Устройство для измерения приращения частоты электрических сигналов

 

О ВМ-C- -я И Е

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (iii765741 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.09.78 (21) 2664356/18 — 21 (51)M. Кл.

G 01 R 23/10 с присоединением заявки,%

Гооударстееииый комитет (23) П риоритет оо аелам иэобретеиий и открытий

Опубликовано 23.09 80. Бюллетень № 35 .

Дата опубликования описания 23.09,80 (53 ) УД К 621.317 (088.8) В. Н. Вишневский, В, И. Емельяненков, В. В. Изох и А. И. Розанов (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРИРАЩЕНИЯ ЧАСТОТЫ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, в измерительных системах с частотными датчиками, в устройствах стабилизации частоты.

Известно устройство для измерения приращения частоты, содержащее формирователь, элемент совладения, переключатель, счетный блок начального значения частоты, схему перезаписи, генератор калиброванной частоты, делитель частоты, блок управления н счетный блок значения приращения частоты. Работа устройства основана на подсчете числа импульсов измеряемых частот в заданном интервале времени (1).

Это устройство имеет большую погрешность измерения из-за несовпадения границ заданного временного интервала и импульсов заполнения этого временного интервала. Кроме того, диапазон частот, приращение которых измеряется, ограничен быстродействием счетных схем.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для

1 измерения приращения частот электрических сигналов, содержащее формирователь мерных интервалов, генератор эталонной последовательносп, вентиль, счетчик и вычислительГ2

Кроме того, устройство содержит управляемый делитель частоты, усилитель, разделительную схему, два электронных ключа и смеситель.

В нем последовательно вычисляются разность между эталонной частотой и неизвестной .. ° А искомое приращение неизвестной. частоты,, относительно ее номинала (н вычис10 ляется ло формуле ь|-Е„-г„=(Е -f„)-(K - Г 1 .

Однако для обеспечения работоспособности i5 устройства необходимо проводить предварительное сближение частот и g,òàêèì обра зом, чтобы их величины отличались на несколько десятков герц, что усложняет устройство и сужает диапазон измеряемых приращений . частот.

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых приращений частоты при одновременном упрощении устройства.

765741 4 содержимому в момент закрывания вентилей

S и 8, запоминаются вычислителем 7.

При подаче частоты g» все операиии вовтоQ. ряются и новые коды g счетчика 6 и И 2 счетчика 9, соответствующие частоте в момент закрывания вентилей 5 и 8, поступают в вычислитель 7, который определяет приращение частоты . Д -Д по формуле

„у 111„1ч - vn Nn (2) с=11 э=" 1ГХ (5) (6) (7) Т> из уравнения в (6) получаУказанная цель достигается тем, что в известное устройство для измерения приращения частоты электрических сигналов, содержащее формирователь мерных интервалов, генератор эталонной последовательности, выход которого соединен с импульсным входом вентиля, выходом подсосдиненного ко входу счетчика, первый выход которого связан с первым входом вычислителя, дополнительно введены формирователь импульсов, блок совпадений и после- i0 довательно соединенные дополнительный вентиль и дополнительный счетчик, выход которого соединен со вторым входом вычислителя, при этом блок- совпадений первым входом соединен с выходом генератора эталонной последователь- 15 ности, вторым входом соединен с выходом формирователя импульсов, а выходом подключен к импульсному входу дополнительного вентиля и входу формирователя мерных интервалов, выход которого соединен с потенциальны- 2р ми входами основного и дополнительного вентилей, а второй выход основного счетчика подключен к управляющему входу формироватеJM мерных интервалов.

На чертеже показана структурная схема уст- 2S ройства.

Устройство содержит генератор 1 эталонной последовательности, формирователь 2, импульсов, блок 3 совпадений, формирователь 4 мерных интервалов, вентиль 5, счетчик 6, вычислитель 7, дополнительный вентиль 8, дополнительный счетчик 9.

Устройство для измерения приращения частот эзтектрических сигналов работает следующим образом.

Сигнал, измеряемый с частотой g», преобразованный формирователем 2 в последовательность импульсов и эталонный с частотой ., снимаемый с выхода генератора 1, с периодами, соответственно, Тх — 1/ $ g ь Tg 1/ Kg 4р и длительностью импульсов Т„w Т „/2 поступают на входы блока 3 совпадений. В моменты времени, когда импульсы сравниваемых сигналов совпадают друг с другом, на выходе блока 3 совпадений формируются импульсы совпадения. Формирователь 4 мерного интервала по первому, импульсу совпадений открывает, а по 1тз — закрывает вентили 5 и 8. При этом счетчик 6 подсчитывает число импульсов N, прошедших через вентиль 5 от генератора 1, а счетчик 9 подсчитывает число импульсов щ„, прошедших через вентиль 8 с блока 3 совпадений. Когда содержимое счетчика 6 превысит наперед задаваемое число Na, с него на- формирователь мерных интервалов

4 подается сигнал, разрешающий по одному иэ последующих импульсов совпадения закрыть вентили 5 и 8. Цифровые коды М1, счетчика 6 и Ф,1 счетчика 9, соответствующие их

Действительно, временной интервал Т,, между совпадениями импульсов двух последовательностей равен числу периодов одной из последовательностей между выбранным количеством совпадений, умноженному на величину периода этой последовательности. Это справедливо для обеих сравниваемых последовательностей, поэтому где Т = 1/g, Т1 1/f<,ïåðèîäû сравниваемых эталонной и измеряемой последовательности, а М и НХ, количество периодов между выбранным количеством совпадений импульсов, соответственно эталонной и измеряемой последовательностей.

Период эталонной частоты может быть выражен через период измеряемой частоты следующим образом:

Т =КТ ++9 j (3) где К вЂ” коэффициент кратности измеряемой и эталонной частот, К вЂ” 1,2, ..., 6Т вЂ” временной интервал, возникающий из-за неполного совпадения периодов сравниваемых частот, удовлетворяющий условию Т « Т /2.

Приращение периода измеряемого сигнала определяется по формуле з. ьТ =Т - T . 14)

2 1

Из уравнения (2) для последовательностей с периодами Т» и Т следует, 1 т,=N T N„T, При подстановке Т из уравнений (3) и (5) получается

При подстановке значения (3) и Т< из уравнений (4) () у 1 14 )Т„„= И 9 6574}

Х 1 1у (и -хиДтж. (9) .(10) 5

Количество совпаданнцих импульсов между выбираемыми моментами совпадений определяется по формулам

6 личия делителя с малым дискретом. Диапазон измеряемых отклонений частоты от номинала оллеяеляехся ив условия &TйТц/» и можее достигать 50% от значения номинальной частоты. формула иэ обретения

На основании уравнений (9) и (10) при условии сохранения в процессе измерений величины кратности К, что выполняется при незначительных отклонениях частот от номинала, можно уравнение (8) переписать после подстановки значения В Т}, иэ уравнения (7) в следующем виде (11)

Х2 Х1 у }

Умножение правой и левой части соотношения (11) на . TX и с учетом: уравнения (б) позво2 е ляет получить следующее соотношение

Ое хеухх и е я но с с я у т„т„тХ т откуда следует соотношение (1).

Высокая разрешающая способность и необходимая точность измерения обеспечиваются при любом соотношении Т и Т выбираемого в качестве номинального значения. Поэтому при выборе номинального значения частоты, относительно которой проводится измеХ4 рение отклонений нет необходимости устанавли. вать значение эталонной частоты Р отличаю} щееся на десятки герц от номинальной

Х}3а счет этого исключается необходимость на1р устройство для измерения приращения частоты электрических сигналов, содержащее формирователь мерных интервалов, генератор эталонной последовательности, выход которого соединен с импульсным входом вентиля, выход

1$ которого подсоединен ко входу счетчика, первый выход которого связан с первым входом вычислителя, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых приращений частоты, в него дополнительно эв введены формирователь импульсов, блок совпадений и последовательно соединенные дополнительный вентиль и дополнительный счетчик, выход которого соединен со вторым входом вычислителя, при этом блок совпадений первым э$ входом соединен с выходом генератора эталонной последовательности, вторым входом соединен с выходом формирователя импульсов, а выходом подключен к импульсному входу дополнительного вентиля и входу формирователя мерных интервалов, выход которого соединен с потенциальными .входами основного и дополнительного вентилей, а второй выход основного счетчика подключен к управляющему входу формирователя мерных интервалов.

Источники информации, 3$ принятые во внимание при экспертизе .1. Авторское свидетельство СССР N 530260, кл. G 01 R 23/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР }} 571767, кл. G 01 R 23/14, 1974.

765741

Составитель В. Муляр

Техред Е. Гаврилешко

Корректор С. Шекмар

Редактор Т.. Киселева

Заказ 6920/17

Тираж 1019

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4