SU991324A1 - Устройство дл измерени частоты сигналов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  частоты электрических колебаний. 5

Известно устройство дл  измерени  частоты сигналов, состо щее из соединенных последовательно опорного генератора , делител  частоты, триггера, грубого счетчика, делител  с перемен- ю ным коэффициентом делении (ДПКД), ключа и точного счетчика, причем вы- ход триггера соединен с вторым входо1 1 ключа, выход опорного генератора - с IBTOpiiM. входом ДПКД, а вход устройст;ва - q вторыми входами грубого и точного счетчиков 13.

Недостаток известного устройства низка  точность измерени .20

Наиболее близким по своей технической , сущности к изобретению  вл етс  устройство, содержащее последователь но соединенные опорный генератор, блок управлени  и ключ, второй вход 25 которого  вл етс  входом устройства, последовательно соединенные первый счетчик и цифровое табло, последовательно соединенные формирователь импульсов , интегратор и аналого-цифровой преобразователь {.2,

Недостаток известного устройстванизка  точность измерени .

Цель изобретени  - повышение точности измерени .

Эта цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  частоты сигналов , содержащее последовательно соединенные опорный генератор, блок управлени  и ключ, второй вход которого  вл етс  входом устройства, последовательно соединенные первый счетчик и цифровое табло, последовательно соединенные формирователь импульсов , интегратор и аналого-цифровой преобразователь, введены формирователь дополнительных импульсов, управл ема  лини  задержки, накапливаюишй сумматор и последовательно соединенные дополнительный ключ, второй счетчик и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к второму входу аналого-цифрового преобразовател ,, выход последнего соединен с первым входом накапливающего сумматора , второй вход последнего подключен к второму входу интегратора и к первому выходу блока управлени , второй выход которого соединен с управл ющим входом дополнительного ключа, информационный вход которого соединен с

вторым входом управл емой линии задержки и с входом устройства, выход ключа соединен с первым входом формировател  дополнительных импульсов, второй вход которого подключен к первому выходу накапливающего сумматора второй выход последнего соединен с |вторым входом цифрового табло, при этом второй вход управл емой линии задержки подключен к управл ющему входу ключа и первому входу формировател  импульсов, второй вход которого соединен с выходом управл емо линии задержки, а выход формировател  дополнительных импульсов подключен к входу первого счетчика.

На фиг.1 представлена структурна  схема устройства дл  измерени  частоты сигналов; на фиг.2 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства .

Устройство содержит опорный генератор 1, блок 2 управлени , ключ 3, формирователь 4 дополнительных импульсов , счетчик 5, цифровое табло б кл}оч 7, управл емую линию 8 задержки (УЛЗ), формирователь 9 импульсов,

интегратор 10, аналого-цифровой преобразователь 11 (АЦП), накапливающий сумматор 12, счетчик 13, цифроана .логовый преобразователь 14 (ЦАП).

. На фиг.2 представлены:а -импульсы измер емой частоты f б. В, t -сигналы на выходах блока 2 управлени  - первом , втором и третьем соответственно ,- Э - сигнал на выходе.ЦАП 14; е ,жсигналы на выходах формировател  9 импульсов и интегратора 10.;Устройотво работает следующим образом .

Перед началом измерени  счетчик 5, счетчик 13 и интегратор 10 наход тс  в нулевом состо нии, а в накапливаю111Ий сумматор 12 записана 1.

Частота измер етс  грубо как и в обычных частотомерах, путем подсчета импульсов N1, прошедших на счетчик 5 через первый ключ 3 за врем  мерного интервала Т1. Этот интервал формируетс  на первом выходе блока 2 управлени  из сигнала опорного генератора 1 (фиг.26).

Одновременно на втором выходе блока 2 управлени  формируетс  сигнал . вспомогательного мерного интервала Т2, открывающий ключ 7. Он фортруетс  аналогично основному мерному ийтервалу (например, делением опорной частоты в заданное число раз и выделением импульса определенной пол рности ) . При этом схемой управлени  обеспечиваетс  выполнение услови  (фиг.2в). По окончании Т2 в . счетчике 13 записываетс  число N2, также характеризующее частоту f,, . Величина аналогового параметра на выходе ЦАП 14 при этом обратно пропорциональна f, что обеспечит нормирование результата преобразовани  в АЦП 11 относительно периода измер емой частоты.

Кроме того, сигнал измер емой частоты fx через УЛЗ 8 поступает на формирователь 9. По фронтам мерного интервала Т1 УЛЗ В производит задержку входного сигнала на один период f . Формирователь 9 формирует импульсы , начинающиес  по фронтам мерного интервала Т1 и заканчивающиес  по приходу второго импульса f (фиг.2е). Длительность каждого из этих двух импульсов t и tg зависит от фазовых соотношений опорной и измер емой частоты, но их разность зависит только от измер емой частоты (с точностью до ) УЛЗ 8 можно выполнить в виде двух соединенных последовательно D-триггеров , .срабатывающих по фронту, причем вход D первого из них соединен с первым выходом блока 2 управлени , оба синхровхода подключены к входу устройства , а выход второго триггера входу формировател  9, роль которого в этом случае может выполнить схема ИСЮТЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

С выхода формировател  9 .импульсов импульсы t и t поступают на интегратор 10, определ ющий площадь каждого из них (фиг.2ж) и далее на АЦП 11, осуществл ющий нормирование относительно Т и перевод результата в цифровую форму.

Перед началом измерени  в накапли сумматор 12 записываетс  1. После измерени  t число , поступающее с выхода АЦП 11, вычитаетс из 1, записанной в накапливающем сумматоре 12, а затем, после измерени  tg, к результату прибавл етс  число tg/Tp. Эти операции накапливающий сумматор 12 совершает по сигналам с третьего выхода блока 2 управлени  (фиг.2 ) , которые также осуществл ют сброс интегратора 10 (фиг.) .

Таким образом, в момент окончани  измерени  в накапливающем сумматоре 12 записываетс  число р 1+дТ/Т ; реГО,23. Дробна  часть этого числа поступает цифровое табло 6 (на его младшие разр ды, а цела  - на формирователь 4, который представлйет собой устройство, пропускающее на выход все импульсы с первого входа и вырабатывающее один импульс при по влении 1 на втором входе. Оно может быть выполнено в виде формировател  импульса из перепада, подключенного к входу схемы ИЛИ. Если , то формирователь 4 формирует один импульс, увеличивающий записанное в первом счетчике 5 число до N+1. Если , то формирователь 4 импульса не формирует . Чтобы избавитьс  от систематической погрешности, на старшие раз ды цифрового табло 6 подаетс  код исла, записанного в счетчике 5, меньшенного на единицу. Повьошение точности измерени  по равнению с известным устройством бъ сн етс  следуюсшм.

Так как импульсы t Ht, формируемые в формирователе 9 с помощью УЛЗ 8, имеют дхительность в пределах (1-/)Тх и, следовательно, повтор ющиес  с высокой точностью фронты, то при определении путём их интегрировани  с дальнейшим преобразованием в цифровую форму устран етс  ошибка, вызванна .конечным быстродействием формировател  9, Использование дл  определени  нормирующей величины TX последовательно. соединенных ключа 7, счетчика 13 и ЦАП 14 позвол ет с высокой точностью определить Т и сохранить результат неизменным в течение всего процесса измерени  ,f что важно дл  нормирова1и  t и tg с одинаковыми коэффициентаNM . Использование дл  определени  ЛТ накапливакй1вго сумматора 12 позвол ет фиксировать результат измерени  t и t-2 сразу же. после окончани  их . измерени , устран   тем самым погрешность/ возникающую в известном устройстве в результате са юразр да интеграторов и дрейфа устройства вычитани .

Использование новых элементов формировател  дополнительных импульсов , второго ключа,второго счетчика, ЦАП, управл емой линии задержки, накапливающего сумматора и св зей - выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, так как позвол ет увеличить точность измерени  частоты при малых интервалах измерени .

Claims (2)

1. Ермолов Р.С. Цифровые частотомеры . Л., Энерги , 1973. 45,

2. Авторское свидетельство СССР 482692, кл. G 01 R 23/02, 11.05.73.

а

Т1

f g

Т2

г

f1.

nv

ж