Измеритель инфранизкой частоты

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистичвсник республик (и 866492 (61) Дополнительное к авт. саид;ву (22) Заявлено 28.12.79 (2l) 2859574/18-21 с присоедннениеат заявки,ре (23) ттрноритет

Опубликовано 23.09.81. в ктллетень М 35

Дата опубликования описания 23.09.81 (51)М. Кл.

G Ol Я 23/00 твеуАарствеай квинтет

СССР ю делан иаебретеккй к еткрыткй (53) Уд К 621.3 17..76 (088.8) (72) Автор изобретения

Б. Н. Усов и (7l ) заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНФРАНИЗКОЙ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к цифровым частотомерам ннфранизкой частоты и может быть использовано при исследовании, наладке и настройке автоматических систем управления и их отдельных звеньев.

Известны цифровые частотомеры, рабоS таюшие по принципу времяимпульсного кодирования, в которых за определенное время подсчитывается число импульсов, частота следования которых равна измеряетю мой частоте. Эти импульсы формируются из напряжения измеряемой частоты. Такие частотомеры имеют широкий частотный диапазон, высокую точность и быст-. родействие Г1).

3S

Недостатком таких частотомеров яв ляется то, что нижний предел измеряемой частоты равен 10 Гц. Для определения частоты меньшей, чем эта необходимо измерить период колебаний и затем вычислить частоту, Наиболее близким по технической cymности к предлагаемому является устрой ство преобразования измеряемой частоты в пропорциональное напряжение постоянного тока, где напряжение измеряемой частоты поступает на вход схемы. На время равное периоду колебаний входного напряжения, ко входу интегратора подключается источник напряжения. Полученное зна чеиие напряжения запоминается в элемен« те памяти. Имеется второй интегратор, постоянная времени которого на порядок меньше постоянной времени первого ин тегратора. При сравнении напряжений первого и второго интеграторов вырабатыва ется напряжение, пропорциональное изме ряемой частоте Г2 .

Недостатком известного измерителя яв» ляется то, что реальное время измерения значительно больше одного периода коле баний, что недопустимо прн исследовании и наладке автоматических систем управления большими подвижными объектами и особенно систем с переменными парамет рами время измерения резко ограничено.

Бель изобретения - уменьшение времени измерения цолупериода исследуемого

866492 сигнала и расширение диапазона измерения в область инфранизких частот.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель инфранизкой частоты, содержащий последовательно соединенные уси- 5 литель-ограничитель, дифференцируюшую цепь, триггер и селектор, интегратор, выход которого подключен ко входу аналоговой ячейки памяти, источник опорного напряжения, узел индикации, блок сравнения и блок управления, первый вход которого соединен с выходом триггера, дополнительно введены два селектора, делитель напряжения, и дискретный делитель напряжения, причем выход источника опорного напряжения подключен непосредственно к первому входу дискретного делителя напряжения и через делитель напряжения к одному из входов селектора, выход которого соединен со входом интегратора, выход дискретного делителя напряжения соединен с первым входом первого дополнительного селектора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу второго дополнительного селектора, первый вход которого подключен к выходу аналоговой ячейки памяти, вторые входы дополнительных селекторов объединены и соединены со вторым входом дискретного делителя напряжения и выходом блока управления, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения.

На чертеже представлена структурная схема измерителя инфранизкой частоты.

Измеритель содержит усилитель-огра35 ничитель 1, дифференцирующую цепочку й, триггер 3, селектор 4, интегратор 5, аналоговую ячейку 6 памяти, источник 7 опорного напряжении, делитель 8 напряжения, дискретный делитель 9 напряжения, 4О блок 10 сравнения, блок 11 уйравлеиия, узел 12 индикации, дополнительные селекторы 13 и 14.

Измеритель работает следующим образом.

На вход усилителя-ограничителя 1 подают напряжение измеряемой частоты. Усилитель-ограничитель 1 и дифференцирующая цепочка 2 формируют положительные и отрицательные импульсы, управляющие работой триггера 3. Триггер 3 формирует строб-импульс длительностью T x fg. где

ТХ=1/Е, - период исследуемых колебаний.

На время действия строб-импульса открывается селектор 4 и через делитель 55

8 напряжения ко входу интегратора 5 подключается стабильное напряжение tg о источника 7 опорного напряжения. По истечении селектор 4 закрывается, ;интегратора 5 формируется и Оо и = —.

Кдн и времени ТХ/ Я а на выходе напряжение

u,= —

*ДИ где Кд,ч- коэффициент деления делитетеля 9.

При наступлении равенства U = Vg блок

10 сравнения выдает сигнал в блок 1 1 управления. По этому сигналу блок ll управления выдает команду на дискретный делитель 9 напряжения для прекрашения процесса уравновешивания и обнуляет выходы интегратора S и аналоговой ячейки

6 памяти, тем самым готовит их к работе в следующем цикле. Значение коэффициента Кди дискретного делителя 9 напряжения в виде кода поступает на узел

12 индикации, который индицирует эначе ние измеряемой частоты.

Действительно, при наступлении равенства напряжений

0 = Ор имеем

Кдн Г Кдд

Откуда следует, что

У

Х g,Ê

Если выбрать Ки = 2 а Кд 10, где =0, 1,2...,то

У„= 10 К Адн

Из последнего выражения видно, что выбором k* делителя 8 напряжения можно менять нижний предел измерения. Так, например при t1 =- 0 нижний предел пзгде К q — коэффициент передачи интегратора;

Кд 4 — коэффициент деления делителя 8.

Зто напряжение запоминается ячейкой

6 памяти, т.е. на выходе ячейки 6 памяти напряжение Ug равно напряжению на выходе интегратора (Ое- 0 ), С выхода триггера 4 сигнал об окончании стробимпульса поступает в блок 11 управления. По этому сигналу блок 11 управления открывает селектор 13 и 14 и подает команду на дискретный делитель 9 напряжения, по которой начинается процесс уравновешивания. По открытых селекторах 13 и 14 на один вход блока 10 сравнения поступает напряжение U с выхода ячейки 6 памяти, и на другой вход — напряжение с дискретного делителя 9 напряжения

ВНИИПИ Заказ

Тираж 735 Под

5 6664 мерения будет равен 1 Гц, а при и = 10,1 Гц и т.д. Информация об установленном Кд поступает в узел индикации на индикатор знака порядка.

Таким образом, код, соответствуюший коэффициенту деления дискретного делителя 9, соответствует коду измеряемой час тоты.

Использование новых элементов, т.е. делителя напряжения, дискретного делите- t0 ля напряжения и двух селекторов, позволяет свести время измерения частоты до величины, равной полупериоду исследуемого сигнала, а также расширить диапазон измеряемых частот, нижний предел кото- tS рого определяется порогом чувствительности интегратора и напряжением источника опорного напряжения и может составлять менее 10 Гц. Верхний предел измерения определяется ценой младшего раз- 0 ряда дискретного делителя напряжения и может достигать 100 кГц.

Формула изобретения

Измеритель инфраниэкой частоты, содержаший последовательно соединенные усилитель-ограничитель, дифференцируюшую цепь, триггер и селектор, интегратор, 30 выход которого подключен ко входу аналоговой ячейки памяти, источник опорного напряжения, узел индикации, блок сравнения и блок управления, первый вход которого соединен с выходом триггера, о т -Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул.Проектная,4

92 б л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью уменьшения времени измерения и расширения диапазона измерения в область инфракрасных частот, в него дополнительно введены два селектора, делитель напряжения и дискретный делитель напряжения, причем выход источника опорного напряжения подключен непосредственно к пер» вому входу дискретного делителя напря жения и через делитель напряжения к од ному иэ входов селектора, выход которого соедингн со входом интегратора, выход дискретного делителя напряжения соединен с первым входом первого дополнительного селектора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен i выходу второго дополнительного селектора, первый вход которого подключен к выходу аналоговой ячейки памяти, вторые входы дополнительных селекторов объединены и соединены со вторым входом дискретного делителя напряжения, и выходом блока управления, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Справочник по радиоизмерительным приборам. Под ред. В. С. Насонова. Измерение частоты, времени и мошности. Иэмее r рительные генераторы, М., Сов. радио, 1977, т. 2, с. 79-99.

2. Заявка ФРГ No 2117500, кл. G 01 К 23/09, 1977.