Устройство для измерения мгновенной частоты следования импульсов

 

(72) Авторы изобретения

В. А. Медников и А. Н. Порынов

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. акад. С. П. Королева (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННОЙ ЧАСТОТЫ

СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для измерения мгновенной частоты процессов малой скорости.

Известно устройство аналогичного назначения, содержащее преобразова5 тель временного интервала в найряжение, формирователь гиперболической функции и старт-стопную схему управпения (1) .

Недостатком этого устройства является значительная погрешность измерения частоты из-за недостаточно высокой точности воспроизведения гиперболической функции.

Наиболее близким по технической сущцости к изобретению является устройство для измерения низкой частоты, содержащее генератор линейно измеряющегося напряжения, два экспоненциальных преобразователя, компаратор, делитель напряжения, источник опорного напряжения, вольтметр мгновенного значения и блок управления, I состоящий из формирователя импульсов f2).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения частоты из-за влияния предыдущего цикла измерения на результаты последующего, которое оказывается тем больше, чем больше разница длительности циклов.

Методическая ошибка измерения обусловлена запуском генератора линейно изменяющегося напряжения с задержкой на время разряда экспоненциальных преобразователей.

Таким образом, при изменении частоты входных импульсов наблюдается большая динамическая погрешность измерения.

Цель изобретения — повышение точности измерения частоты.

Эта цель достигается тем,что в устройстве, содержащем последовательно соединенные генератор линейно изменяющегося напряжения, первый экспонен3 930140 циальный преобразователь и компаратор, связанный своим вторым входом через делитель напряжения с источником опорного напряжения, второй экспоненциалъный преобразователь, вольтметр мгновенных значений и блок уп-, р авл ения, при э то м и с точник входных импульсов через блок управления соединен со вторым входом первого экспоненциальЪ ного преобразователя н через второй 10 экспоненциальный преобразователь — с аналоговым входом вольтметра мгновенных значений, управляющий вход которого связан с выходом компаратора, а второй вход второго экспоненциального преобразователя соединен с выходом источника опорного напряжения, выход, компаратора связан с вторым входом блока управления, второй выход кото4 рого соединен с входом генератора линейно изменяющегося напряжения.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства;. на фиг. 2 — его временные диаграммы; на фиг. 3 — структура блока управления; на фиг. 4 — структура экспоненциального преобразователя.

Устройство, содержит генератор 1 линейно изменяющегося напряжения, первый экспоненциальный преобразователь

2, компаратор 3, делитель 4 напряже.ния, источник 5 опорного напряжения, второй экспонннциальный преобразователь 6, вольтметр 7 мгновенного значения, блок 8 управления, содержащий

3$ одновибратор 9, триггер 10. Экспоненциальные преобразователи содержат эмиттерный повторитель 11, ключ 12, экспоненциальный генератор 13.

Устройство работает следующим образом.

На вход блока 8 управления (фиг. 3) поступает очередной импульс (Т ) измеряемой частоты (фиг. 1). При этом импульс с выхода одновибратора 9 (с

4$ выхода блока 8) сбрасывает генератор

1 линейно изменяющегося напряжения (фиг. 2, момент С,!) и взводит триггер !

О, выходной сигнал которого управляет работой экспоненциального преобразователя 2, $0

В течение действия импульса управления, поступившего на второй вход преобразователя 2 с первого выхода блока.8 управления (с выхода триггера 10), электронный ключ 12 закрыт. поступает на вход второго экспоненциального преобразователя б и закрывает его ключ на время своего действия.

Выходное напряжение, формируемое генератором 1 линейно изменяющегося напряжения после сброса с момента t и повторяемое эмиттерным повторителем ll, входящим в состав первого экспоненциального преобразователя 2, не проходит на вход экспоненциального генератора 13 преобразователя 2 (фиг. 4).

Отключенные на время действия импульса управления от зарядных напряжений генераторы первого и второго экспоненциальных преобразователей начинают формировать на своих выходах экспоненциально изменяющиеся напряжения соответственно Бэкс„ и 0эксп g (фиг. 2) °

Для генератора первого экспоненциального преобразователя 2 начальное напряжение в момент t равно выходно-! му напряжению генератора 1 линейно изменяющегося напряжения, поступившему через эмиттерный повторитель !1 и открытый до момента t электронный ключ 12, т. е. а,для экспоненциального генератора второго экспоненциального преобразова. теля 6 начальное напряжение в момент равно постоянному напряжению ис1 точника 5 опорного напряжения U, поступившему через открытый электронный ключ экспб «, оп /

Далее происходит процесс формирования экспоненциально изменяющихся

"апряже"ий U кс п1" "экспб ро эксима равенства

00 где К вЂ” коэффициент деления напря2 жения делителем 4;

U — напряжение на выходе делитеО ля 4 напряжения.

Мгновенное значение напряжения !

1 кспб пропорционально измеРЯемой частоте в момент t2 Момент «2 Ф сируется компаратором 3, содермаш и, Одновременно импульс управления с первого выхода блока 8 управления

Г,A.Í. экспо q

930 i

5 например, сравнивающее устройство, дифференцирующую цепь и диод.

При выполнении условия U, „ „ - на выходе сравнивающего устройства с момента t2 до момента tg появляется импульс, который поступает на дифференцирующую цепь. Импульс, сформированный дифференцирующей цепью в момент t по заднему фронту импульса с выхода сравнивающего устройства, 10 имеет полярность, противоположную импульсу, сформированному дифференцирующей цепью в момент t2 и через диод не проходит.

Выходной импульс компаратора 3 запускает вольтметр 7 мгновенных значений, который измеряет напряжЕЗЛО Ь s MoMeHT 2 Н,- поступая на второй вход блока 8 управления, перебрасывает триггер 10 данного бло-go ка в исходное состояние (фиг. 2, U e,b>> g ) . При этом импульс управления с первого выхода блока 8 управлеления исчезает, ключи 12 экспоненциальных преобразователей замыкаются, 25 в результате чего конденсатор экспоненциального генератора преобразователя 6 заряжается до напряжения источника 5 опорного напряжения, а конденсатор экспоненциального гене- щ ратора преобразователя 2 быстро заряжается до выходного, прошедшего через эмиттерный повторитель ll, напряжения генератора I линейно изменяющегося напряжения и в дальнейшем повторяет это напряжение до прихода очередного импульса измеряемой частоты

Ugb> g )

Предлагаемое устройство для измерения мгновенной частоты следования импульсов отличается от известного более высокой точностью измерения и большим быстродействием.

В предлагаемом устройстве более высокая точность измерения частоты обусловлена исключением систематической ошибки ее измерения и уменьшением нелинейности преобразования частоты следования импульсов в напряжение. Это реализуется в результате использования для измерения частоты импульсов фактического времени между ними, исключив нз него время Qt =

tZ — С формирования экспоненциально изменяющихся напряжений путем устранения запаздывания запуска генератора линейно изменяющегося напряжения на время дС и производя его запуск в предлагаемом устройстве сразу после сброса в момент t < в отличие от известного устройства, где запуск генератора производится в момент t2.

Формула изобретения

Устройство для измерения мгновенной частоты следования импульсов, содержащее последовательно соединенные генератор линейно-,изменяющегося напряжения, первый экспоненциальиый преобразователь и компаратор, связанный своим вторым входом через делитель напряжения с источником опорного напряжения, второй экспоненциальный преобразователь, вольтметр мгновенных значений и блок управления, при этом источник входных импульсов через блок управления соединен со вторым входом первого экспоненциального преобразователя и через второй экспоненциальный преобразователь — с аналоговым входом вольтметра мгновенных значений, управляющий вход которого связан с выходом компаратора, а второй вход второго экс- поненциального преобразователя соединен с выходом источника опорного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения частоты, выход компаратора связан с вторым входом блока управления, второй выход которого соединен с входом генератора линейно изменяюшегося напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Утямьппев P. И. Радиотехническая аппаратура для исследования физиологических процессов. М., "Энергия", 1969, с. 275-297.

2. Авторское свидетельство СССР

В 619869, кл, G 01 R 23/00, 1978.

930140

Фиа4

Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, R-35, Раушская наб,, д. 4/5

Заказ 3458/56

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

Составитель В. Новоселов.

Редактор В., Лазаренко Техред Т.Иаточка Корректор Н. Швыдкая