Способ формирования сигнала,калиброванного по коэффициенту гармоник

 

Способ формирования сигнала, калиброванного по коэффициенту гармоник , реализован в устройстве, содержащем генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, программный блок 3 в виде клавишного устройства 10, счет чика 1 импульсов, шифратора 12 и пос тоянного запоминающего устройства 13, реверсивный счетчик 4, упругоаналоговьш преобразователь 5, источник 6 обг разцового напряжения, дешифратор 7, усилитель 8. Цель - повышение точности формирования и уменьшение нижнего предела задания калиброванных зна чений коэффициента гармойик Kj,. Она достигается тем, что полигармонический сигнал (С) формируют в виде кусочно-ступенчатого сигнала (КСС), аппроксимирующего с заданньм приближением гармонический С, при этом период КСС дискретизируют неравномерно по длительности, а уровни аппроксимации гармонического С на каждом интервале дискретизации устанавливают равномерно . При этом количество участков аппроксимации гармонического С и интервалы дискретизации по времени выбирают в зависимости от требуемого (Л значения ил. ее N9 чЗ к|

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А3 (5D 4 (01 К 23/20

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3929968/24-21 (22) 11.07.85 (46) 07.07.87.Бюл. 9 25 (72) М.Я.Минц, В.Н.Чинков и Ю.А.Немшилов (53) 621.317.341 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 800897, кл. G 01 R 23/20, 1980.

Авторское свидетельство СССР

9 373640, кл. С 01 R 23/20, 1971. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА, КАЛИБРОВАННОГО ПО КОЭФФИЦИЕНТУ ГАРМОНИК (57) Способ формирования сигнала, калиброванного по коэффициенту гармоник, реализован в устройстве, содержащем генератор 1 импульсов, делитель 2 частоты, программный блок 3

/ в виде клавишного устройства 10, счетчика 11 импульсов, шифратора 12 и постоянного запоминающего устройства 13, реверсивный счетчик 4, упругоаналоговый преобразователь 5, источник 6 об-. разцового напряжения, дешифратор 7, усилитель 8. Цель — повышение точности формирования и уменьшение нижне го предела задания калиброванных значений коэффициента гармойик К . Она достигается тем, что полигармонический сигнал (С) формируют в виде кусочно-ступенчатого сигнала (КСС), аппроксимирующего с заданным приблкже нием гармонический С, при этом период

КСС дискретизируют неравномерно по длительности, а уровни аппроксимации гармонического С на каждом интервале дискретизации устанавливают равномерно. При этом количество участков аппроксимации гармонического С и интервалы дискретизации по времени выбирают в зависимости от требуемого значения К, 2 ип. !

Изобретение относится к технике . измерений и может быть использовано для формирования сигнала с заданными калиброванными значениями коэффициента гармоник.

Цель изобретения -. повьншзние точности формирования и уменьшение нижнего предела задания калиброванных значений коэффициента гармоник.

Коэффициент гармоник определяется выражением

1322177 2 что амплитуда первой гармоники А фиксирована.

В вьрражении (5) обозначают

Тогда

4 Г

К вЂ” — 1 (7) (1)

У5 где А — амплитуда К-й гармоники, К 1,2..., Числитель формулы (1) можно представить в виде

zo

22

+ 42 = 1 ) (I,I2I-4„ 222 — 4 2 222) 224

K=2 где f (IK ) — кусочно-ступенчатый сиг-. нал,аппроксимирующий гармонический сигнал;

A„,А„ — квадратурные составляющие амплитуды А первой гармоники кусочно-ступенчатого сигнала f„ (a).

При условии нечетности сигнала, т.е. f„(2II- оа) = — f (са), А„= А, A = О, и в случае, если в сигнале отсутствуют четные гармоники, т.е.

f ð (II+a) = — f, (ь .), выражение (2) 35 имеет нид (9) 2Ч.

I l f (g.) - А 81па ) 4444. (3)

Обозначим через f; значение сигнала на интерваг.е Ik .I <;„, где оС;

И t„, dc<, = М., „. -о ; (фиг.2„г), т.е.

О ".IL ((— — °

I (1О) Е, (IK ) f; при о ; (м. (м.;„, (4) 45

М 5О о

Считают

on редел яют из условия получают

;>» А„

Кр = " — м 1067

С учетом соотношений (3) и (4) ныражение (1) записывается k3 виде г

K= --, (-- ) л

<2, А

2еО где P ..- -число участкон аппроксимации на четверть периода; значения Г заданными и узлы аппроксимации (-;

4. мин К„при условии, 2

2 -

Г =, Г.са;, f, (оа;,„-К;), (6)

;,0 2 "-0

Для определения значений оУ,; составляют функцию Лагранжа где у4 " неопределенный множитель

Лагранжа.

E. Е, (совс(; — сонм;„).

Иэ условия — -- = Q находят

306

Пусть уровни f изменяются ранномерно с шагом h так, что f; = i h.

Тогда окончательно

2I.; = 2222222 (Р (2- -I )) Гh где YY =. ——

Точки переключения а; об спечива ют максимальное значение амплитуды первой гармоники прн фиксированном значении К

Как следует из выражения (9), параметр у может меняться при данном

Р н пределах

В то же время каждому значению Р из этого диапазона соответствует определенное значение коэффициента гармоник Кр, причем, как показывает анализ графиков к,(УУУ),посчитанных на

ЭВМ для разных значений Р, зависимости К„(р) на большей своей части имеют линейный характер. При некотоРом значении Уц = и„„р(Р) коэффициент гармоник К принимает наименьшее возможное при данном P значение.

Оптимальное значение Уц „ (Р) нахоЭ(к, ) дят из условия — — - — О тогда

3 0f.

1322177

ii h А(р)

И (!1)

1- опг 8 1- (р)

При К„ » 1 формулы (7) и (11) приприводятся к следующим асимптотическим соотношениям:

1 0 4

К (Р) — — — - - - ° мин

16Р Р

Импульсы стабильной частоты от генератора 1 частоты поступают на делитель 2 частоты, предназначенный для задания точек Ы.; формируемого сигнала. Импульсы с выхода делителя

2 частоты должны следовать неравномерно (фиг.2 r) по определенной

1 (Р)

2Р

Таким образом, выбирая значение P таким, чтобы обеспечить достижение наименьшего требуемого значения Кг, получают возможность изменением вели- 15 чины, т.е. изменением точек переключения М; по формуле (9), получить все значения Kr > К „,„„ (Р). Диапазоны изменения К, могут перестраиваться изменением числа участков аппроксимации P.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу уст-25 ройства.

Устройство (фиг.1) содержит гене ратор 1 импульсов, выход которого соединен с первым входом делителя 2 частоты, вторым входом соединенного с первым выходом программного блока

3, реверсивный счетчик 4, выходы разрядов которого подключены к соответствующим входам упругоаналогового преобразователя 5, опорный вход кото-35 рого подключен к выходу источника 6 образцового напряжения, дешифратор 7 и усилитель 8, выход которого соединен с выходной клеммой 9 устройства.

Программный блок 3 выполнен в виде 40 клавишного устройства 10 счетчика

11 импульсов, шифратора 12 и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ)

13.

Генератор 1 импульсов служит для 45 формирования периодической последовательности импульсов стабильной частоты (фиг.2, а). Для формирования сигна лов f,(+) в частотном диапазоне гене ратор 1 импульсов может быть выполнен перестраиваемым. программе. Поэтому он выполнен перестраиваемым по коэффициенту деления, а программа перестройки задает-, ся автоматически программным блоком

3 в зависимости от требуемого коэффициента гармоник и числа участков аппроксимации формируемого сигнала.

С клавишного устройства 10 программного блока 3 управляющий сигнал, пропорциональный числу Р, подается на дешифратор 7, выходным сигналом которого устанавливается режим работы реверсивного счетчика 4. При формировании положительного полупериода сигнала на выходе дешифратора присутствует положительный потенциал (фиг.2 в) и реверсивный счетчик 4 находится в режиме суммирования. С выхода делителя 2 частоты импульсы подаются на счетный вход реверсивного счетчика 4, код которого.преобразуется посредством упругоаналогового преобразователя 5 в пропорциональное напряжение. Режим работы реверсивного счетчика 4 изменяется с приходом каждых P импульсов на его вход, а полярность выходного напряжения упругоаналогового преобразователя 5 изменяется сигналом, поступающим на его управляющий вход вход полярности с дешифратора 7 через каждые два входных импульса счетчика 4. В результате на выходе упругоаналогового преобразователя 5 формируется кусочно-ступенчатый сигнал со строго заданным калиброванным значением коэффициента гармоник, который через усилитель 8 сО встроенным аттенюатором поступает на выход калибратора.

Программный блок 3 работает следующим образом.

На клавишном устройстве 10 вначале устанавливаются коды величин ш и Р, определяющие минимальное значение коэффициента гармоник. При дальнейшей работе калибратора значение величины P остается фиксированным, а установка необходимого значения коэффициента гармоник осуществляется изменением параметра !!! . Причем паре значений !!! и P соответствует одно, строго определенное значение коэффициента гармоник.

В исходном состоянии счетчика 11 на выходе шифратора 12 образуется адрес ячейки ПЗУ 13, в которой записывается коэффициент пересчета делителя 2 частоты, соответствующий пер"

1322177 вому интервалу дискретизации сигнала f„(ot).По окончании первого, второго и последующих интервалов дискретизации выходные импульсы делителя

2 частоты последовательно увеличивают содержимое счетчика 11 на единицу и тем самым через дешифратор 12 меняют адрес ячейки ПЗУ 13, из которой считывается очередное значение коэффициента пересчета делителя 2 часто- 10 ты, соответствующее очередному интервалу дискретизации сигнала.

Содержимое счетчика 11 последовательно увеличивается вплоть до послед. него, 4 Р-го на данном периоде сигна- 5 ла f (Ы), интервала, по окончании которого счетчик 11 устанавливается в исходное состояние. Для задания этого момента времени на его вход подается код числа Р от клавишного уст — 20 ройства 10.

Формирование второго, третьего и последующих периодов выходного сигнала f,(ос) происходит аналогично.

Формула изобретения

Способ формирования сигнала, калиброванного по коэффициенту гармоник, основанный на формировании из гармонического сигнала полигармонического сигнала с заданными амплитудами и частотами, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышейия точности и уменьшения нюкнего предела задания калиброванных значегде Г =

А

i =o амплитуда гармонического сигнала с частотой Ь ; значение гармонического сигнала на -м участке аппроксимации; — i-й интервал дискретизации по времени периода кусочно-ступенчатого сигнала; количество участков аппрок симации гармонического сигнала на четверти его периода. ний коэффициента гармоник, полигар ионический сигнал формируют в виде кусочно-ступенчатого сигнала, аппроксимирующего с заданным приближением гармонический сигнал, при этом период кусочно-ступенчатого сигнала дискретизируют неравномерно по длительности, а уровни аппроксимации гармонического сигнала на каждом интервале дискретизации устанавливают равно— мерно, причем количество участков аппроксимации гармонического сигнала и интервалы дискретизации по времени выбирают в зависимости от требуемого значения коэффициента гармоник К, определяемого в соответствии с математическим выражением

1322177

Редактор И.Горная

Заказ 2858/40 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 (!

3i.(И 1

Составитель В.Смолин

Техред Л.Олийнык Корректор Г.Решетник