SU1725153A1 - Устройство дл измерени частоты синусоидальных сигналов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроради- оизмерени м и может использоватьс  в цифровых частотомерах. Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона и повышение точности измерений частоты. Устройство дл  измерени  частоты синусоидальных сигналов содержит формирователь 3, блоки 4 и 5 сравнени , элементы И 7 - 9, счетчики 10 - 12, генератор 13 импульсов, задатчик 14 временных интервалов и вычислитель 16. Введение аттенюатора 1, фазовращател  2, блока 6 выборки и хранени , а также генератора 15 сброса позвол ет расширить динамический диапазон амплитуд входного сигнала и повысить точность определени  частоты. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к области элек- трорадиоизмерений и может использоватьс  в цифровых частотомерах.

Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона и повышение точности изме- рений.

Нафиг.1 представлена структурна  схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы , по сн ющие работу устройства.

Устройство дл  измерени  частоты си- нусоидальных сигналов содержит аттенюатор 1, фазовращатель 2, формирователь 3, блоки 4 и 5 сравнени , блок б выборки и хранени , элементы И 7-9, счетчики 10- 12, генератор 13 импульсов, задатчик 14 вре- менных интервалов, генератор 15 сброса и вычислитель 16. Входы аттенюатора 1 и фазовращател  2 объединены с входом форми- ровател  3, выход которого через последовательно соединенные элемент И 9 и счетчик 12 подключен к третьему входу вычислител  16. Выход генератора 13 импульсов объединены с первыми входами элементов И 7 и 8, выходы которых соответственно через счетчики 11 и 10 подключены к первому и второму входам вычислител  16. Выход формировател  3 через задатчик 14 подключен к второму входу элемента И 9, третий вход которого соединен с выходом генератора 13. Вход генератора 15 сброса подключен к выходу формировател  3, а выход объединен с входами сброса счетчиков 10 - 12 и блока 6 выборки и хранени , вход и выход которого соединены соответственно с входом устройства и вторым входом блока 5 сравнени . Первый вход блока 5 сравнени  подключен к выходу аттенюатора 1, а выход - к третьему входу элемента И 8. Первый и второй входы блока 4 сравнени  соединены соответственно с входом устрой- ства и выходом фазовращател  2, а выход объединен с третьим входом элемента И 7 и управл ющим входом блока 6 выборки и хранени .

Устройство работает следующим обра- зом.

Измеренное напр жение UBx (фиг.2а), которое определ етс  соотношением

UBx Umsin y t,

поступает на входы аттенюатора 1, фазов- ращател  2, формировател  3, первый вход блока 4 сравнени  и сигнальный вход блока 6 выборки и хранени . В момент времени, соответствующий переходу сигнала через нулевой уровень, на выходе формировател  3 по вл етс  импульс (фиг.2б), поступающий на входы элементов И 7 - 9. Этим же импульсом запускаетс  задатчик 14 временных интервалов. С выхода аттенюатора 1

входной сигнал, ослабленный в К раз, поступает на первый вход блока 5 сравнени .

В момент окончани  временного интервала ti на выходе блока 4 сравнени  по вл етс  перепад напр жени  Щ (фиг.2в), поступающий на управл ющий вход блока 6 выборки и хранени , запоминающий мгновенное значение входного сигнала, поступающего на его вход в данный момент времени. В момент окончани  временного интервала t2, т.е. в момент равенства величины напр жени  на выходе блока 6 выборки и хранени  и мгновенного значени  напр жени  на выходе аттенюатора 1, на выходе блока 5 сравнени  по вл етс  перепад напр жени  Us (фиг.2г). Импульсы напр жени  U4 и Us (фиг.2в, г) с выходов блоков 5 и 4 сравнени  поступают на третьи входы элементов И 7 и 8, на другие входы которых подаютс  импульсы с выхода формировател  3 и генератора 13 импульсов. При совпадении импульсов во времени с выхода генератора 13 поступают импульсы на счетные входы счетчиков 10 и 11.

Через определенное врем  to, формируемое задатчиком 14 временных интервалов, доступ импульсов от генератора 13 импульсов в счетчик 12 прекращаетс . Сброс счетчиков и блока 6 выборки и хранени  осуществл етс  выходным сигналом, генератора 15 сброса, запускаемого спадом импульса с выхода формировател  3. После этого цикл измерени  повтор етс .

Таким образом, в счетчиках 10 и 11 накапливаетс  количество импульсов, пропорциональное соответственно интервалам времени ti и t2 от момента перехода измер емого сигнала через нулевой уровень до моментов срабатывани  блоков 4 и 5 сравнени .

В момент окончани  временного интервала ц

U0 UmSin 0) ti.(1)

В момент окончани  временного интервала t2

U0 K 1.UmSin ft t2,(2)

где К- коэффициент ослаблени  аттенюатора 1.

Из (2) и (1) следует:

Ksin ш ц sin (t) 12. (3)

Реша  это уравнение относительно а) разложением функции sin в р д Тейлора и ограничива сь двум  членами р да, получают

чн-ЦЗ) -«-4s) т

После преобразовани 

О)

.(боаГ- Т

V I/J3 .з

Ы-ti

Временные интервалы ti и t2 преобра-. зуютс  в устройстве в пропорциональное им число импульсов NI и N2, поэтому дл  о) получают

6( К

О) М

Ni N2

N N2

KJ

или

со

) KNf-N2

где No - некоторое посто нное число импульсов, определ ющее дискретность измерений.

No foto,

где f0 - частота генератора 13 импульсов .

Таким образом дл  измер емой частоты получают соотношение

V 6(KN,

-iA

ТN2 )

К N - Ng

В вычислителе 16 осуществл етс  определение fx по заложенной жесткой программе с учетом введенного в него коэффициента К.

Результат измерени  частоты зависит лишь от интервалов времени ti и t2, а также от коэффициента ослаблени  К аттенюатора 1, которые могут быть получены с высокой точностью и мало завис т от амплитуды измер емого сигнала и стабильности вноси- мого фазовращателем фазового сдвига.

Так как с изменением амплитуды сигнала во столько же раз измен етс  и величина сигналов на выходах аттенюатора 1 и фазовращател  2устройства, временные интерва- лы ti и t2 и количество импульсов, подсчитываемых счетчиками 10 и 11, остаютс  количественно такими же. Вследствие

10

15

20

25

30

35 40

45

этого в данном устройстве отсутствуют ограничени  на величину амплитуды входного сигнала устройства и повышаетс  точность измерени  устройством частоты синусоидального сигнала.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  частоты синусоидальных сигналов, содержащее формирователь , первый и второй блоки сравнени , генератор импульсов, задатчик временных интервалов, а также первый, второй и третий элементы И, выходы которых через соответственно первый, второй и третий счетчики подключены к первому, второму и третьему входам вычислител , выход которого  вл етс  выходом устройства, причем первый вход первого блока сравнени  объединен с входом устройства и входом формировател , выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, а через задатчик временных интервалов - с вторым входом третьего элемента И, выход генератора импульсов объединен с первыми входами первого и второго элементов И, о т л и- чающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона и повышений точности измерений , в него дополнительно введены аттенюатор , фазовращатель, блок выборки и хранени , а также генератор сброса, вход которого объединен с выходом формировател  и вторыми входами первого и второго элементов И, а выход - с входами сброса первого, второго и третьего счетчиков и входом сброса блока выборки и хранени , причем входы аттенюатора, фазовращател  и блока выборки и хранени  объединены с входом формировател , первый и второй входы второго блока сравнени  соединены соответственно с выходами аттенюатора и блока выборки и хранени , а выход-с третьим входом второго элемента И, второй вход первого блока сравнени  подключен к выходу фазовращател , а выход объединен с управл ющим входом блока выборки и хранени  и третьим входом первого элемента И, выход генератора импульсов соединен с третьим входом третьего элемента И.

   фиг. 2