SU1273830A1

SU1273830A1 - Частотомер

Info

Publication number: SU1273830A1
Application number: SU843806140A
Authority: SU
Inventors: Виктор Александрович Киржбаум; Илья Давыдович Золотарев; Валентин Геннадьевич Мельников; Игорь Анатольевич Щуров
Original assignee: Омский политехнический институт
Priority date: 1984-10-29
Filing date: 1984-10-29
Publication date: 1986-11-30

Abstract

Изобретение относитс к области информационно-измерительной техники . Целью изобретени вл етс повьшён е точности измерени частоты гармонического сигнала .за врем обращени меньше периода и расширение частотного диапазона. Дл этого в частотомер, содержащий генератор 1 квантующих импульсов и ключ 10, дополнительно введены: делитель 2 частоты, два формировател 3 и 7 импульсов , блоки 4 и 5 измерени фазы, вычитатель 6, преобразователь 8 врем - напр жение и делитель 9 напр жени . Кроме того, каждый из блоков 4 и 5 содержит фазовращатель на 90 , делитель напр жени , блок вычислени арктангенса и блок выборки и хранени . Фун1 циональна схема этих блоков приводитс в описании изобретени . Напр жение, пропорциональное фазе о измер емого сигнала, хранитс в блоке выборки и хранени и подаетс на О) выход блока измерени фазы по управл ющему импульсу, поданному на управл юпщй вход этого блока. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. ND СО 00 со

Description

Изобретение относится к информационно-измерительной технике·

Целью изобретения является повышение точности измерения частоты гармонического сигнала за время об- 5 ращения меньше периода и расширение частотного диапазона.

На фиг. 1 показана структурная схема частотомера; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы; на 10 фиг. 3 - структурная схема блока измерения фазы.

Частотомер содержит генератор 1 квантующих импульсов, делитель 2 частоты, первый формирователь 3, »5 первый блок 4 измерения фазы, второй блок 5 измерения фазы, вычитатель 6, второй формирователь 7, преобразователь 8 время - напряжение, делитель 9 напряжения, ключ 10.

Каждый из блоков 4, 5 измерения фазы содержит фазовращатель 11 на 90°, делитель 12 напряжений, блок 13 вычисления арктангенса, блок 14 выборки хранения.

Выход генератора 1 квантующих импульсов соединен с входом делителя 2 частоты, выход которого соединен с входами первого и второго формирователей 3, 7 и преобразователя 8 времянапряжение, выход которого соединен со вторым входом делителя 9 напряжений, выход которого через ключ 10 соединен с выходом устройства, управляющий вход ключа 10 соединен с выходом второго формирователя 2 и входом управления второго блока 5 измерения фазы, вход которого является входом устройства и соединен с входом первого блока 4 измерения фазы, вход уп- 40 равления которого соединен с выходом первого формирователя 3, при этом выходом первого и второго блоков 4, 5 измерения фазы соединены с соответствующими входами йычитателя 6, выход ’ 45 которого соединен с первым входом делителя 9 напряжений.

Входом каждого из блоков 4, 5 измерения фаз является вход фазовраща- 50 теля 11 на 90°, соединенный с одним из входов делителя 12 напряжений, другой вход которого соединен с выходом фазовращателя 11 на '90 , а выход через блок 13 вычисления арктангенса .55 соединен со входом блока 14 выборки хранения, выход и вход управления которого являются соответственно выходом и входом управления блоков ч, 5 измерения фаз.

Устройство работает следующим образом.

Входной гармонический сигнал имеет вид

U₅ (t) = A^Siniu^t +4,), где А, - амплитуда;

- частота;

Ч’, - начальная фаза.

U^t) (фиг. 2, а) подается на вход устройства. С выхода генератора 1 квантующих импульсов на вход делителя 2 частоты с коэффициентом деления К поступают квантующие импульсы U₂(t) (фиг. 2, б) с периодом f повторения Т_о. На выходе делителя 2 частоты получаются импульсы с длительностью Т_ч = кТ_о (фиг.2, в), которые поступают на входы первого и второго формирователей 3 и 7. Формирователь 3 формирует по переднему фронту первый импульс U (t) (фиг.2 г), который поступает на управляющий вход первого блока 4 измерения фазы. Второй формирователь 7 формирует по заднему фронту второй импульс U_s(t) (фиг. 2 д), который поступает на управляющий вход второго блока 5 измерения фазы.

В момент поступления управляющих импульсов на управляющие входы блоков 4 и 5 измерения фазы на выходах блоков 4 и 5 измерения фазы получаются сигналы, пропорциональные текущей фазе сигнала u'(t₍) = «ν,+ 4;

U₂(t) =u)_lte+4, где U,(t) - сигнал на выходе первого блока 4 измерения фазы;

U ₂(t) - сигнал на выходе второго блока 5 измерения фазы;

Эти сигналы поступают на входы вычитателя 6, на выходе которого получается сигнал u,'(t_t) -u;(t₂)=(u),_tl+4)-^t₂ +ч>)= = ц(б, - ц), который подается на первый вход делителя 9 напряжений. На второй вход делителя 9 напряжений с выхода преобразователя 8 время - напряжение поступает сигнал, пропорциональный t, - t_Q, в результате чего на выходе делителя напряжений получается сигнал, соот- Формула изобретения ветствующий измеряемой частоте

Claims

Изобретение относитс к информационно-измерительной технике. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени частоты гармонического сигнала за врем обращени меньше периода и расширение частотного диапазона. На фиг. 1 показана структурна схема частотомера; на фиг, 2 - временные диаграммы его работы; на фиг, 3 - структурна схема блока измерени фазы. Частотомер содержит генератор 1 квантующих импульсов, делитель 2 частоты, первый формирователь 3, первый блок f измерени фазы, второй блок 5 измерени фазы, вычитател 6, второй формирователь 7, преобразователь 8 врем - напр жение, делитель 9 напр жени , ключ 10, Каждый из блоков 4, 5 измерени фазы содержит фазовращатель 11 на 90 , делитель 12 напр жений, блок 13 вычислени арктангенса, блок 14 выборки хранени . Выход генератора 1 квантующих импульсов соединен с входом делител 2 частоты, выход которого соединен с входами первого и второго формирователей 3, 7 и преобразовател 8 врем напр жение, выход которого соеди,1ен со вторым входом делител 9 напр жений , выход которого через ключ 10 со единен с выходом устройства, управл ющий вход ключа 10 соединен с выхо дом второго формировател 2 и входом управлени второго блока 5 измерени фазы, вход которого вл етс входом устройства и соединен с входом перво го блока 4 измерени фазы, вход управлени которого соединен с выходом первого формировател 3, при этом выходом первого и второго блоков 4, 5 измерени фазы соединены с соответ ствующими входами йычитател 6, выход которого соединен с первым входом де лител 9 напр жений. Входом каждого из блоков 4, 5 измерени фаз вл етс вход фазовращател 11 на 90, соединенный с одним из входов делител 12 напр жений, другой вход которого соединен с выхо дом фазовращател 11 на 90 , а выход через блок 13 вычислени арктангенса соединен со входом блока 14 выборки хранени , выход и вход управлени которого вл ютс соответственно вы830а ходом и входом управлени блоков 4, 5 измерени фаз. Устройство работает следуюпщм образом , Входной гармонический сигнал имеет вид и, (t) ( +Ч,), где А, - амплитуда; частота; 1 - начальна фаза, U(t) (фиг, 2, а) подаетс на вход устройства, С выхода генератора 1 квантующих импульсов на вход делител 2 частоты с коэффициентом делени К поступают квантующие импульсы Uj(t) (фиг, 2, б) с периодом повторени Тд, На выходе делител 2 частоты получаютс импульсы с длительностью Т кТ„ (фиг,2, в), которые поступают на входы первого и второго формирователей 3 и 7, Формирователь 3 формирует по переднему фронту первый импульс U (t) (фиг, 2 г) , который jjocTynaeT на управл ющий вход первого блока 4 измерени фазы, Второй формирователь 7 формирует по заднему фронту второй импульс Ug(t) (Фиг. 2 д), который поступает на управл ющий вход второго блока 5 измег рени фазы, В момент поступлени управл ющих импульсов на управл ющие входы бло«о измерени фазы на выходах блоков 4 и 5 измерени фазы получаю с сигналы, пропорциональные текущей фазе сигнала u;(t,) uJ,t,+ 4; U(t) u),t +% где и, (t) - сигнал на выходе первого блока 4 измерени фазы; и j(t) - сигнал на выходе второго блока 5 измерени фазы; Эти сигналы поступают на входы вычитател 6, на выходе которого получаетс сигнал и; (t,) -u;(t)(cj, t,+4),t,+ч)г 4(t, - ч который подаетс на первый вход делител 9 напр жений. На второй вход делител 9 напр жений с выхода преобразовател 8 врем - напр жение поступает сигнгш, пропорциональный t - t , в результате чего на выходе делител 9 напр жений получаетс сигнал, со ветствующий измер емой частоте „ Jlitii ti) , -4 t Отсчет показаний производитс посл окончани измерени , т.е. после по влени импульса в момент времени t , который открывает ключ 10. Блоки 4, 5 измерени фазы работ ют следующим образом. На вход блока измерени фазы по етс напр жение и (t) A SinCuJ t +Ч ), амплитуда; частота; начальна фаза сигнала. Это напр жение сдвигаетс фазовращ телем 11 на 90° в одном из каналов Сигнал на выблока измерени фазы, ходе фазовращател 11 имеет вид (u),t +%). Таким образом, на первый вход де лител 12 напр жений поступает сигнал вида и, (t) A SindJt +4), а на второй вход - сигнал вида UjCt) A/Cos(uJ,t -f 4,). После делени этих двух напр жений сигнал на выходе делител 12 на пр жений имеет вид ,-itio-;G H.. и поступает на вход блока 13 вычисл ни арктангенса, на выходе которого получаетс напр жение, пропорционал ное текущей фазе измер емого сигнал U(t) н-Ч,. Это напр жение хранитс в блоке 14 выборки и хранени и подаетс на вы ход блока измерени фазы по управл ющему импульсу, поданному на управл ющий вход блока 14 выборки и хранени . Формула изобретени 1. Частотомер, содержащий генератор квантующих импульсов и ключ, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени частоты гармонического сигнала за врем обращени меньше периода и расширени частотного диапазона,в него введены делитель частоты, первый и второй блоки измерени фазы, .первый и второй формирователи, вычитателъ, преобразователь врем - напр жение и делитель напр жений, при этом входы блоков измерени фазы вл ютс входом устройства, а выходы подключены к соответствующим входам вычитател , выход которого соединен с одним из входов делител напр жений, второй вход которого соединен с выходом преобразовател врем -напр жение, вход которого соединен с выходом делител частоты и входами первого и второго формирователей, выходы которых соединены соответственно с управл ющими входами первого и второго блоков измерени фазы, при этом выход делител напр жений через ключ соединен с выходом устройства, управл ющий вход ключа соединен с выходом второго формировател , а выход генератора квантующих импульсов соединен с входом делител частоты.
2. Частотомер по п. 1, о т л ичающийс тем, что блоки измерени фазы содержат каждый фазовращатель на 90, делитель напр жений , блок вычислени арктангенса и блок хранени , выход которого вл етс выходом блока измерени фазы, управл ющий вход которого вл етс управл ющим входом блока выборки хранени , при этом входом блока измерени фазы вл етс первый вход делител напр жений и вход фазовращател на 90°, выход которого соединен с вторым входом делител напр жений , выход которого через блок вычислени арктангенса соединен с входом блока выборки хранени .

Вх

11

%2.2

Bx.ynp

Уиг.З