SU813296A1

SU813296A1 - Device for measuring frequency deviation

Info

Publication number: SU813296A1
Application number: SU792780326A
Authority: SU
Inventors: Леонид Григорьевич Темник
Original assignee: Харьковский Ордена Ленина Политехническийинститут Имени B.И.Ленина
Priority date: 1979-06-22
Filing date: 1979-06-22
Publication date: 1981-03-15

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть' использова но для измерения кратковременных нестабильностей различных физических вевеличин, преобразованных в частоту,.The invention relates to measuring technique and can be used to measure short-term instabilities of various physical quantities converted to frequency.

например для измерения неравномернос ти скорости вращения.for example, for measuring non-uniformity of rotation speed.

Известно устройство для измерения девиаций частоты, содержащее перестраиваемый генератор, фазовый детектор, фильтр низких частот и управляющий элемент 11].A device for measuring frequency deviations containing a tunable generator, a phase detector, a low-pass filter and a control element 11] is known.

Однако конструктивные возможности, устройства ограничивают область устойчивой работы генератора, поэто- 15 му при изменении девиации частоты вне области устойчивой работы генератора известное устройство неработоспособно.However, the design capabilities, devices limit the area of stable operation of the generator, therefore, when the frequency deviation outside the area of stable operation of the generator changes, the known device is inoperative.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения девиации.частоты, содержащее опорный генератор, первый вход которого соединен с выходом 25 блока перестройки частоты, второй вход через схему связи и ключ соединен с выходом амплитудного де-’, тектора и с первым выходом усилителя-ограничителя, а выход сое- 30 •динен с первым входом фазового детектора, второй вход которого подключен к входной шине и к входу усилителяограничителя, выход фазового детектора соединен с входом регистрирующего устройства и через фильтр низких частот соединен с входом блока пе рестройки частоты. Это устройство содержит, кроме того, корректирующий генератор, вход которого соеди-. нен с выходом блока перестройки частоты, а выход подключен ко входу амплитудного детектора. В этом устройстве частично скомпенсировано влияние сопротивления потерь контура опорного генератора на чувствительность устройства, а это достигается введением корректирующего генератора (2]·, Однако, корректирующий генератор обеспечивает компенсацию влияния сопротивления потерь только тогда, когда коэффициент связи η « 1·, и при изменении неравномерности мгновенного значения скорости в результат измерения вносится значительная погрешность. Таким образом, предлагаемое устройство для измерения девиации частоты характеризуется недостаточной точностью измерения в широком диапазоне изменения частоты.The closest in technical essence to the proposed one is a device for measuring deviation. Frequency, containing a reference oscillator, the first input of which is connected to the output 25 of the frequency tuning unit, the second input through a communication circuit and a key is connected to the output of the amplitude de-tector and the first output limiter amplifier, and the output is connected to the first input of the phase detector, the second input of which is connected to the input bus and to the input of the limiter amplifier, the output of the phase detector is connected to the input of the recording device and through a low-pass filter is connected to the input of the frequency tuning unit. This device also contains a correction generator, the input of which is connected. nen with the output of the frequency tuning unit, and the output is connected to the input of the amplitude detector. In this device, the influence of the resistance loss of the reference oscillator circuit on the sensitivity of the device is partially compensated, and this is achieved by introducing a correction generator (2] ·, However, the correction generator compensates for the influence of loss resistance only when the coupling coefficient is η "1 ·, and when the unevenness changes A significant error is introduced into the measurement result of the instantaneous velocity value. Thus, the proposed device for measuring frequency deviation is characterized by accurate measurement accuracy over a wide range of frequency changes.

Целью изобретения является повышение точности измерения в широком диапазоне изменения частоты.The aim of the invention is to improve the accuracy of measurement in a wide range of frequency changes.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения девиации частоты, содержащее опорный ге- г нератор, первый вход которого соединен с 'выходом блока перестройки частоты, второй вход через блок связи и ключ соединен с выходом амплитудного детектора и с выходом усилителя- . ограничителя, а выход соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого подключен к входной шине-и к входу усилителя-ограничителя, а выход фазового детектора соединен с входом регистрирующего бло,ка 15 и через фильтр нижних частот подключен к входу блока перестройки частоты, введен согласующий блок, который включен между выходом опорного генератора и входом амплитудного детек- 20 тора.This goal is achieved by the fact that in a device for measuring frequency deviation containing a reference oscillator, the first input of which is connected to the output of the frequency tuning unit, the second input is connected through the communication unit and key to the output of the amplitude detector and to the output of the amplifier. limiter, and the output is connected to the first input of the phase detector, the second input of which is connected to the input bus and to the input of the amplifier-limiter, and the output of the phase detector is connected to the input of the recording unit 15 and is connected through the low-pass filter to the input of the frequency tuning unit, A matching unit is introduced, which is connected between the output of the reference generator and the input of the amplitude detector 20.

Соединение выхода опорного генератора через согласующее устройство с входом амплитудного детектора обеспе чивает за счет поддержания тока синхронизации опорного генератора пропорциональным напряжение этого генератора, такой·закон изменения коэффициента связи η, что величина сопротивления потерь контура генератора не ока- , эывает влияния на величину фазового сдвига на выходе генератора.The connection of the output of the reference generator through a matching device with the input of the amplitude detector ensures that the voltage of this generator is proportional to the voltage of this generator by maintaining the synchronization current of the reference generator, such that the coupling coefficient η does not change so that the value of the generator loop loss resistance does not affect the magnitude of the phase shift by generator output.

Если поддерживать ток синхронизации опорного генератора пропорциональным напряжению этого. генератора |_к=ки, где К - коэффициент пропорциональности, то фазовый сдвиг на выходе ге2С нератора = Аώ-ϊζ~’ где - расстройка частоты синхрони- 40 зирующего сигнала относительно собственной частоты гене ратора,If you keep the synchronization current of the reference oscillator proportional to the voltage of this. generator | _k = ki, where K is the proportionality coefficient, then the phase shift at the output of the ne2C nerator = Аώ-ϊζ ~ 'where is the mismatch of the frequency of the synchronizing signal relative to the natural frequency of the generator,

С - емкость контура генератора.C is the capacity of the generator circuit.

На чертеже представлена структурная^ схема устройства для измерения девиации частоты.The drawing shows a structural ^ diagram of a device for measuring frequency deviation.

Устройство содержит опорный генератор 1, амплитудный детектор 2, ключ 3, блок 4 связи, фазовый детектор 5, фильтр 6 нижних частот, блок ^э7 перестройки'частоты, усилитель-ограничитель 8, регистрирующий блок 9, согласующий блок 10 и входную шину 11,The device comprises a reference generator 1, an amplitude detector 2, a key 3, a communication unit 4, a phase detector 5, a low-pass filter 6, a ^{tuner '} 7 of frequency tuning, an amplifier-limiter 8, a recording unit 9, a matching unit 10 and an input bus 11,

Устройство работает следующим об- 55 разом.The device operates as follows 55.

Опорный генератор 1 синхронизируется частотой входного сигнала ίχ, поступающего по шине 11, через усилитель-ограничитель 8, ключ 3 и блок 4 4Q связи. При изменении частоты внешнего сигнала ίχ относительно собственной частоты генератора 1 между входным сигналом и напряжением опорного генератора 1 появляется фазовый сдвиг, пропорциональный расстройке. Напряжение с выхода фазового детектора 5 поступает через фильтр 6 нижних частот на вход блока 7 перестройки частоты, который, перестраивает частоту опорного генератора 1, отслеживая медленное изменение частоты входного сигнала. Напряжение с выхода опорного генератора 1 через согласующий блок 10 попадает на вход амплитудного детектора 2, где выпрямляется и поступает на вход ключа 3. Входной сигнал с частотой ίχ через усилитель-ограничитель 8 управляет клю··' чом 3. Опорный генератор 1 через блок 4 связи синхронизируется выходным напряжением усилителя-ограничителя 8. Регистрирующим блоком 9 фиксируется величина фазового детектора сдвига после сравнения входного сигнала и сигнала с выхода опорного генератора 1.The reference oscillator 1 is synchronized by the frequency of the input signal ίχ, arriving on the bus 11, through the amplifier-limiter 8, key 3 and block 4 4Q communication. When the frequency of the external signal ίχ changes with respect to the natural frequency of the generator 1, a phase shift proportional to the detuning appears between the input signal and the voltage of the reference generator 1. The voltage from the output of the phase detector 5 is supplied through a low-pass filter 6 to the input of the frequency tuning unit 7, which tunes the frequency of the reference oscillator 1, tracking the slow change in the frequency of the input signal. The voltage from the output of the reference oscillator 1 through the matching block 10 goes to the input of the amplitude detector 2, where it is rectified and fed to the input of the key 3. An input signal with a frequency ίχ through the limiting amplifier 8 controls the key ·· 'key 3. The reference generator 1 through the block 4 communication is synchronized by the output voltage of the amplifier-limiter 8. The value of the phase shift detector is recorded by the recording unit 9 after comparing the input signal and the signal from the output of the reference generator 1.

Таким образом, предлагаемое устройство исключает влияние величины сопротивления потерь контура опорного генератора на величину фазового сдвига между напряжением и током синхронизации опорного генератора, что обеспечивает повышение точности измерения девиации частоты в широком диапазоне ее изменения в 1,5-2 раза по сравнению с известным.Thus, the proposed device eliminates the influence of the resistance value of the loop loss of the reference oscillator on the phase shift between the voltage and synchronization current of the reference oscillator, which provides an increase in the accuracy of measuring the frequency deviation in a wide range of its variation by 1.5-2 times in comparison with the known one.

Claims

The invention relates to a measuring technique and can be used to measure short-term instabilities of various physical quantities converted into frequency, for example, to measure the uneven rotational speed. A device for measuring frequency deviations is known, comprising a tunable oscillator, a phase detector, a low-pass filter, and a control element II. However, the design capabilities and devices limit the region of stable operation of the generator, therefore, when changing the frequency deviation outside the region of stable operation of the generator, the known device is inoperable. The closest in technical essence to the present invention is a device for measuring the deviation of a frequency. It contains a reference oscillator, the first input of which is connected to the output of the frequency tuning unit, the second input through the communication circuit and the switch key connected to the output of the amplitude detector and the first output of the amplifier-limiter, and the output is connected to the first input of the phase detector, the second input of which is connected to the input bus and to the input of the amplifier of the limiter, the output of the phase detector is connected to the input of the recording device and black A low-pass filter is connected to the input of a frequency tuning unit. This device contains, in addition, a corrective generator.ator whose input is connected. with the output of the frequency tuning unit, and the output is connected to the input of the amplitude detector. In this device, the influence of the loss of the reference oscillator circuit on the sensitivity of the device is partially compensated, and this is achieved by introducing a correction to the generator 2. However, the correction generator provides compensation for the effect of the loss resistance only when the coupling factor n "1-" The irregularity of the instantaneous velocity value results in a significant error in the measurement result. Thus, the preferred device for measuring the frequency deviation is characterized by insufficient measurement accuracy over a wide frequency range. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy over a wide frequency variation range. The goal is achieved by the fact that the device for measuring the frequency deviation, containing the reference oscillator / first input of which is connected to the output of the frequency tuning unit, the second input through the communication unit and the key connected to the output of the amplitude detector and the output of the limiter amplifier connected to the first input of the phase detector, the second input of which is connected to the input bus-and to the input of the amplifier-limiter, and the output of the phase detector is connected to the input of the recording unit, and through a low-pass filter connected to input matching unit, input matching unit, which is connected between the output of the reference generator and the input of the amplitude detector The connection of the output of the reference generator through the matching device with the input of the amplitude detector ensures by maintaining the synchronization current of the reference generator proportional to the voltage of this generator / such law of coefficient change connection n, that the magnitude of the loss resistance of the generator circuit does not affect the phase shift at the generator output. If we keep the synchronization current of the reference generator proportional to the voltage of this generator: where K is the proportionality factor, then the phase shift at the generator output) where is the frequency detuning of the synchronization of each signal relative to the natural frequency of the gene. .rator, C - capacity of the generator circuit. The drawing shows a structural diagram of a device for measuring frequency deviation. The device contains a reference generator 1, an amplitude detector 2, a key 3, a communication unit 4, a phase detector 5, a low-pass filter 6, a frequency tuning unit 7, an amplifier-limiter 8, a recording unit 9, a matching unit 10 and an input bus 11. The device works This way .. The reference generator 1 is synchronized by the frequency of the input signal fx, coming through the bus 11, through the power-treater 8, the key 3 and the communication unit 4. When the frequency of the external signal fx is changed relative to the natural frequency of the generator 1, a phase shift proportional to the detuning appears between the input signal and the voltage of the reference generator 1. The output voltage of the phase detector 5 is fed through a low-pass filter 6 to the input of the frequency tuning unit 7, which tunes the frequency of the reference oscillator 1, tracking the slow change in the frequency of the input signal. The voltage from the output of the reference generator 1 through the matching unit 10 enters the input of the amplitude detector 2, where it is rectified and fed to the input of the key 3. The input signal with frequency fx through the amplifier-limiter 8 controls the key 3. The reference generator 1 through The communication unit 4 is synchronized by the output voltage of the amplifier-limiter 8. The recording unit 9 records the magnitude of the phase shift detector after comparing the input signal f and the signal from the output of the reference oscillator 1. Thus, the proposed device eliminates the influence The magnitude of the loss resistance of the reference oscillator circuit by the magnitude of the phase shift between the voltage and the synchronization current of the reference generator generator ensures that the accuracy of the frequency deviation is measured in a wide range of its change by a factor of 1.5-2 compared with the known one. Apparatus of the Invention A device for measuring the frequency deviation, comprising a reference oscillator, the first input of which is connected to the output of the frequency tuning unit, the second input through the serially connected communication unit and the key connected to the output of the amplitude detector and the output of the limiting amplifier, and the output of the reference generator is connected to the first input of the phase detector, the second input of which is connected to the input bus and to the input of the amplifier-limiter, the output of the phase detector is connected to the input of the recording unit and through a filter The other frequencies are often connected to the input of the tuning unit: it is characterized by the fact that, in order to improve the measurement accuracy, a matching unit is inserted into it, which is connected between the output of the reference generator and the input of the amplitude detector. Sources of information taken into account in the examination 1.Shahgild V.V. and others. The system phase-locked loop. M., St. Don, 1972, p. 15.

2. Authors certificate of the USSR 631841, cl. G 01 R 23/14, 08/06/78.