Устройство для измерения времени переходных процессов

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«о781753 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.06.78 (21) 2622659/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 23,11,80.бюллетень ¹ 43 (51) К. Кл.

Я 04 F 10/00

Государствеиный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 681.11 (088.8) Дата опубликования описания 23.11,80 (72) Авторы изобретения

В.Я.Баржин, Ф.Ф.Колпаков, Ю.С.Шмалий, A.Е.Сычев и Н.Д.Чередниченко (71) Заявитель

1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ

ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

Изобретение .относится к измерительной технике и может быть использо . вано при построении информационноизмерительных систем, предназначенных для контроля динамических параметров измерительных частотных преобразователей.

Известно устройство для измерения пЕреходных процессов в преобразователях с частотно-импульсной модуляцией, содержащее последовательно соединенные узел управления с токовым ключом, токовые ключи и узел задания входного сигнала, а также узел управ ления работой двух частотомеров, узел формирования кодовых сигналов, регистратор, переключатель f1).

Наиболее близким,по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения времени переходных процессов, содержащее генератор, блок сравнения, преобразователь аналог-частота, коммутатор, первый и второй реверсивные счетчики, блок управления, цифровой измеритель времени и регистр (2).

Однако известные устройства позволяют измерять лишь время переходного процесса установления частоты.

Время полного переходного процесса, включающее амплитудный и частотный переходные процессы в случае, когда они различны, с помощью известных устройств измерить невозможно.

Цель изобретения — повышение точности измерения времени полного переходного процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены к-ключей, 1О к-ждущих мультивибраторов и анализатор спектра, причем вход устройства через к-ключей и узлов записи, последовательно подключенных к блоку опроса, анализатор спектра и узел срав15 нения соединен со входом счетчика, подключенного к блоку опроса, а выход делителя соединен со входом регистра, выходы которого через к-ждущих мультивибраторов соединены с со20 ответствующими входами ключей.

На фиг.1 показана структурная схема устройства; на фиг.2 а и. б - диаграммы работы устройства, соответствующие основным циклам.

25 Устройство содержит к-ключей 1„ соединенных с выходом исследуемого преобразователя, к-узлов 2 записи, выходы 1соторых соединены с выходами ключей 1, к-ждущих мультивибраторов 3, 30 выходы которых соединены со входами

781753 ключей 1, блок 4 опроса, входы кото- . рого соединены с выходами узлов 2 записи; блок 5 управления, выходы которого соединены со входами исследуемого преобразователя и входом блока

4 опроса, регистра б; управляющий вход которого соединен с выходом бло-ка 5:управления, а выходы соединены-. со входами соответствующих ждущих

" Мультивибраторов 3, делитедя 7, вы-" ход которого соедийен со входом регистра б, генератор 8, соединенный 1О со- входом делителя 7, анализатор 9, спектра, соединенный с выходом блока 4 опроса, узел 10 сравнения, вход которого соединен с выходом анализатора 9 спектра, à вйход соединен со входом блока 4 опроса и, входом счетчика 11.

Условные обозначения на диаграмме" работы устройства:f - начальн ная частота на выходе исследуемого преобразователя;Уэ — установившаяся частота на выходе исследуемого преобразователя после подачи управляющего воздействия;с„„ — время установления частоты на выходе исследуемого преобразователя;с„д - время установления.амплитудй на выходе исследуемого преобразователя; t„ — момент подачи управляющего воздействия на вход исследуемого преобразователя с выхода блока 5 управления; à †. вре- 30

" мя задержки; Т вЂ” период частоты Г

S — информационный параметр спектра сигнала, записанного в узле 2 записи; 5 - информационный параметр спектра сигнала частоты 1„ ф- число 35 логических состояний "Нет на выходе узла 10 сравнения; n — коэффициент деления делителя 7; t — измеряемое время полного переходйого процесса.

Устройство работает следующим об- 4О разом.

Предполагается, что значение времени переходного процесса установления частоты и амплитуды больше некоторого времени задержки т, которое может быть оценено ориентировочно .. 45 " по"результатам анализа динамических воэможностей схемы. Поэтому нет необходимости в проведении измерений за этот период Т . Выходы сдвигающего регистра с 1 (С -1) не подключены 50 ко входам соответствующих ждущих мультивибраторов, что вызывает за держку их запуска на время, равное ф

Если оценить время С аириорно 55 невозможно, .то все выходы сдвигаю- щего регистра с 1-го по к-тый подключейы ко входам ждущих мультивибраторов. Измерение времени полного переходйого йроцеСса начинается с момента подачи управляющего воздействия, при этом время задержки равно нулю.

Исходя иэ того, что время между ближайшими импульсаМи, поступающими на второй "вхЬд сдвигающего регистра б с выхода делителя 7 равно Т /и, 65

/ задержка запуска ждущих мультивибра торов равна

-„. (4,-1) откуда можно определить число выходов сдвигающего регистра; не подключенных ко входам мультивибраторов.

После включения напряжения питания сдвигающий регистр б находится в нулевом состоянии и закрыт пь:второму входу для прохождения сигналов с делителя 7 сигналом от устройства

5 управления; генератор 8 генерирует импульсы с периодом Т, которые преобразуются в делителе 7 в импульсы с йериодом Т „, поступающие затем на вход сдвигающего регистра б (диаграмма б); узлы записи .находятся в обнуленном состоянии.

В момент времени t„ (диаграмма в) блок 5 управления вырабатывает управ- ляющий сигнал в виде ступенчатой функции, поступающий на исследуемый . частотный преобразователь, в котором начинает протекать переходной процесс по амплитуде и частоте (диаграмма а).

Время установления частоты t, время установления амплитуды t,при-. чем в общем случае t Ä >z tzд (йа диаграмме а показан пример, когда tz„g .

Импульс в с выхода узла 5 управления открывает сдвигающий регистр б по второму входу для прохождения импульсов с периодом Тэ „ с выхода делителя 7.

Сигнал с f-выхода сдвигающего. регистра б запускает один из ждущих мультивибраторов 3, который генерирует одиночный импульс г длительностью, равной периоду установившейся частоты f+ (диаграмма r).

Следующие (+1,... импульсы с выходов сдвигающего регистра б последовательно запускают соответствующие ждущие мультивибраторы 3, которые также генерируют одиночные импульсы длительностью,равной периоду установившейся частоты f> (диаграммы е,з,к) со сдвигом-относительно друг друга на величину Т

ЬЬ

На время длительности Т импульсов с выходов ждущих мультивибраторов 3 (диаграммы г,е,з,к) открываются соответствующие ключи для прохождения выходного сигнала с исследуемого частотного преобразователя. Таким образом, из вйходного сигнала исследуемого преобразователя (Фиг.2а) последовательно берутся "выборки" длительностью Т со сдвигом на время Те которые записываются в непрерывную реализацию (или в кольцо) в узлах 2 записи (диаграммы д,ж,и,л).

Сдвигающий регистр б работает в одном направлении, т.е. после появления к-го импульса с выхода делителя 7 он не переходит в начальное состояние, а Остается в конечном состоянии, закрывая второй вход для по781753

Формула изобретения

$0

d0 о

á5 ступления импульсов с выхода делителя 7.

Таким образом, в узлах записи запоминается записанная непрерывная реализация последовательных "выборок" сигнала длительностью Тн

Как видно на диаграммах д,ж,и,л, каждая из непрерывных реализаций ф отличается от другой или наличием фазовых скачков амплитуды (диаграммы д,и), или искажением формы колебаний (диаграмма ж).

Если восстановить колебание частоты из точки у t в сторону начала переходного процесса (на.диаграмме а восстановленное колебание показано пунктиром), то в точках (диаграмма а) наблюдают разности амплитуд восстановленного и реального колебаний.

Участки колебаний t +Та и t +Т записываются B узлах записи в кольцо или непрерывную реализацию, при этом разности амплитуд колебаний являются источниками фазовых скачков амплитуды в точках соединения (диаграммы д,ж).

Возникает ситуация, когда Фаэовые скачки амплитуды не наблюдаются, вследствие равенства нулю разности амплитуд восстановленного и реального колебаний (диаграмма а,точка t>)

В этом случае осциллограмма записанного в .кольцо или непрерывную реализацию колебания близка к форме колебаний частоты f, но отличается от последней искаженной формой (диаграмма ж).

Реализация на диаграмме л свободна от перечисленных искажений,т.е. фактически повторяет:установившийся процесс с частотой f< (сравнение с диаграммой а на участке после времени с =t )

После йолной записи в непрерывную реализацию "выборок" сигнала, по заднему фронту импульса в, от блока 5 управления блок 4 опроса подключает ныход первого узла 2 записи к анализатору 9 спектра. Длительность импульса в должна быть больше времени полной записи выборок сигналов н кольцо или непрерывную реализацию.

Информационный параметр спектра исследуемой непрерывной реализации

5 поступает на узел 10 сравнения, где сравнивается с информационным параметром спектра установившейся частоты Зэ . Информационный параметр SB получается непосредственно в результате спектрального анализа сигнала от источника частоты Ф ана.-В лизатором 9 спектра, последующей записи результата анализа в дополнительном узле записи (не показан) и подачи результата записи на вход уз,ла 10 сравнения в виде информационног параметра ВЬ а также каким-либо / другим известным методом.

Результат сравнения с выхода узла 10 сравнения, имеющего релейную характеристику, содержит дна логических состояния "Да" или "Нет".

Состоянию "Да" соответствует удовлетворительное сравнение величин 5„ и

5н, состоянию "Нет" — неудовлетворительное сравнение.

После появления логического состояния "Нет" на выходе узла 10 сравнения

® узел 4 опроса подключает следующий узел записи ко входу анализатора 9 спектра и операция сравнения повторяется.

Таким образом, узел 4 опроса подключает последовательно все узлы эа15 писи ко входу анализатора спектра до тех пор, пока в результате сравнения не появится состояние "Да". После этого процесс измерения прекращается.

Счетчик 11 просчитывает число ло2О гических состояний "Нет"(ф) с выхода узла .10 сравнения. После появлениялогического состояния "Да" в счетчике 11 остается записанным число.

Поскольку величина дискретного сдвига между импульсами на диаграммных r,е,з,к выбрана равной Тз

6/и числу(,й.); записанному н счетчйке 11,, соответствует время Т,а/y . Это время равно интервалу между 8-ым импульсом и (+,6.импульсом с выхода. сдвигающего регистра б.

С учетом времени задержки % время полного переходного процесса запишется в виде

3S тр, Е = (+ ц—

?locKoJIbKy apeMsf t„ находится в линейной зависимости от числа p.,,записанного в счетчике 11, его шкалу градуируют непосредственно в значе40 ниях времени переходного процесса.

Устройство для измерения нремени переходных процессов, содержащее блок управления, выходы которого соединены со входами регистра и блока опроса, к-узлов записи, счетчик,генератор, соединенный со входом делителя, узел сравнения, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что с целью повышения точности измерения времени полного переходного процесса в него введены к-ключей и к-ждущих мультивибраторов, анализатор спектра, причем вход устройства через к-параллельных цепей, каждая из которых состоит из последовательно соединенных ключа и узла записи, подключены к блоку опроса, который подключен через анализатор спектра к узлу сравнения, два выхода которого подключены к счетчику, причем один из них подключен к блоку опроса, а выход делителя соединен со входом регистра, подключенного через

781753, в

:к-ждущих мультивибраторов с соответ ствующими входами ключей.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 409147, кл. С Oi R 28/02, 1972.

2. Авторское свидетельстро СССР

Р 531134, кл. G 05 В 23/02, 1974 (прототип).

781753

Составитель Н.Крохин

Редактор,Л.Кеви Техред Н.Граб;- Корректор М.Шароши

Заказ 8131/51 Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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