Дифференциальный коммутационный измеритель периодического сравнения параметров гармонических сигналов

 

5 нбн иa! t 4:н

О П И С А Н И Е 00530274

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву № (22) Заявлено 09.07.74 (21) 2042609/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.09.76. Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 16.12.7G (51) М. Кл. G 01R 29/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.317.791 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. М. Брискин, А. Н. Гребенюк, Л. Я. Мизюк, В. М. Поджарый и P. В. Проць

Физико-механический институт АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ КОММУТАЦИОННЫЙ

ИЗМЕРИТЕЛЬ

ПЕРИОДИЧЕСКОГО СРАВНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение может быть использовано в системах автоматики и измерительной техники, в частности, для выделения разности амплитуд, средних и эффективных значений двух гармонических сигналов.

Известен дифференциальный коммутационный указатель периодического сравнения, содержащий канал функционального преобразования, состоящий из последовательно соединенных входного коммутатора, усилителя, детектора, фильтра, усилителя огибающей, фазочувствительного выпрямителя, интегратора и индикатора, коммутационный генератор, подключенный к входному коммутатору и фазочувствительному выпрямителю (1).

Максимальная погрешность измерителя велика и определяется составляющими комбинационных частот при измерении разности квадратурных сигналов.

Из известных дифференциальных коммутационных измерителей наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является быстродействующий модульный измеритель разновременного сравнения, он содержит канал функционального преобразования, состоящий из последовательно соединенных входного коммутатора, усилителя, детектора и выходного коммутатора, коммутационный генератор, подключенный к входному и выходному коммутаторам, два интегратора, подключенные к схеме вычитания, выход которой соединен с индикатором (2). Присутствие в этом измерителе комбинационных частот вызывает аддитивную погрешность сравнения

5 Кт 2 2 Й

Лмакс = (т + 2) 1

4-,.

<О т+

4ю Ут — У2

10 где К1 — коэффициент передачи измерителя;

Ут и U2 — амплитуды сравниваемых сигналов;

Й вЂ” частота коммутации.

Цель изобретения повышение точности из15 мерения.

Это достигается тем, что в предлагаемый дифференциальный коммутационный измеритель периодического сравнения параметров гармонических сигналов введен дополнительный канал функционального преобразования, идентичный указанному выше, входной и выходной коммутаторы которого подключены к выходу коммутационного генератора, причем разноименные входы двух каналов функцио25 нального преобразования соединены между собой, а разноименные выходы соединены между собой и подключены к входам двух интеграторов.

На чертеже показана блок-схема измери30 теля.

530274 (4) Измеритель содержит два аналогичных канала функционального преобразования, каждый пз которых состоит из последовательно соединенных входных коммутаторов 1, 2, усилителей 3, 4, детекторов 5, 6 и выходных коммутаторов 7, 8. Разноименные входы каналов соединены между собой. Разноименные выходы каналов тоже соединены между собой и, кроме того, через интеграторы 9 и 10 подключены к вычитающей схеме 11, выход которой соединен с индикатором 12. Цепи управления всех коммутаторов подключены к коммутационному генератору 13 прямоугольного напряжег(ия частоты коммутации.

Устройство работает следующим образом.

Входные коммутаторы 1 и 2, управляемые коммутационным генератором 13, поочередно с частотой коммутации Я подают на входы усилителей 3 и 4 сравниваемые сигналы U<(t) и U2(t). Соединение разноименных входов каналов приводит к тому, что когда на выходе коммутатора 1 появляется сигнал Uc(t), на выходе коммутатора 2 появляется сигнал U2(t) и, наоборот. Учитывая, что обычно прямое сопротивление коммутатора много меньше обратного и полагая, что выходные сопротивления источников сравниваемых сигналов пренебрежимо малы по сравнению с входным сопротивлением усилителей 3, 4 и в качестве детекторов использованы квадраторы, сигналы на их выходах определятся выражениями

U„„(5) = К, U, (/) (— + — Sgn з!и Qt) -+), 2 2

4 у Sgn sin И»(t) + ь !

+ У)(/)Ядпз1пЫ;

U (1Þ): + U2(t) U2(t) Sgnsin И.

Полагая, что коэффициенты передачи интеграторов и их постоянные времени примерно одинаковы, на выходе схемы 11 получают выражение

15 т (1Вс = К вЂ” ((К + К (U2,() — Сф ))+

Т,1 (2

+ (Ui(t)+ UI(t))SgnninQt)dt, (6)

20 2 где К вЂ” коэффициент передачи интегратора и вычитающей схемы.

Представляя сравниваемые сигналы выражениями U<(t) = U

= U2Sin (c0t+cp2), после замены функции

SgnSinQt ее разложением в ряд Фурье, выражение (6) приводится к виду т

ЗО /ВС: К (1 /2)

0 (UI cos 2 (0)t+ р,) — U2 cos 2(t+ у,) j +

1 1

+ U, (/) — — — S gn si n Qt

2 2

= K, У (/) — + — SgnsinQt +

2 / 1 1

, 2 2

+ Vè (t) (— — — Sgnninat )); (2)

2 . / 1 2 2

U„„(6) = К2 /2 (t) — + — Sgn sin Qi +

\, 2 2

+ U, (t) (— — — Sgn sin (2t)), (6)

2 / 1 1

2 2 где SgnSinQt — знаковая функция от SinBt, К(и К» — коэффициенты передачи каналов функционального преобразования.

На входах интеграторов получают

U„(9) = К, UI (t) — + — Sgn sin Qt +

+ V (t) (— — — Sgn $!и ()t))

2 / 1 1

, 2 2

+ Sgnsin Ы + A,g U2 (t) )(2 2

X — + — Sgn sin Qt + UI (t) ><

/ 1

, 2 2

/ 1

К (— — — Sgn sin Qt

, 2 2

К вЂ” К, (U2 у2) — 4 siII (2n — 1) Ю

4 2n — 1

n=I (UIcos2(ш/+ (,)+

+ U2 cos 2 (0) t + q,)) >(4 Ql 81п(2п — 1) Qt

2n — 1

n=I (7) 45

В полученном выражении первое слагаемое под знаком интеграла, пропорциональное разности квадратов амплитуд сравниваемых входных сигналов, определяет измеряемую величи50 ну. Остальные слагаемые определяют компоненты, полученные в результате детектирования. При этом очевидно, что последнее слагаемое, содержащее составляющие комбинационные частот 2 0)+-(2n — 1) и приводит к появле55 нию погрешности, величина которой зависит от отношения —. Так, в частном случае при (2

1 отношении — =р+ — (где р — целое число) о 2 в подынтегральном выражении наряду с постоянной составляющей, пропорциональной из2 2 меряемой величине У! — U2, появляется также постоянная составляющая, обусловленная ком65 бинационной частотой 20) — (2n — 1) 0=0.

530274

Формула изобретения

//2

Составитель С. Латов

Техред М. Семенов

Редактор T. Рыбалова

Корректор Л. Котова

Заказ 2477/3 Изд. № 1760 Тираж 1029 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Если при этом входные сигналы совпадают по фазе, т. е. y! — — q», то абсолютная погрешность коммутационного преобразования достигает максимального значения и определяется выражением

/!иакс — (% + U2) ° (8) .И)

Тогда относительная погрешность коммутационного преобразования соответственно равна (9)

К! — Ка 1 UI + /2

По сравнению с известными устройствами, содержащими один канал функционального преобразования, величина этой погрешности

К! + К2 меньше в раз. Следовательно это поК! — Кз зволяет повышать точность и чувствительность предлагаемого устройства. Кроме того, при этом возможно расширение частотного диапазона предлагаемого устройства и область звуковых и инфразвуковых частот.

Дифференциальный коммутационный измеритель периодического сравнения параметров гармонических сигналов, содержащий канал функционального преобразования, состоящий из последовательно соединенных входного коммутатора, усилителя, детектора и выходного коммутатора, коммутационный генератор, подключенный к входному и выходному коммутаторам, два интегратора, подключенные к схеме вычитания, выход которой соединен с индикатором, отличающийся тем, что, с

10 целью повышения точности, в него введен дополнительный канал функционального преобразования, идентичный указанному выше, входной и выходной коммутаторы которого подключены к выходу коммутационного гене15 ратора, причем разноименные входы двух каналов функционального преобразования соединены между собой, а разноименные выходы соединены между собой и подключены к входам двух интеграторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Скрипник Ю. А. Методы преобразования и выделения измерительной информации из гармонических сигналов. Изд-во «Наукова думка», Киев, 1971, рис. 47, а.

2. Соболевский К. М., Сумительнов В. Н.

Об одном классе быстродействующих модульных указателей равновременного сравнения.

Лвтометрия, 1960 (прототип) .