Устройство для измерения частоты синусоидальных сигналов

 

Изобретение относится к электрорадиоизмерениям и может использоваться в цифровых частотомерах. Целью изобретения является расширение диапазона и повышение точности измерений частоты. Устройство для измерения частоты синусоидальных сигналов содержит формирователь 3, блоки 4 и 5 сравнения, элементы И 7 - 9, счетчики 10 - 12, генератор 13 импульсов, задатчик 14 временных интервалов и вычислитель 16. Введение аттенюатора 1, фазовращателя 2, блока 6 выборки и хранения, а также генератора 15 сброса позволяет расширить динамический диапазон амплитуд входного сигнала и повысить точность определения частоты. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 R 23/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4698115/21 (22) 31.05.89 (46) 07.04.92. Бюл.%13 (72) В.К.Попов и Ю.Н.Розум (53) 621,317 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N1287030,,кл. G 01 R 23/10, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ СИНУСОИ4АЛЪНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к электрорадиоизмерениям и может использоваться в цифровых частотомерах. Целью изобрете„„ЯЦ „„1725153 А1 ния является расширение диапазона и повышение точности измерений частоты. Уст-ройство для измерения частоты синусоидальных сигналов содержит формирователь 3, блоки 4 и 5 сравнения, элементы

И 7 — 9, счетчики 10 — 12, генератор 13 импульсов, задатчик 14 временных интервалов и вычислитель 16. Введение аттенюатора 1, фазовращателя 2, блока 6 выборки и хранения, а также генератора 15 сброса позволяет расширить динамический диапазон амплитуд входного сигнала и повысить точность определения частоты. 2 ил, 1725153 (5) Изобретение относится к области электрорадиоизмерений и может использоваться в цифровых частотомерах.

Целью изобретения является расширение диапазона и повышение точности измерений.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 — временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для измерения частоты синусоидальных сигналов содержит аттенюатор 1, фазовращатель 2, формирователь 3, блоки 4 и 5 сравнения, блок 6 выборки и хранения, элементы И 7 — 9, счетчики 10 — 12, генератор 13 импульсов, задатчик 14 временных интервалов, генератор 15 сброса и вычислитель 16. Входы аттенюатора 1 и фазовращателя 2 объединены с входом формирователя 3, выход которого через последовательно соединенные элемент И 9 и счетчик 12 подключен к третьему входу вычислителя 16. Выход генератора 13 импульсов объединены с первыми входами элементов И 7 и 8, выходы которых соответственно через счетчики 11 и 10 подключены к первому и второму входам вычислителя

16. Выход формирователя 3 через задатчик

14 подключен к второму входу элемента И

9, третий вход которого соединен с выходом генератора 13. Вход генератора 15 сброса подключен к выходу формирователя 3, а выход объединен с входами сброса счетчиков

10 — 12 и блока 6 выборки и хранения, вход и выход которого соединены соответственно с входом устройства и вторым входом блока 5 сравнения. Первый вход блока 5 сравнения подключен к выходу аттенюатора 1, а выход — к третьему входу элемента И

8. Первый и второй входы блока 4сравнения соединены соответственно с входом устройства и выходом фазовращателя 2, а выход объединен с третьим входом элемента И 7 и управляющим входом блока 6 выборки и хранения.

Устройство работает следующим образом.

Измеренное напряжение О х (фиг.2а), которое определяется соотношением

Овх = Umslfl c0 поступает на входы аттенюатора 1, фазовращателя 2, формирователя 3, первый вход блока 4 сравнения и сигнальный вход блока

6 выборки и хранения. В момент времени, соответствующий переходу сигнала через нулевой уровень, на выходе формирователя

3 появляется импульс (фиг.2б), поступающий на входы элементов И 7 — 9. Этим же импульсом запускается задатчик 14 временных интервалов. С выхода аттенюатора 1

55 входной сигнал, ослабленный в Краз, поступает на первый вход блока 5 сравнения.

В момент окончания временного интервала t< на выходе блока 4 сравнения появляется перепад напряжения U4 (фиг.2в), поступающий на управляющий вход блока 6 выборки и хранения, запоминающий мгновенное значение входного сигнала, поступающего на его вход в данный момент времени. В момент окончания временного интервала t2, т.е. в момент равенства величины напряжения на выходе блока 6 выборки и хранения и мгновенного значения напряжения на выходе аттенюатора 1, на выходе блока 5 сравнения появляется перепад напряжения 05 (фиг.2г). Импульсы напряжения 04 и 05 (фиг.2в, г) с выходов блоков 5 и 4 сравнения поступают на третьи входы элементов И 7 и 8, на другие входы которых подаются импульсы с выхода формирователя 3 и генератора 13 импульсов.

При совпадении импульсов во времени с выхода генератора 13 поступают импульсы на счетные входы счетчиков 10 и 11.

Через определенное время t<, формируемое задатчиком 14 временных интервалов, доступ импульсов от генератора 13 импуль-. сов в счетчик 12 прекращается. Сброс счетчиков и блока 6 выборки и хранения осуществляется выходным сигналом, генератора 15 сброса, запускаемого спадом импульса с выхода формирователя 3. После этого цикл измерения повторяется.

Таким образом, в счетчиках 10 и 11 накапливается количество импульсов, пропорциональное соответственно интервалам времени и т2 от момента перехода измеряемого сигнала через нулевой уровень до моментов срабатывания блоков 4 и 5 сравнения.

В момент окончания временного интервала т1

Оо = Umsin в t>. (1)

В момент окончания временного интервала tz

Оо=К .0>sin ш tz, (2) где К вЂ” коэффициент ослабления аттенюатора 1.

Из (2) и (1) следует:

Ksin в t> = sin в tz, (3)

Решая это уравнение относительно в разложением функции sin в ряд Тейлора и ограничиваясь двумя членами ряда, получают

3 2 3

К(ц - — ) = т2- — )

6 6 (4)

После преобразования

1725153 (6) No чо з з или

15 (7) N

fx =—

2л (8) 30

55

Временные интервалы t1 и tz преобра-. зуются в устройстве в пропорциональное им число импульсов N1 и N2, поэтому для ш получают

5 где No — некоторое постоянное число импульсов, определяющее дискретность 20 измерений.

No = тото, где fo — частота генератора 13 импульсов.

Таким образом для измеряемой частоты 25 получают соотношение

В вычислителе 16 осуществляется определение f» по заложенной жесткой программе с учетом введенного в него коэффициента К.

Результат измерения частоты зависит 35 лишь от интервалов времени ti и t2, а также от коэффициента ослабления К аттенюатора

1, которые могут быть получены с высокой точностью и мало зависят от амплитуды измеряемого сигнала и стабильности вноси- "0 мого фазовращателем фазового сдвига.

Так как с изменением амплитуды сигнала во столько же раз изменяется и величина сигналов на выходах аттенюатора 1 и фазовращателя 2 устройства, временные интерва- 45 лы ц и t2 и количество импульсов, подсчитываемых счетчиками 10 и 11, остаются количественно такими же. Вследствие этого в данном устройстве отсутствуют ограничения на величину амплитуды входного сигнала устройства и повышается точность измерения устройством частоты синусоидального сигнала.

Формула изобретения

Устройство для измерения частоты синусоидальных сигналов, содержащее формирователь, первый и второй блоки сравнения, генератор импульсов, задатчик временных интервалов, а также первый, второй и третий элементы И, выходы которых через соответственно первый, второй и третий счетчики подключены к первому, второму и третьему входам вычислителя, выход которого является выходом устройства, причем первый вход первого блока сравнения объединен с входом устройства и входом формирователя, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, а через задатчик временных интервалов — с вторым входом третьего элемента И, выход генератора импульсов объединен с первыми входами первого и второго элементов И, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности измерений, в него дополнительно введены аттенюатор, фазовращатель, блок выборки и хранения, а также генератор сброса, вход которого объединен с выходом формирователя и вторыми входами первого и второго элементов И, а выход — с входами сброса первого, второго и третьего счетчиков и входом сброса блока выборки и хранения, причем входы аттенюатора, фазовращателя и блока выборки и хранения объединены с входом формирователя, первый и второй входы второго блока сравнения соединены соответственно с выходами аттенюатора и блока выборки и хранения, а выход- с третьим входом второго элемента И, второй вход первого блока сравнения подключен к выходу фазовращателя, а выход объединен с управляющим входом блока выборки и хранения и третьим входом первого элемента И, выход генератора импульсов соединен с третьим входом третьего элемента И.

1725153

Составитель Н.Федорова

Редактор И.Шмакова Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор О.Ципле

Заказ 1173 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101