным клеммам 4,5 устройстIIa, которые соединены с входами блока для измерения сдвига фаз, выполненного аналогично блоку l. Причем вход 7 блока 6 соединен с клеммой 4 непосредственно, а вход 8 блоkl 6 соединен с клеммами 5 устройства через йнвертор 9 фазы входного сигнала Рб на 180 .Одноименные выходы 10 и 11, 12 и 13 обоих блоков объединены через суммирующие резисторы 14 и 15, 16 и 17, между средними точка- 3.1 мй 18, 19 которых включен регистратор 20 отношении частот Еб/Еа (самописец магнитоэлектрический стрелочный индикатор и т.п.).

Устройство действует по принципу преобра- 0 эования фазового сдвига во временной интервал и только затем по принципу усреднения этого интервала. Установлена связь между сдвигом фазы Ь Ф и относительным временным интерBGJI0M AT/Т в случаях разных частот г а и 45

Fg I дФ = 180 .Т/Т, где Т = Та — Тб=l/Гав

1/Рб. Усреднение можно записать либо по пеРиоду Та (дпя F®c Гб), тогда в,Ф"= 180 (1—

FII/гб), ЛнбО IIO ПЕрИОду Тб (дпя Еб < Еа), тогда д Ф = — 180 (1 — Еб/Ра).

Из обоих выражений видно; что измеряемый фазовый сдвиг пропорционален разности между

Винницей и искомым отношением частот.

При подаче на входы 4, 5 устройства разных частот FII и Еб среднее значение тока на выхоЛЕ (за вычетом 1) соответствует измеряемому

Отношению частот.

Однако при весьма блйзком совпадейии час гот двух сигналов или их целочисленном отно4 птении начинают сказываться фазовые «биения», приводящие к колебаниям регистратора. Особенно заметно это явление при совпадении частот, когда устройство для измерения отношения частот — блок 1 становится самим собой— фазометром, при этом регистратор 20 периодически перемещается по пилообразной зависио 0 мости во времени от значений Ф=-180 до

+ 180 или наоборот от + 180 до — 180, в зависимости от того, опережает или слегка отстает одна из частот от другой, что ошибочно соответствует изменениям Рб/Га от 0 до 00 или ,от 00 до О.

Для существенного уменьшения влияния фазовых биений» сигнал с частотой, например Рб инвсртируется по фазе на 180 в инверторе 9 и подается на другой фазометр -- блок 6, на его вход 8; сигнал с частотой Ра подается на вход 7 блока 6 непосредственно. Выходные сигналы блоков 1 и 6 суммируются резисторами 14 и 15, 16 и 17, и со средних их точек 18, 19 подаются на регистратор 20. При этом сумма выходных сигналов соответствует (за вычетом 1) измеряемому отношению частот, а фазовыс «биения» при близком совпадении частот двух сигналов взаимно коМпенсируются по первой, наиболее низкочастотной и мешающей измерениям, гармонике <убиений (разностной частоте л F = Ра — Еб).

Полному устранению колебаний регистратора при кратком совпадении частот способствует проведение измерения таким образом, при котором одна из частот медленно изменяется относительно другой во времени. Это выполняется при измерениях всякого рода частотных характеристик, где частоты сигналов изменяются во времени автоматически или вручную.

Диапазон отношений измеряемых частот данным устройством равен 0,1 — 10. Расширение этого диапазона может быть обеспечено применением пересчетных ячеек с делителями частоты.

Сравнение данного устройства с известным показало, что погрешность измерения при применении изобретения может быть существенно уменьшена.

Формула изобретения

Устройство для непрерывного аналогового измерения отношения частот, содержащее блок для измерения сдвига фаэ, преобразующий величину фазового сдвига в интервал времени, входы которого подключены к входным клеммам устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения из-за влияния фазовых « биений», оно

664275

Составитель Г. Асмолов

Техред М. Келемеш " . Корректор Н. Стец

Редактор Е. Гончар

Тираж 1059 Подписное

ЦНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 3702/53

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4 дополнительно содержит второй блок для измерения сдвига фаз, входы которого соответственно подключены к одной входной клемме непосредственно, а к другой — через инвертор фазы входного сигнала, а одноименные выходы блоков объединены через суммируюшие резисторы, между средними точками которых включен регистратор отношения частот.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Аппаратура для частотных и временных измерений. Сб, под редакцией А.П. Горшкова.

"Советское радио", M., 1971.

2. Куликовский Л. Ф. и др. Автоматические измерительные приборы с устройствами для выполнения математических операций, М., "Энергия", 1970.

3. Мирский Г. Я. Радиоэлектронные измерения, издание 2-ое, переработанное и дополнен о ное. М, Энергия", 1969, с. 328 — 330.