Способ амплитудного компарирования напряжений инфразвуковой частоты

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в метрологии для сличения калибраторов (К) переменного напряжения инфразвуковой частоты. Способ амплитудного компанирования pea- лизован в устройстве. Сигналы (С) с образцового К I и поверяемого К 2 поступают на сумматор 3. При этом С с образцового К 1 поступает через фаэосдвигающее устройство 4(90) на схему 5 управления, которая вырабатьшает.импульс включения аналогоцифрового преобразователя 6 в моменты времени, когда опорный С проходит через нулевое значение. Этим достигается измерение проекции вектора суммарного С на вектор образцового С. В момент времени, определяемый анализатором 8, когда амплитуда биений суммарного С минимальна, регистратор 7 фиксирует отсчет, представляющий собой разность амплитуд компарируемых напряжений. Способ имеет повьшенные точность и быстродействие. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

С 01 R 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4) 57784/24-21 (22) 08.12.86 (46) 07.10.88. Бюл. Р 37 (72) А.В.Плошинский, О.Н. Гравии и И.В.Хахамов (53) 621.317. 7 (088.8) (56) Исследования в области электрических измерений. Вып. 214.- Л.: . Энергия, 1 977.

Авторское свидетельство СССР

11 438936, кл. G 01 R 17/00, 1970. (54) СПОСОБ АМПЛИТУДНОГО КОМПАРИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ ИНФРАЗВУКОВОЙ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в метрологии для сличения калибраторов (К) переменного напряжения инфразвуковой частоты. Способ амплитудного компанирования реа-: лизован в устройстве. Сигналы (С) с образцового К 1 и поверяемого К 2 поступают на сумматор 3. При этом С с образцового К 1 поступает через фаэосдвигающее устройство 4(90 ) на схему 5 управления, которая вырабатывает.импульс включения аналогоцифрового преобразователя 6 в моменты времени, когда опорный С проходит через нулевое значение. Этим достигается измерение проекции вектора суммарного С на вектор образцового С, В момент времени, определяемый анализатором 8, когда амплитуда биений суммарного С минимальна, регистратор ф

7 фиксирует отсчет, представляющий собой разность амплитуд компарируемых напряжений. Способ имеет повьппен- ные точность и быстродействие. 3 ил.

1429043

U U sin(u,t +CP ) р где U — амплитуда сигнала; о а, - частота; — начальная фаза,, о

45 тогда компарируемый сигнал можно выразить следующим образом через параметры образцового сигнала:

U = (U,+ h U) sin(u, + Ья) t, (2) о о °

5Q где Ь U — разность амплитуд- сигналов;

Ьа — разность частот сигналов.

Согласно формулам сложения колебаний имеем: о

U = 2U . sin(a t + — t + --)" с o у соэ() + gU sin(eб+ 1 ) (3) 55

Изобретение относится к электроиэ" мерительной технике и может быть использовано в метрологии для сличения калибраторов переменного напряжения инфразвуковой частоты.

Бень изобретения — повьеяенне тоя" ости и быстродействия процесса комарирования за счет исключения операий выравнивания амплитуд и синхро" иэации компарируемых колебаний по

Частоте и фазе.

На фиг. 1 приведена структурная хема устройства, реализующего спооб компарирования напряжений инфравуковой частоты; на фиг. 2 - векторая диаграмма компарируемых напряжеий в момент времени, когда амплитуа биений результирующего сигнала Миимальна; на фиг. 3 - временные диаг- 20 аммы результирующего и образцового игналов в этот же момент времени.

Известно, что при сложении двух гармонических колебаний с различными частотами, фазами и амплитудами 25

1 результирующий сигнал является бигармоническим, т.е. представляет со ой б чередование групп периодических коле баний с переменной амплитудой, Такой: тип колебаний называется биениями колебаний. При этом период колебаний является средним между периодами сла» гаемых колебаний, а частота биений определяется разностью частот этих же колебаний. Естественно, что мини.мальное значение амплитуды биений эа- 35 висит от амплитуд складываемых колебаний.

Пусть образцовый сигнал будет представлен в виде

Рассмотрим поведение результйрующего сигнала вблизи минимума амплитуды биений, т.е. когда выполняется условие:

ЬИ Ч и

«9. (4)

2 2 2

Подставив это соотношение в (3) и обозначив через a (t) весьма малое значение косинусоидального амплитудного множителя, имеем:

U, 2ы(Е)U,соэ(а t + q, ) +

+ hU sin((,t + (g,) (5)

Сравнение выражений (1) и (5) показывает, что вблизи момента времени, когда амплитуда биений минимальна, результирующий сигнал содержит составляющую, синфазную с образцовым сигналом, амплитуда которой как раэ и представляет собой искомую разность между амплитудами компарируемых напряжений. Векторная диаграмма, соответствующая этому моменту времени, приведена на фиг. 2.

Таким образом, для определения разности амплитуд компарируемых напряжений необходимо и достаточно определить составляющую результирующего сигнала, синфазную с образцовым сигналом, в момент времени, когда амплитуда биений суммарного сигнала 1, минимальна, т.е. требуется определить проекцию вектора результирующего сигнала на вектор образцового сигнала.

Hs соотношения (5) следует; чтб для измерения искомой разности достаточно положить: сов«до + о ) = О, (6) тогда Uo = $ U. Очевидно, если сформировать опорный сигнал, сдвинутый на 90 относительно образцового, то в моменты прохождения опорного сигнала через нулевое значение достаточно измерить мгновенное значение суммарного сигнала (фиг. 3) .

Способ амплитудного компарирования напряжений инфраэвуковой частоты может быть реализован с помощью устройства, представленного на фиг. l. Сигналы с образцового калибратора l u поверяемого калибратора 2 поступают на сумматор 3. При этом сигнал с образцового калибратора I поступает через фазосдвигающее устройство 4 (90 ) на схему 5 управления, выход

1429043 которой подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя 6 (АЦП). На сигнальный вход АЦП

6 поступает суммарный сигнал, при этом сигнал с сумматора 3 через анализатор 8 подключен к входу регистратора.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом, l0

На выходе сумматора 3 формируется результирующий сигнал биений. Фаэосдвигающее устройство 4 формирует опорный сигнал, представляющий собой о образцовый сигнал, сдвинутый на 90 (фиг. 3). Схема 5 управления вырабатывает импульс включения АЦП 6 в моменты времени, когда опорный сигнал проходит через нулевое значение, Этим .достигается измерение проекции векто- 0 ра суммарного сигнала на вектор образцового сигнала. В момент времени, определяемый анализатором 8, когда амплитуда биений суммарного сигнала

i минимальна, регистратор 7 фиксирует 25 отсчет, представляющий собой разность амплитуд компарируемых напряжений.

Устройство не требует предварительного выравнивания амплитуд, а также синхронизации компарируеМых ко- 30 лебаний по частоте и фазе, что значительно упрощает процесс компарирования.

При неидеальности выполнения условия (4) соотношение (5) мощно представить в виде:

U,= 2V, < + au, (7) тогда относительную погрешность компарирования можно определить как:

I%,= „- = 2ы „, (8)

Цо где — относительная погрешность

0 к компарирования; — абсолютная погрешность ком" ь парирования; — относительная погрешность ох определения контролируемого сигнала при непосредствен" ном его измерении.

При значении о ñ 0,1 радиан „ «

«(0,01 ° 2 „, что обеспечивает существенное повышение точности в данном техническом решении.

Таким образом, исключение предварительного выравнивания амплитуд компарируемьгх сигналов, а также их синхронизацию по частоте и фазе и измерение проекции вектора суммарного сигнала на вектор образцового сигнала позволяют значительно упростить процесс амплитудного компарирования и повысить точность в 20-30 раз.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ амплитудного компарирования напряжений инфразвуковой частоты, заключающийся в том, что суммируют напряжения образцового и контролируемого сигналов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия процесса компарирования, одновременно с суммированием образцового и контролируемого сигналов производят сдвиг по о фазе на 90 напряжения образцового сигнала, изменяют напряжения биений суммарного сигнала в моменты времени прохождения образцового сигнала, о сдвинутого на 90 через нулевое значение в интервале времени, когда амплитуда напряжения биений суммарного сигнала минимальна.

1429043

Составитель В. Семенчук

Техред Л.0лийнык Корректор В. Романенко

Редактор С. Пекарь

Заказ 5120/42

Тираж 772

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород„ у, Проектная, 4