SU1597762A1 - Способ измерени частоты - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при создании быстродействующих частотомеров, тахометров, измерителей частоты сердечных сокращений. Цель изобретени  - повышение точности измерени  частоты. Изобретение частоты осуществл етс  путем преобразовани  в напр жение периода измер емой частоты интегрированием опорного напр жени  и длительности опорного интервала времени интегрированием текущего значени  результата преобразовани  периода в напр жение и определени  длительности информативного интервала времени интегрированием напр жени , пропорционального периоду измер емой частоты от напр жени , пропорционального длительности опорного интервала времени, до нул . На чертеже показан пример устройства дл  реализации способа. Устройство содержит источник 1 опорного напр жени , ключи 2, 4, 12, 19-22, интегратор 3 со сбросом, интегратор 5, схему сравнени  10, генератор 11 импульсов образцовой частоты, счетчик 13, блок 14 цифровой индикации, блок 15 запуска и сброса, формирователь 16 опорного интервала времени, входной формирователь 17, вход 18. 2 ил.

Description

Vuz.i

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при создании быстродействующих низкочастотных частотомеров, та- хометров, измерителей частоты сердечных сокращений и т.п.,

Цель изобретени  - повьпиение точности измере ш  частоты.

На фиг.1 приведена функциональ- на  схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства дл  осуществлени  способа измерени  частоты.

Устройство дл  измерени  частоты (фиг,1) содержит источник 1 опорного напр жени , ключ 2, интегратор 3, ключ 4, интегратор 5, операционный усилитель 6, общую щину 7, резистор 8j конденсатор 9, блок 10 сравнени , генератор 11 импульсов опорной частоты , ключ 12, счетчик 13, блок 14 цифровой индикации, блок 15 запуска и сброса, формирователь 16 опорного интервала времени, входной форг-шро- ватель 17, вход. 18, ключи 19-22 и элемент ИЛИ 23.

На фиг.2 обозначено: U, (t) - сиг- рал на входе 18 устройства с измер емой частотой U .jCO-U Ct) ; U(t),

и„ (t), u,2(t), u,j(t), и,,(t),

и (t) - напр жение на выходах ключа

2, интегратора 3, ключа 4, усилител 

6, блока 10, 1шюча 12, формирователе

16и 17 и элемента 23; .t)- и -., (t) - напр жени  соответственно

на первом, втором, третьем и четвер- том выходах блока 15 запуска и сброс

Дл  по снени  предлагаемого способа измерени  частоты рассмотрим ра боту устройства, реализующего этот способ.

В исходном состо нии при отсутствии сигнала U fj (t) с измер емой частотой FX на выходе 18 и, следователь но, на выходе входного формировател 

17по сигналам низкого уровн  на выходе формировател  16 опорного интервала времени и первом выходе блока

15 запуска и сброса, ключи 2, 4, 12, 19 и 21 закрыты, а на втором выходе блока 15 запуска и сброса формируетс  управл ющий сигнал высокого уровн , ксторьм интегратор 3 со сбросом устанавливаетс  в режим Сброс, т.е U3(t)0.

С приходом на вход 18 устройства входного сигнала с измер емой частотой YX на выходе -формировател  17

формируетс  импульс длительностью Т;(, на врем  действи  которого открываетс  ключ 2, передним фронтом импульса Ту. интегратор 3 со сбросом переводитс  в режим Интегрирование и начинает интегрировать опорное напр жение U источника 1 опорного напр жени . Одновременно по переднему фронту импульса 1 формирователь 16 опорного итервала времени начинает формирование опорного интервала времени длительностью (Т,„ Tjf) путем подсчета опреде ленного числа N, импульсов опорной частоты F(, с периодом следовани  Тд(). Импульс длительностью

СП

через элемент ИЛИ 23 поступает

на управл ющий вход ключа 4, открыва  его.

Таким образом, по переднему фронту импульса Т у ключ 2 открываетс  на интервал времени длительностью Т,а К.ПЮЧ 4 - на интервал -времени длительностью Тр.

В процессе интегрировани  на выходе интегратора 3 со сбросом формируетс  напр жение ) : t .

; U3(t) - - .

1 0

t1

где ill, 1)2 посто нные времени интегрировани  интегратора со сбросом.

Через открытьй В тече1ше опорного времени ключ 4 напр жение UgCt) поступает на вход интегратора 5. На выходе операционного усилител  6 к моменту окончани  опор.ного интервала времени формируетс  напр жение U(t Т,): .

1

- . U.,(t)dt

1-г

- л-л -рГ

2 (-1 I

В момент окончани  опорного интервала времени ключ 4 закрываетс . Накопленный за врем  интегрировани  на конденсаторе 9 зар д с этого момента сохран етс  неизменным до окончани  интервала времени Tj,. Напр жение на выходе операционного усилител  6 при этом неизменно и составл ет

UoTio

7 1 -р , t

. Интегрирование опорного напр жени  DO интегратором 3 со сбросом продолждетс  до окончани  интервала времени Т. К моменту окончани  интервала времени 1 на выходе интегратора 3 со сбросом формируетс  напр жение

U3(t T,):

U() - -1- 5 . г., о

UoTx

--.

По заднему фронту импульса Ту, с выхода входного формировател  17 ключ 2 закрываетс , прекраща  интег- рирова1ше опорного напр жени  источ вика 1 опорного напр жени  интегратором 3 со сбросом. По сигналам управлени  ключи 20 и 22 закрываютс , а ключи 12, 19 и 21 открываютс . Переключением ключей 19-22 обеспечиваетс  перекоммутаци  выводов конденсатора 9, что приводит к смене пол рности напр жени  на выходе операционного усилител  6 при сохранении его абсолютного значени 

u,(t т ) - u,(t TJ

UoTon olffl

If f f

-t -i

Одновременно высокий логический уровень с первого выхода блока:15 запуска и сброса через элемент ИЛИ 23 переводит ключи 4 и 12 в открытое состо ние. При этом начинаетс  интег рирование интегратором 5 напр жени 

U2(), а на счетчик 13 начинают поступать импульсы опорной частоты F с генератора 11 импульсов опорной частоты. Напр жение на выходе операционного усилител  6 (на конденсаторе 9) измен етс  по закону

1 ,.UoTon .

dt - 2TT i ii

U()Uj( fxrt1

-I u,,,dt.

H- 1 . -Oi i

+

i

L, l-u

. Конденсатор 9 разр жаетс , и момент полного разр да конденсатора фиксируетс  блоком 10 сравнени . Длительность интервала времени Т, . за который конденсатор 9 полностью разр жаетс , определ етс  и уравнени 

{i

L , 11

T,0.

Отсюда

Ti

т - ion

2T.

В момент фиксации блоком 10 сравнени  достижени  нулевого напр жени  на конденсаторе 9 устройство возвращаетс  в исходное состо ние: ключи 2, 4, 12, 19 и 21 закрыты, ключи 20 и 22 открыты, интегратор 3 со сбросом установлен в режим Сброс. За интервал времени Т в счетчик 13 поступило Nj( Fp импульсов опорной частоты .

В результате в счетчике 13 формируетс  код результата измерени  N, который индицируетс  блоком 14 индикации

5

м Т F -

N)C-T,FO- --2Т .

F.

оЛа. NJ

. X

2 F Т

о )r

2Fc

0

5

0

5

0

5

Таким- образом, погрешность результата измерени  зависит только от нестабильности опорной частоты F, тогда как в известных устройствах Погрешность измерени  частоты значительно больше, поскольку зависит от нестабильности отношени  сопротивлений резисторов и посто нной времени интегрировани .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ измерени  частоты, основанный на преобразовании периода изме- р емой частоты в напр жение, посредством интегрировани  первого опорного напр жени  в течение этого периода с сохранением результата преобразовани  до окончани  измерени , преобразовании длительности опорного интервала времени, начало которого совмещают с началом периода измер емой частоты, в напр жение посредством интегрировани  второго опорного напр жени  в течение этого интервала времени с сохранением результата преобразовани  до окончани  периода измер емой частоты и определении длительности информативного интервала времени, пропорционального значению измер емой частоты, посредством интегрировани  напр жени , пропорционального длительности периода измер емой частоты, от напр жени  противоположной пол рности, пропорционального длительности опорного интервала времени, до нул , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в качестве второго опорного напр жени  используют текущее значение результата преобразовани  периода измер емой частоты в напр жение.