Прямоотсчетный измеритель инфранизких частот

 

/ (72) Авторы изобретения

А. И, Васенко и A. К. Краюхин

Ленинградский ордена Ленина электро институт им. В.И. Ульянова ( (73) Заявитель (54) ПРЯМООТСЧЕТНЫИ ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНФРАНИЗКИХ

ЧАСТОТ

Изобретение относится к электричес . ким измерениям и вычислительной тех . нике, Известно. устройство лля измерения частоты, содержащее формироватепь, ключ, 5 эталонный генератор, счетчик, элемент

ИЛИ, блок управляемой задержки, основанное на принципе аппроксимации кусочно-линейным методом зависимости часто-.

- ты от периода (1$.

t0

Однако устройство имеет низкое быст» родействие> из-аа формирования результата измерения после окончания периода измеряемой частоты.

Известен прямоотсчетный измеритель, в котором применен кусочно-линейный метод аш1роксимации зависимости частоты от периода, содержащий источник сигнала, генератор, ключ, управляемый дели- 20 тель частоты, счетчик обратного преобра зования, дешифратор, преобразователь кода (преобразует код дешифратора в унитарный код), состоящий из последователь2 но соединенных элемента ИЛИ и распределителя импульсов, задающее устройство и получатель информации (2).

Недостатками известного устройства являются сложность (применен сложный делитель частоты, управляемое и задающее устройство, преобразующее унитарный код распределителя импульсов в код, управляющий изменением коэффициента деления управляемого делителя частоты) и низкая надежность работы.

1йпь изобретения — повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в прямоотсчетный измеритель инфранизких частот, содержащий делитель частоты, источник сигнала, счетчик обратно- го преобразования, дешифратор, получатель информации, преобразователь кода т генератор, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход источника сигнала соединен с первым входом преобразователя кода и с первым входом счетчика обратного преобразования, выход ко7 4 дится автоматически дешифрацией йсходного состояния счетчика 4.

На выходах преобразователя 6 кода во время работы получаются сдвинутые друг относительно друга импульсы на дпи тельность одного ймпульча.

Йелитель 3 может быть выполнен, например, в виде обычного двоичного счетчика, выходы разрядов которого являются выходами делителя.

Мультиплексор 7 представляет собой и простейшем виде набор двухвходовых элементов И, выходы которых объединены элементом ИЛИ.

Источник 1 сигнала при измерении частоты: пульса представляет собой устройство, состоящее иэ последовательно соединенных датчика (преобразователя физического действия спортсмена в электрический сигнал), усилителя и формирователя HMBVJIbCOB, Источник 1 сигнала при измерении частоты сердечных сокрашений представляет собой устройство, состоящее иэ последовательно соединенных датчика биопотенциалов (металлические чашечки, закрепленные на коже . человека, в точках снятия биопотенциалов), усилителя и формирователя импульсов.

Источник 1 сигнала при измерении скорости валов. представляет собой датчик, преобразующий вращение вала в последовательность импульсов. . Вариант, источника 1 сигнала при измерении скорости движения на фиксированном отрезке представляет собой устройство, состоящее из датчика старта и дат чика финиша, выходы которых объединены элементом ИЛИ.

3 1004 90 торого соединен с входом получателя информации и с входом дешифратора, выход которого подключен к второму входу преобразователя кода, введен мультиплексор, первые входы которого соединены с выхо- дами преобразователя кода, вторые входы мультиплексора соединены с выходами делителя частоты, а выход мультиплексора подключен к второму входу счетчика обратного преобразования.. 10

На фиг. 1 изображена структурная

1схема прямоотсчетного измерителя инфраI низких частот; на фиг. 2 — вариант пре-. образователя кода.

Прямоотсчетный измеритель, инфраниз- 1у ких частот (фиг. 1 ) содержит источник

1 сигнала, генератор 2, делитель 3 частоты, счетчик 4 обратного преобразования, дешифратор 5> преобраэоватедь 6 кода, мультиплексор 7 и получатель 8 щ информации.

Преобразователь 6 кода состоит из элемента S ИЛИ и распределителя 10 им-, IPj JIbc OB, Источник 1 сигнала соединен с первымду входом счетчика 4 обратного преобразования, выход которого соединен с получа- . телем 8 информации; и дешифратором 5.

Выходы дешифратора 5 подключены к первым входам преобразователя 6 кода,вто™ © рой вход которого соединен с источником

1 сигнала.

У мультиплексора 7 выход соединен с вторым входом счетчика 4 обратного преобразования, первые входы - с выходами преобразователя 6 кода, а вторые входы - с выходами делителя 3 частоты, вход которого соединен с генератором 2.

Преобразователь 6 кода (фиг. 2) со-. держит элемент 9 ИЛИ, выход которого

46 соединен с распределителем 10 импульсов. Входы элемента 9 ИЛИ соединены с выходами дешифратора 5, выходы распределителя 10 импульсов соединены с первыми входами мультиплексора 7, а второй вход распределителя 10 соединен с второй входной шиной преобразователя

6 кода, т. е. с источником 1 сигнала.

Второй вьод для установки преобразователя кода в исходное состояние не показан.,:

Ю другой вариант преобразователя 6 кода может быть реализован объединением соседних выходов полного дешифратора S в группы, число которых равно числу выходов дешифратора 5 для преобразователя 6 кода (фиг. 2 ), т.е. числу поддиапазонов измерения. Установка преобразова теля кода s исходное состояние произвоВ качестве получателя 8 может быть применено цифровое отсчетное устройство, преобразующее кодированный результат измерения с выхода счетчика обратного преобразования в цифровое иэображение, выражающее значение измеряемой частоты в герцах, килогерцах и т. д. в зависимости от выбранной системы отсчета.

Счетчик 4 обратного преобразования может быть реалиэаован несколькими способами.

В первом варианте — это счетчик, работающий на вычитание, в который перед измерением по импульсу с источника 1 сигнала записывается число Np Ðåçóëüòàò

I измерения, число N g > получается в прямом коде (число Я вЂ” число N в первом

Х варианте счетчика).

5 10049

Во втором варианте - это суммируюший счетчик, в который перед измерением по имцульсу с источника сигнала записывается число по Hg в обратном коде, т.е. l4 -é„,ãlIå Й „„- емкость счет- 5 тпмх о тих чик&, !

Результат измерения - число М > .получается в обратном коде.

Количество выходов преобразова теля кода равно количеству участков линеари- i0 зацяи (поддиапаэонов измерения).

В прейложенйом измерителе так же, как и в прототипе >, применен метой кусочнопинейной аппроксимация зависимости частоты.от периода, а в качестве ".счет-. И чика 4 обратного преобразования может быть применен счетчик, работающий на вычитание (Первый вариант) или суммирующий счетчик (второй вариант). В устройстве воспроизводится -в пределах каж- 20

i його .1 --го участка линеаризации (подаиапаэона) для первого варианта счетчика

4 зависимость (3) NKj=- N0 (4) на выходе дешифратора 5 появляется импульс и переключает преобразователь 6 кода в состояние, при котором через мультиплексор 7 на счетчик 4 поступают где ЙН; - число в счетчике 4 в точке (по оси времени) начала" поддиапаэона;

К; - коэффициент наклона i -го . щ

;.участка линеаризации (равен значению частоты Ц делителя SP

- текушее время на измеряемом . поддиапаэоне (время от начала поддиапаэона до момента вре,мени, когда определяется число в счетчике 4, при этом, ()

l4 — число в счетчике 4 в мсмент времени Ф

В конце цоддиапаэона чисцо в счетчике

43

rae Т - длительность т" -ro подйиапаэ зона; й... — число в счетчике 4 в конце

3(1

-ГО IIOlllIHBIIELSOHB (IIO. ВРЕМЕНИ ) °

Так как две соседние аппроксимируюшие

30 прямые пересекаются в точке, соответствукщей границе этих поддиапаэонов, то число

Переход от одного поддиапазона к сле-.

S дуюшему за ним происходит автоматически.

Устройство работает следуюшим образом.

07 d

С выхода источника 1 сигнала поступает сигнал А (один или несколько коротких импульсов) с периодом, равным или кратным периоду измеряемого сигнала -Тх.

По сигналу А производится считывание законченного результата измерения со счетчика 4 в получатель 8 информации, t запись числа Н т.е. Ко, в счетчик 4 и установка преобразователя 6 кода (если это требуется) в исхойное (первое) со. стояние.

Через мультиплексор 7 при первом состоянии преобразователя 6 кода на счет-, ный (второй) вход счетчика 4 поступа-, ют с первого выхода делителя 3 частоты импульсы с частотой .,соответствую.:шей первому коэффициенту наклона К. первой апроксимируюшей прямой..

Во время работы счетчика 4 на первом поддиапаэоне s счетчике. 4 произво дится операция

Если длитепьность измеряемого ° интервала Тк больше длительности первого поййиапазона Т, то цри достижении в счетчике 4 значения . Hy на выходе дешифратора 5 появляется им-, пульс и переключает преобразователь 6 кода в состояние, при котором через мультиплексор 7 на второй вход счетчика 4 поступают с второго выхода делителя 3 частоты импульсы с частотой ф соответствуюшей коэффициенту наклона k второй аппроксимируюшей прямой.

Ио время работы счетчика 4 на втором поддиапазоне производится операция

У Если длительность измеряемого интер вала Тх больше обшей .длительности пераОГО и второго пойдиапазОНОВ (Тзу + Т ) то щи достижении в счетчике 4 значения Й д

М =Мн -% Т =Но- Т -Ю Т Д0) 7 1004 90 с третьего выхода делителя 3 частоты импульсы с частотой + соответствующей

11рэффициенту наклона Кз, третьей аппроксицируюшей прямой.

Во время работы счетчика 4 на. третьем поддиапазоне производится операция

И =я -r Ф=й -Е T- Т - () Если длительность измеряемого интер-1О вала Т1 болыие длительности первого, второго и третьего поддиацазонов (Т, +

+ Т + Т ), то при достижении в счетчике 4 значения Мк 15

Кз- нз-f T>=H -f„T„— f>T> эТз, (8) на выходе дешифратора 5 появляется импульс и переключает преобразователь 6 кода в следующее состояние ... и т.д. 2î

Процесс продолжается до тех пор, пока с выхода источника 1 сигнала через время Тх не поступит следующий входной сигнал A.

В этот момент времени значение чис- 2S ла 111 в счетчике 4 равно

Х

М„ = NO-I, D К,. T„.)-f+ +, (9) 1 где m — порядковый номер измеренного Зй последнего полного поддиапазона, при этом tnt С (Р— число диапазонов, на которые разбит участок. аппроксимации исход, ной функции)..

Это число й„.полученное преобразоваI нием временного интервала Тх в частоту при помощи вычитающего счетчика, в прямом коде соответствует частоте сле. дования входного сигнала А. 40

При использовании в качестве счетчи-. ка 4 обратного преобразования суммирующего счетчика геред началом измерения интервала времени Тх в счетчике 4 записывается число Я1 в обратном коде, т.е. "В=М1пс х МО,где ЙЩС1х емкос ть счет. чика 4, В формулах (1-9), определяющих работу счетчика 4 на поддиапазонах, необходимо знак "- заменить на "+ .

7 8

Результат измерения, т.е. число 1ч 1, х интервала времени Т в прямом коде

fIl (й „- hl )+

1= а s обратном коде

foal

КО- M f ° Т1 — f,1 . (11) =1

Таким образом, во втором варианте счетчика значение числа 1ч „- в"обратном.

П коде равно значению частотй следования входных сигналов А, Значение числа Й1 численно равное. значению частоты измеренного интервала speмени Т, отображается на индикаторе. по лучателя информации.

Предлагаемое устройство характеризуется- простотой конструкции и повышением надежности работы.

Ф ормул а изобретения, Прямоотсчетный измеритель инфраниэких частот, содержащий делитель час-. тоты, источник сигнала, счетчик обратного преобразования, дешифратор, получатель информации, преобразователь кода, генератор, выход которого соединен с входом делителя частоты,. выход источника сигнала соединен с первым входом преобразователя кода и.с первым входом счетчика обратного преобразования, выход .ко-. торого соединен с .входом получателя информации и с входом дешифратора, выход которого подключен к второму входу преобразователя кода, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности, в него введен мультиплексор, первые входы которого соединены с выходами преобразователя кода, вторые входы мультиплексора соединены с выходами делителя частоты, а выход мультиплиплексора подключен,к второму входу счетчика обратного преобразования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

M 463926, кл. (: 01 R 23/00, 1975.

2. Кириакаки Н. В. Методы и устройства цифровых измерителей низких и инфранизких частот. Львов, "Виша школа, 1975, с. 95-97.

1004907

Г . к

Щю

Составитель Н. Каплин

Редактоор Н. Воловик Техред М.Коштура Корректор И. Шулла

=" Заказ 1876/57 Тираж 708 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по >жлам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент», .г. Ужгород, ул. Проектная, 4