RU2003985C1 - Устройство дл измерени нестабильности частоты - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может использоватьс  при оценке характеристик источников колебаний Устройство дл  измерени  нестабильности частоты состоит из частотомера 1 процессора 2, печатающего устройства 3 регистров 4 5 цифрового компаратора 6, генератора 7 импульсов и счетчика 8 импульсов 2 ил

Description

Ј0Х.

Г

4/

5

4

J

гС

фi/.2

г

V

ь

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может использоватьс  при оценке характеристик источников колебаний.

Известно устройство дл  измерени  не- стабильности частоты, содержащее в основном и дополнительном каналах по фазовому детектору, усилителю, перестраиваемому фильтру верхних частот, фильтру ФАП, опорному генератору, регулируемому уси- лителю. Выходы каналов поданы на вход измеригеи  среднеквадратического значени .

Однако указанное устройство обладает большой методической погрешностью (до дес тков процентов), так как дл  оценки характеристики нестабильности реализует косвенный метод верхнечастотной дисперсии .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее частотомер, процессор, печатающее устройство и цифровой компаратор.

Однако указанное устройство, реализу- ющее пр мую оценку характеристики нестабильности , обладает недостаточной точностью из-за малой избирательности его передаточной функции. Кроме того, при малых интервалах измерени  ги его врем  вы- борки гв становитс  соизмеримо или больше ги , ч го дополнительно удлин ет общее врем  наблюдени  т , снижа  быстродействие устройства.

Действительно, в этом устройстве дл  уменьшени  вклада минимальных значений гв- мертвого времени т и исключени  провалов в передаточной характеристике, из-за этого вклада используетс  рандомизаци  (случайное дрожание) длительности ин- тервалов. При этом передаточна  характеристика не имеет провалов до нул , но ее форма сильно деформируетс , тер ет избирательность, что приводит к потере точности.

На фиг.} представлены формы передаточных характеристик (квадратов их модулей ), построенных дл  рекомендованных отношений га /Ги I - крива  1,гв /ги - Н - крива  2, и рандомизированной передаточ- ной характеристики - крива  111 дл  наиболее интересного случа  At ги , N 100 1. Видно, что крива  HI сильно отличаетс  от кривых i, U. повтор   форму фильтра нижних частот с очень малой избирательностью. Это приводит к ухудшению точности по сравнению с идеальным ( гн 0) измерением .

Цель изобретени  - повышение быстродействи  при малых интервалах измерени 

и точности за счет формировани  смежных интервалов измерени  с предельно малой паузой между ними.

Цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  нестабильности частоты, содержащее частотомер, процессор, печатающее устройство и цифровой компаратор, введен формирователь смежных интервалов , который содержит генератор, счетчик, первый и второй регистры, при этом выход генератора соединен со счетным входом счетчика, выход счетчика соединен с первым входом цифрового компаратора, второй вход которого соединен с выходом первого регистра, вход записи первого регистра соединен с выходом второго регистра , а предустановочные входы первого и второго регистров и вход запуска частотомера соединены с шиной предустановки процессора, выход цифрового компаратора соединен с входом управлени  записью в первый регистр и входом управлени  чтением частотомера.

В отличие от известного в предлагаемом устройстве не производитс  перезапуск частотомера по окончании первого из смежных интервалов, т.е. не происходитфи- зического формировани  конца первого и начала второго смежных интервалов, пауза между которыми и формирует мертвое врем , а производ тс  только считывани  соответствующих значений частот и сигналов управлени  при продолжающих непре- рывно считать до окончани  второго смежного интервала частотомера и счетчика длительности интервала.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что за вл емое устройство отличаетс  тем, что содержит формирователь смежных интервалов и новую св зь между элементами. Таким образом, оно соответствует критерию изобретени  новизна .

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие изобретение от прототипа , не были вы влены, поэтому они обеспечивают за вл емому техническому решению соответствие критерию существенные отличи ,

На фиг.2 изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из частотомера 1, процессора 2, печатающего устройства 3, первого регистра 4, второго регистра 5, цифрового компаратора 6, генератора 7, счетчика 8.

Устройство работает следующим образом .

Цикл измерений начинаетс  со сброса счетчика, предустановки регистров и запуска частотомера от процессора. Частота измер емого источника колебаний начинает подсчитыватьс  частотомером (возможна работа в режиме периодомера). Одновременно счетчик 8 начинает накапливать импульсы генератора 7 интервалов. Код текущего значени  интервала непрерывно подаетс  на первый вход цифрового компаратора 6. Так как в результате предустановки в первый регистр 4 записываетс  код интервала длительностью ти , а во второй регистр 5 - код интервала 2 ги , то по достижении счетчиком 8 текущего интервала кода Гц цифровой компаратор с выхода Равно дает сигнал на перепись кода частоты, накопленного за врем  ги , из частотомера дл  считывани  процессором и на перепись кода интервала 2Ти из второго регистра 5 в первый. Так как счетчик 8, не останавлива сь , продолжает непрерывно накапливать код, то следующий второй сигнал Равно с выхода компаратора по вл етс  при равенстве кода текущего интервала коду длитель- ности 2 Ги , переписанному в первый регистр 4, По этому второму сигналу компаратора в процессор считываетс  из частотомера код частоты за интервал 2 ги , также непрерывно накапливающийс  в нем. Этот код считываетс  и обрабатываетс  процессором с учетом кода за первый интервал Ги и требуемой характеристики нестабильности . Следующие по программе из процессора сигнал предустановки м запуска начинает новый цикл измерений.

В реальном разработанном устройстве мертвое врем  определ етс  фактически временем переписи кода 2 гм из второго

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ЧАСТОТЫ, содержащее частотомер, процессор, печатающее устройство и цифровой компаратор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи  при малых интервалах измерени  и точности за счет формировани  смежных интервалов измерени  с предельно малой паузой между ними, введены формирователь смежных интервалов, выполненный в виде узла, содержащего генератор импульсов, счетчик импульсов,

   0

   5

   0

   5

   0

   5

   0

   регистра в первый. Если это врем  меньше периода генератора 7. формирователь смежных интервалов не замечают его, что технически, использу  ЭСЛ-логику, легко реализовать за врем , меньшее 10 с (при частоте генератора 108 Гц). Дополнительно нетрудно удовлетворить и другому условию - считыванию по сигналу компаратора кода частоты (периода) за врем , меньшее периода измер емой частоты, дл  исключени  погрешности на стыке интервалов. При этих услови х предлагаемое устройство работает как измеритель нестабильности с очень малым мертвым временем и обладает передаточной функцией, практически совпадающей с кривой I на фиг. 1 (до толщины линии графика), обеспечива  точность измерени  большую, чем у прототипа. Дл  конкретного значени  спектральной плотности фазовых флуктуации, например S(f) f, можно получить количественную оценку выигрыша , который в данном случае составл ет 33%. Нетрудно оценить и выигрыш в быстродействии при малых ги . если ги 10 с, у прототипа тм 10 , а у предлагаемого устройства гм с, то при N - 100 парных выборок нетрудно подсчитать врем  наблюдени  дл  двух устройств:

   Тн.прототипа (
2. 2. + )ЮО 10,2 с;

   Т„ предл- (2. -I- 0,2001 с.

   Таким образом, использование изобретени  позвол ет повысить быстродействие устройства дл  измерени  нестабильности частот при малых интервалах измерени  и точность.

   (56) Гайманов Р.Е. и др. Комплекс аппаратуры дл  оценки флуктуационных характеристик колебаний. Измерительна  техника, № 10, 1978,

   первый и второй регистры, причем выход генератора соединен со счетным входом счетчика импульсов, выход счетчика импульсов соединен с первым входом цифрового компаратора, второй вход которого соединен с выходом первого регистра, вход записи первого регистра соединен с выходом второго регистра, з лредустано- вочные входы первого и второго регистров и вход запуска частотомера соединены с шиной предустановки процессора, выход цифрового компаратора соединен с вхо- Дом управлени  записью в первый регистр и входом управлени  чтени  частотомера.

   800 /V

   Фиг i