Калибратор периодических сигналов

 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для формирования калиброванных по уровню среднеквадратичного значения периодических колебаний с заданным спектрально-весовым составом в широком диапазоне частот для аттестации вольтметров, спектроанализаторов и других приборов. Целью изобретения является расширение диапазона частот в области звукового и ультразвукового спектров и повышение точности выходного сиг

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 О 01 К 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4219362/24.-21 (22) 31. 03. 87 (46) 07.12.88. Бюл. У 45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов (72) Г.Г.Живилов (53) 621.317.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1072244, кл, С 01 R 35/00, 1982, Капустян А.Н., Храмов А.В, Образ1 цовый программируемый источник переменных напряжений инфразвуковых частот. — В сб.: Иетрологическое обеспечение ИИС и их компонентов. — M.

ВНИИФТРИ, 1978, с. 84-92.

Л0»14 2 52 А1 (54) КАЛИБРАТОР ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ (5?) Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для формирования калиброванных по уровню среднеквадратичного значения периодических колебаний с заданным спектрально-весовым составом в широком диапазоне частот для аттестации вольтметров, спектроанализаторов и других прибо- ров. Целью изобретения является расширение диапазона частот в области звукового и ультразвукового спектров и повышение точности выходного сиг1442952 нала, Устройство содержит блок 1 постоянной памяти, вычислитель 2, алфавитно-цифровой дисплей 3, блок 4 оперативной памяти, формирователь 5 сетки частот, вентиль 6, цифроаналоговые преобразователи 7, сумматор 8, умножающий цифроаналоговый преобразователь 9, компаратор 10, масштабный преобразователь 11, регистр 12, реверсивный счетчик 13. Умножающий цифроаналоговый преобразователь 9

Изобретение относится к электро-! измерительной технике и может использоваться для формирования калиброванных по уровню среднеквардартического значения периодических колеба- 5 ний с заданным спектрально-весовым составом в широком диапазоне частот для аттестации вольтметров, спектроанализаторов и других приборов.

Целью изобретения является расшире 1О ние диапазона частот в области звуковых и ультразвуковых частот и повышение точности выходного сигнала.

На чертеже изображена функциональ ная схема калибратора периодических сигналов .

Калибратор содержит блок 1 постоянной памяти, соединенный с первым входом вычислителя 2, к второму входу которого подключен алфавитно-цифровой дисплей 3. Первый выход вычислителя 2 соединен с выходами блока 4 оперативной памяти с.первого по N-й, второй выход вычислителя 2 через формирователь 5 сетки частот соединен с вентилями 6 с первого по N-й, выходы которых соединены с другими входами блока 4 оперативной памяти с первого no N-й, выходы которого соединены с входами цифроаналоговых пре- 30 образователей 7 с первого по N-й, выходы которых через сумматор 8 соединены с входом умножающего цифроаналогового преобразователя 9, выход которого соединен с входами компара- 35 тора 10 и выходного яасштабного преобразователя 11, второй вход которогс соединен с третьим выходом вычислипредставляет собой прецизионный преобразователь отношения низкого быстродействия, выходное напряжение ко- торого сохраняет заданное постоянное значение при любой форме выходного сигнала. Устройство также содержит формирователь 14 и источник 15 образцового напряжения и может быть использовано для аттестации электроиэмерительиых приборов, реагирующих на среднеквадратичное значение, 1гп.

2 теля 2, а выход является выходным зажимом калибратора.

Четвертый выход вычислителя 2 соединен с входом регистра 12 памяти, выход которого соединены с входами вентилей 6 с первого по N-й.

Пятый выход вычислителя 2 соединен с входом реверсивного счетчика 13, два других входа которого соединены свыходами формиро в а тел я 14, а выход — с входом умножающего цифроаналогового преобразователя 9, Второй вход компаратора 10 соединен с выходом источника 15 образцового напряжения, а выход компаратора 10 соединен с входом формирователя 14, другой вход которого соединен с шестым выходом вычислителя 2.

Калибратор периодических сигналов работает следующим образом, В блок 1 постоянной памяти записаны в цифрах ординаты образцового сииусоидального сигнала и программа работы калибратора.

Синтез ординат выходного сигнала осуществляется с помощью задаваемых оператором коэффициентов ряда Фурье по формуле

F(x) = А + S„sin х + Б з1п2х +

+ S sin3x+ ... + Ccos х+

+ С cos 2х + где А — постоянная составляющая, S.; — амплитуда синусной составля i ющей ь-й гармоники;

С,. — амплитуда косинусной составляющей i-й гармоники.

В предложенном калибраторе синтез . ординат сложного сигнала осуществля5 ется не по одному, а по нескольским каналам. При этом сумма ряда Фурье для каждого из каналов может быть записана следующим образом.

Для первого канала:

15

+ S s in (n+2) x +

45

F„(x) = А + Seisin х + С,cos х +

+ S s 1n2x + C cos2x + ° ° ° +

+ S sin nx + C„cos пх. и

Следовательно, первый канал формирует на выходе сигнал, в котором могут быть постоянная составляющая и гармоники от первой до п-й.

Для второго канала:

Р„(х) = S, „„sin(n+1)x + С„cos(n+l)x+

+С„, cos(n+2)x + ... +

+ S sin mx + C cos mx.

Второй канал и последующие каналы формируют на выходе сигнал, в котором могут быть гармоники по числу на единицу больше, чем последняя заданная в предыдущем канале (задан ная конструкцией прибора), до m-й либо j-й в следующем канале, В последнем i-м канале формируется сигнал, который может состоять из 40 следующих гармонических составляющих:

Р; (х)=Б „„зхп()+1)х + С, соз()+1)х+.

+ ... + S1, sin kx + С1,cos kx.

4

Введенные коэффициенты ряда Фурье в зависимости от номера гармоники формируются в вычислителе 2 в группы в соответствии с каналами, в которых они должны образовать фрагменты сложного сигнала.

Затем в вычислителе 2 последовательно, начиная с наиболее низкочастотной гармоники, одна за другой синтезируются ординаты фрагментов выходного сигнала для соответствующих каналов. В этом синтезе из блока 1 постоянной памяти выводятся образцовые синусные и косинусные ординаты, которые умножением на соответствующий введенный коэффициент Б!, или

С образуют гармоники сложного вы ходного сигнала.

Далее происходит сложение (с учетом знака) ординат гармоник в каждом канале так, чтобы получился фрагмент сложного сигнала, содержащий заданные в нем гармонические составляющие.

После синтеза автоматически (без команд оператора) осуществляется совместное нормирование по амплитуде (по экстремальному значению) суммарного сигнала всех каналов и фрагментов сигнала в каналах таким образом, чтобы экстремальное значение выходного суммарного сигнала не превышало динамического диапазона выходного сигнала аналогового сумматора 8 и сигналы в каналах по своим экстре-. мальным значениям не превышали бы динамического диапазона используемых цифроаналоговых преобразователей 7.

После нормирования суммарного сигнала и его фрагментов по амплитуде осуществляется округление кодов ординат этих сигналов по разрядности используемых цифроаналоговых преобразователей 7. В соответствии с этим округлением округляются амплитуды ; введенных гармоник сложного сигнала.

Постоянная составляющая, номер гармоники и коэффициенты ряда Фурье со знаком вводятся в вычислитель 2 с алфавитно-цифрового дисплея 3. Эта подпрограмма стартует по команде

"Ввод" данных А, 5, С. Вводимые данные и операция "Ввод" индицируются на алфавитно-цифровом дисплее 3. !! !!

После завершения операции Ввод данных с алфавитно-цифрового дисплея н II

3 вводится подпрограмма Синтез !

\ II сложного сигнала. Операция Синтез индицируется на дисплее 3.

В результате операции синтеза сложного сигнала вычислитель 2 подсчитывает приближенное среднеквадратическое значение выходного сигнала на периоде по округленным ампС! Э литудам гармоник выходного сигнала с учетом всех его фрагментов по формуле

1 1 2 1 1

Пс!з = П 1П„+ П1+ Пз+ ° ° ° + о„, где Uo — постоянная составляющая;

1442

rn сигнала, полученное после нормирования его по амплитуде;

П,„, — величина средне5 квадратического значения выходного сигнала, соответствующая скорректированному значению кода реверсивного счетчика 13.

Завершением операции Синтез является индикация величины коэффициента гармоник К на алфавитно-цифровом дисплее 3.

Оператор, получив на алфавитноцифровом дисплее 3 информацию о завершении операции "Синтез| сложного сигнала, вводит в вычислитель 2 с дисплея 3 команду начала операции

"Ввод параметров выходного сигнала (адрес старта подпрограммы ввода выходных параметров сложного сигнала, среднеквадратического значения нанряжения и частоты выходного сигнала) и вводит нужные параметры, которые индицируются на алфавитно-цифровом г дисплее 3.

Вычислитель 2 запоминает эту информацию и приводит ее к виду, удобному для подачи команд на выходной масштабный преобразователь 11 и для записи в формирователь 5 сетки частот, Формирователь 5 сетки частот вырабатывает частоты, пропорциональные частоте выходного сложного сигнала калибратора, причем на вентили 6 с него приходят частоты, отличаю40 щиеся друг от друга во столько раз, во сколько отличаются низшие гармоники, предусмотренные конструкцией каждого канала.

Вентили Ь управляются через регистр

12 памяти, которь|й служит для того, чтобы выключить из работы и тем са-мым не создавать дополнительных помех от коммутации канал, гармоники которого не заданы и не участвуют в формировании выходного сигнала., Формула изобр етения

Калибратор периодических сигналов, содержащий блок постоянной памяти, соединенный с первым входом вичислителя, второй вход которого подключен к алфавитно-цифровому дисплею, а первый выход соединен с входом первого блока оперативной памяти, выход которого соединен с входом первого цифроаналогового преобразователя, второй выход вычислителя соединен с первым входом формирователя сетки частот, второй вход которого

Для получения на выходе сигнала с введенными параметрами вводится команда "Изменение формын выходного сигнала. По этой команде стартует.

55 подпрограмма, которая выводит на индикацию параметры выходного напряжения U „„, F 1 I b<„, а также выводит коды

952 8 на формирователь 5 сетки частот и на выходной масштабный преобразователь 11, которые устанавливают заданные параметры выходного сигнала.

Команда "Изменение формы" блокирует выход калибратора от ошибочных напряжений, которые могут перегрузить вход испытуемого прибора.

Для изменения формы выходного сигнала требуется изменить информацию о величинах А, 8„, С„, поступившую ранее по команде Ввод данных", провести процедуру синтеза сложного сигнала, пронормировать его по амплитуде и среднеквадратическому значению, подсчитать коэффициент амплитуды, ввести новые значения выходного напряжения и частоты сигнала и вывести все полученные данные о сигнале во внешние устройства.

Для уменьшения коэффициента гармоник выходного сигнала входные цепи аналогового сумматора 8 могут содержать фильтры нижних частот.

Коррекция среднеквадратического значения напряжения поддерживает систематическую погрешность калибратора близкой к постоянной величине.

Предлагаемое устройство позволяет сформировать и откалибровать с высокой точностью по среднеквадратическому значению напряжений выходные сигналы различных уровней с различным заданным спектрально-весовым составом в области звуковых и ультразвуковых частот. Устройство при этом позволяет снимать отсчеты коэффициента амплитуцы выходного сигнала.

Эти свойства являются обязательными для аттестации большой группы электроизмерительных приборов переменного напряжения, реагирующих на среднеквадратическое значение.

Составитель А. Заборня

Редактор О. Юрковецкая Техред J1.0ëèéíûê Корректор И. Г1уска

Заказ 6381/43 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, ул. Проектная, 4

9 14 является входом "Внешняя частота", а третий выход — с управляющим входом выходного масштабного преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона частот и повышения точности выходного сигнала, в калибратор дополнительно введены регистр памяти, N вентилей, N-1 блоков оперативной памяти, N-1 цифроаналоговых преобразователей, аналоговый сумматор, умножающий цифроаналоговый преобразователь, реверсивный счетчик, компаратор, формирователь и источник образцового напряжения, причем выходы формирователя сетки частот через вентили, управляющие входы которых подключены к четвертому выходу вычислителя через регистр памяти, соединены с первыми входами всех N блоков оперативной памяти, вторые входы которых с второго по N-й соединены с первым выходом вычислителя, а их

42952 )а выходы — с входами цифроаналоговых преобразователей с второго по N-й, выходы всех цифроаналоговых преобра5 зователей соединены с входами аналогового сумматора, выход которого соединен с первым входом умножающего цифроаналогового преобразователя, пятый выход вычислителя через реверсивныч счетчик соединен с вторым входом умножающего цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом выходного масштабного преобразователя и первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника образцового напряжения, а выход через формирователь, управляющий вход которого подключен к шестому выходу вычис2О .пителя, соединен с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика, при этом выходом калибратора является выход выходного масштабного преобразователя.