Цифровой измеритель частоты, отношения двух

 

1а.< л

О П И С H-И Е 00856

Союа Соввтския

Сспиалистических

Респу6лик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 14,И1.1969 (№ 1348411/18-10) ЧП1(С Olr 23/10 с присоединением заявки №

Приоритет

Комитет по делам наобретеиий и открытир при Совете Министров

СССР

Опубликовано ЗО,XI.1971. Бюллетень № 36

Дата опубликования описания 17.111.1972

УД 1(621.317.761 (088.8) Авторы изобретения

А. А, Богородицкий, Т. Н. Рыжевская, А. Г. Рыжевский и В. M. Шляндин

Пензенский политехнический институт

Заявитель

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, ОТНОШЕНИЯ ДВУХ

ЧАСТОТ И ПРОЦЕНТНОГО ОТКЛОНЕНИЯ ИЗМЕI 3FMOII

ЧАСТОТЪ| ОТ НОМИ НАЛЬНОЙ

Изобретение относится к области электроизмерительной техники н может использоваться для повышения точности измерения цифровых измерителей частоты, отношения двух частот и процентного отклонения измеряемой частоты оц номинальной, а также для расширения диапазона измеряемых пми, отношений частот.

Известный цифровой измеритель частоты, отношения двух частот н процентного отклонения измеряемой частоты от номинальной, содержащий входной формирователь, ключ, основной счетчик импульсов, олок цифрового отсчета, синхронизируемое запоминающее устройство формирования временного измерительного интерва а, образованное генератором образцовой частоты, ключами, триггерами, счетчиком селектора, генератором опорной истоты, селектором периода опорной или второй измеряемой нлн номинальной частоты, формирователем импульса заднего фронта, схемой перезаписи кода, управляемым делителем частоты следования импульсов и переключателем, селектор периода измеряемой частоты, нониусную схему отсчета первого дополнительного разряда, образованную формирователем последовательности импульсов нониусной частоты, схемой совпадения нониусным ключом и счетчиком первого дополнительного разряда, характеризуется пониженпой точностью измерения н узким диапазоном измеряемых отношений частот.

11редлагаемый цифровой измеритель отличается от известных тем, что он снабжен но5 пнусными схемами отсчета второго и последующих разрядов, каждая из которых образована расширителем импульсов измеряемой частоты, формирователем последовательности импульсов понпусной частоты, схемой совпа10 денпя, нониусным ключом и счетчиком дополнительного разряда, который соединен последовательно с остальными счетчиками дополнительных разрядом и счетный вход которого подключен к выходу входного формирователя

15 через нопиуспый ключ, запускающий входкоторого соединен с выходом схемы совпадения предыдущего разряда и запускающим входом формирователя последовательности пмпуль oI) ноннусной частоты, а отпирающий вход—

20 с выходом схемы совпадения, первый вход которой подсоединен к выходу формирователя последовательности импульсов ноппусной чалоты, а второй вход — к выходу расширителя импульсов измеряемой частоты, запускаю25 щнй вход которого связан с выходом входного формирователя, причем запоминающий вход формирователя последовательности импульсной нониусной частоты соединен с выходом селектора периода измеряемой частоты и

30 с запоминающим входом расширителя им300856

Ко=Ко — оч — —

Тоб б пульсов измеряемой частоты. Кроме того, предложенныи цифровои измеритель отличается тем, что, в нем, ь качестве основного счетчика импульсов, применен счетчик-регистр с предустановкои, в каждыи разряд когорого занесено число, равное старшему символу используемой системы счисления.

1акое выполнение устройства поьышаег точность измерения и расширяет диапазон измеряемых отношений частот.

1элок-схема устроиства представлена на чер геже, Устройство состоит из входного формирователя с, ключа 2, основного счетчика 8 импульсов, олока 4 цифрового отсчета, синхронизируемого запоминающего устроиства,» формирования временного измеригельного интервала, ооразованного генератором о ооразцовой частоты, ключами i, 6, переключателем

, триггерами lO, il, генератором с2 опорной частоты, счегчиком 18 селектора, селектором с периода опорной или второи измеряемой или номинальнои частоты, формирователем 1о импульса заднего фронта, схемои ib перезаписи кода коэффициента деления и управляемым делителем 1/ частоты следования импульсов, селектора J6 периода измеряемой частогы, нониусных схем i ° отсчета дополнительных разрядов (а — номер разряда, равно

, 2, д ...), каждая из которых ооразована расширителем HU " импульсов измеряемои часго ы, формирователе и zi" последовательноciH импульсов HoHHpcHQH частoTbl, схемой сОВпадения 22, нониусным ключом z8" и счетчиком 24" дополнительного разряда, счетчикарегистра 2а и переключателя 20.

Устроиство раоотает следующим образом.

1) измерение частоты.

l iopBblH импульс измеряемои частоты j,, поступающии с выхода формирователя 1, запускает устроиство 5. ход селектора 14 подключен через переключатель у к выходу генератора 12 опорнои частоты, а выход — к потенциальному входу ключа, импульсньш вход которого подключен к выходу генератора 6 импульсов образцовой частоты. Ь течение периода опорной частоты Тоо импульсы образцовой частоты поступают Hd вход счетчика 18 селектора. Код периода запоминается в счетчике 18. При поступлении па схему перезаписи кода импульса с выхода формирователя 15 информация из счетчика 18 переносится в дополнительном коде в делитель 17, коэффициент деления которого определяется величиной. где К,— коэффициент деления без предустановки;

Уоч — коэффициент пересчета счетчика;

То — период опорной частоты;

Тоб — ПЕрИОд ОбраэцОВОй ЧаСтОтЫ.

Топ

При Ко =— N,, Кд—

Тоб

При поступлении синхронизирующего импульса с выхода формирователя 1 на первый вход триггера 10 ключ 8 открывается, импульсы с выхода генератора б поступают на вход делителя 1% Сигнал переполнения возвращает триггер 10 в исходное состояние через интервал Тоу- после поступления синхронизпрующего импульса

Тзу=1 об

Первый импульс, поступающий на вход делителя 17, и сигнал его переполнения переводят триггер 11 из одного состояния в другое.

1 риггер 11 открывает на время, равное периоду опорной частоты Т„, ключ 2, через которыи импульсы измеряемой частоты проходят на основной счетчик 8 За время Т,п счетчик 8 фиксирует число по импульсов, соответствующее значению старшего разряда результата измерения. Селектор 18 выделяет период Т частоты и выдает на управляющие входы расширителя 20 импульсов и формирователей

21, 21 импульсных последовательностей сигнал, пропорциональный значению T„. Выданное селектором 18 значение сигнала запоминается в расширителях 20, 20 и формирователях 21, 21 .

Импульс с выхода формирователя 15, соответствующий концу временного интервала

Т,„, запускает формирователь 21 импульсной последовательности первого дополнительно оцениваемого разряда измеряемой частоты и открывает ключ 28i, через который в счетчик

24 начинают поступать импульсы частоты f .

Формирователь 21 в соответствии с запомненным значением Т„., выдает серию импульсов с периодом повторения Т вЂ” — 0,9 Т„. Эти импульсы поступают на первый вход схемы совпадения 22, на второй вход которой подаются с выхода расширителя 20 импульсы частоты /„, расширенные до длительности т — — 0,1 1 .

Один из первых девяти импульсов формирователя 21 совпадает во времени с п расширенным импульсом частоты f . При этом схема совпадения 22 закрывает ключ 28 и в счетчике 24 фиксируется шсло пь соответствующее значению первого дополнительного разряда измеряемой величины f .

В момент времени, когда закрывается ключ

28, сигнал с выхода схемы совпадения 22 открывает ключ 28- и запускает формирователь 21 импульсной последовательности второго дополнительного разряда. Через открытый ключ 28 на счетчик 24 поступают импульсы с частотой f„, а формирователь 21 выдает на первый вход схемы совпадения 22 серию импульсов с периодом повторения

Т2=0,99Т„. На второй вход схемы совпадения

22 поступают импульсы частоты f„, расширенные расширителем 20 до длительности т2=0,01Т. При совпадении во времени импульсов на входах схемы 22, последняя закрывает ключ 28, счетчик 242 фиксирует число и> соответствующее значение второго до300856

60 полнительного разряда измеряемой величины.

Одновременно схема совпадения 22 открывает ключ и запускает формирователь импульсной последовательности следующего разряда и так далее.

Число, фиксируемое в блоке 4 цифрового отсчета, пропорционально значению измеряемой частоты f,. деленному на значение опорной частоты fo . (n -+0,1 nl+0,01 а ) =

Хоп

2) Измерение отношения частот.

Если вместо опорной частоты используется неизвестная частота fä, то в блоке цифрового отсчета фиксируется число (По+0,1 n +0,01 n ) =

f„

При этом показания основного счетчика 8 определяют целую часть величины измеряемого отношения, а показания дополнительных счетчиков 24 — дробную часть. Если емкость каждого из счетчиков равна девяти, то прибор с двумя дополнительными и одним основным разрядами измеряет величины отношения двух частот в диапазоне от 9,99 до 0,01 с одинаковой абсолютной погрешностью 0,01.

При этом время измерения не превышает тридцати периодов измеряемой частоты.

3) Измерение процентного отклонения измеряемой частоты от номинальной.

При измерении процентного отклонения импульсы номинальной частоты подаются через переключатель 9 на вход селектора 14. Вместо основного счетчика 8 в схему включается счетчик-регистр 25, в котором записанное число уменьшается на единицу, что осуществляется записью в разряды счетчика 3 числа, равного старшему символу используемой системы счисления, т. е. в случае десятичной системы, числа девять. В блоке 4 при измерении процентного отклонения 6 фиксируется число (ип — 1) +0,1 и,->-0,01 л =- б.

4) Использование измерителя в схемах измерения разности фаз двух сигналов.

Если в качестве измерительного интервала времени использовать не период опорной частоты, а интервал, пропорциональный сдвигу фаз, и на вход формирователя 1 подавать колеоания с частотой исследуемых сигналов, то отсчетприбора будет пропорционален фазовому сдвигу в долях периода частоты исследуемых сигналов, Предмет пзобрстс ппя

1. Цифровой измеритель частоты, отношения двух частот и процентного отклонения

50 измеряемой частоты от номинальной, содержащий входной формирователь, ключ, основной счетчик импульсов, блок цифрового отсчета, синхронизируемое запоминающее устройство формирования временного измерительного интервала, образованное генератором образцовой частоты, ключами, триггерами, счетчиком селектора, генератором опорной частоты, селектором периода опорной или второй измеряемой или номинальной частоты, формирователем импульса заднего фронта, схемой перезаписи кода, управляемым делителем частоты следования импульсов и переключателем, селектор периода измеряемой частоты, нониусную схему отсчета первого дополнительного разряда, образованную формирователем последовательности импульсов нониусной частоты, схемой совпадения, нониусным ключом и счетчиком первого дополнительного разряда, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измеряемых отношений частот, он снабжен нониусными схемами отсчета второго и последующих разрядов, каждая из которых образована расширителем импульсов измеряемой частоты, формирователем последовательности импульсов нониусной частоты, схемой совпадения, нониусным ключом и счетчиком дополнительного разряда, который соединен последовательно с остальными счетчиками дополнительных разрядов и счетный вход которого подключен к выходу входного формирователя через нониусный ключ, запускающий вход которого соединен с выходом схемы совпадения предыдущего разряда и запускающим входом формирователя последовательности импульсов ноннусной частоты, а отпирающий вход — с выходом схемы совпадения, первый вход которой подсоединен к выходу формирователя последовательности импульсов пониусной частоты, а второй вход — к выходу расширителя импульсов измеряемой частоты, запускающий вход которого связан с выходом входного формирователя, причем запоминающий вход формшрователя последовательности импульсов ноппуспой частоты соединен с выходом селектора периода измеряемой частоты и с запомншаю цпм входом расширителя импульсов измеряемой частотьь

2. Цифровой измернгель по и. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения процентного отклонения измеряемой частоты от номинальной, в нем, в качестве основного счетчика импульсов, применен счет»»;-регистр с предустановкой, в каждый разряд которого занесено числе равное старшему символу используемой системы счисления.

300856

Составитель В. Лившиц

Текред 3. Тараиенко

Редактор Л. Бердник

Корректор Л. Бадылаиа

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 437, 11 Изд. № 155 Тираж 473 Подписное

11НИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-З5. Раушскаи наб., д. 4<5