SU300856A1 - Цифровой измеритель частоты, отношения двух - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области электроизмерительной техники и может использоватьс  дл  повышеии  точности измерени  цифровых измерителей частоты, отношени  двух частот и процентного отклонени  измер емой частоты оц номинальной, а также дл  расширени  диапазона измер емых ими. отношений частот.

Извест1 ый цифровой измеритель частоты, от11оше1П1  двух частот и процентного отклоиени  измер емой частоты от поминальной, содержа и Й входной формирователь, ключ, основной счетчик нмпульсов, блок цифрового отсчета, сиихроиизируемое заиомииающее устройство формировани  временного нзмерительного интерва,, образованное генератором образцовой частоты, ключами, триггерами , счетчиком селектора, генератором опорпой частоты, селектором нерпода опорной или второй измер емой пли номинальной частоты, формирователем имнульса заднего фронта, схемой церезаниси кода, управл емым делителем частоты следоваии  импульсов и переключателем , селектор периода измер емой частоты, иоииусную схему отсчета первого дополнительного разр да, образованную формирователем последовательности импульсов нониусной частоты, схемой совнадени  нониусиым ключом и счетчиком первого дополнительного разр да, характеризуетс  пониженной точностью измерени  н узким диапазоном измер емых отношений частот.

Предлагаемый цифровой измеритель отличаетс  от известных тем, что он снабжен ноннусными схемами отсчета второго и последуюни1х разр дов, кажда  из которых образована расширителем импульсов измер емой частоты, формирователем последовательности нмпульсов нониуспой частоты, схемой совпадени , иониуспым ключом н счетчиком дополнительного разр да, который соединен последовательно с остальиымн счетчиками дополшггельных разр дом и счетный вход которого подключен к выходу входного формировател  через нопиусный ключ, запускающий вход которого соедипеи с выходом схемы совпадени  нредыдущего разр да и запускающпм входом 4)0рмировател  последовательности импульсов поппусной частоты, а отнираюш,ий вход - с выходом схемы совпадепн , первый вход которой подсоедннен к выходу формнровател  носледовательностп импульсов ноннусной частоты , а второй вход - к выходу расширител  нмнульсов измер емой частоты, запускаюнщй вход которого св зан с выходом входного формировател , причем запоминающий вход формировател  последовательности импульсной пониусной частоты соединен с выходом селектора нернода измер емой частоты и с запомниаюпи М входом расширител  импульсов измер емой частоты. Кроме того, предложенный цифровой измеритель отличаетс  тем, что, в нем, в качестве основного счетчика импульсов, применен счетчик-регистр с предустановкой, в каждый разр д которого занесено число, равное старшему символу используемой системы счислени .

1акое выполнение устройства повышает точность измерени  и расшир ет диапазон измер емых отношений частот.

Ьлок-схема устройства представлена на чертеже.

Устройство состоит из входного формировател  1, ключа , основного счетчика д импульсов , Олока 4 цифрового отсчета, синхронизируемого запоминаюпдего устройства 6 формировани  временного измерительного интервала , оОразованного генератором 6 ооразцовой частоты, ключами /, б, переключателем , триггерами W, 11, генератором J2 опорной частоты, счегчиком 13 селектора, селектором J4 периода опорной или второй измер емой или номинальной частоты, формирователем Ю импульса заднего фронта, схемой 1б перезаписи кода коэффициента делени  и управл емым делителем 1/ частоты следовани  импульсов , селектора is периода измер емой частоты, нониусных схем y отсчета дополнительных разр дов (Л -номер разр да, равно 1, 2, и ...), кажда  из которых ооразована расширителем 26 импульсов измер емой часготы , формирователем 1 последовательности импульсов нопиуснои частоты, схемой совпадени  2, нониусиым ключом 2о и счетчиком дополнительного разр да, счетчика- регистра 2о и переключател  о.

Устройство раоотает следуюш,им образом.

i) измерение частоты.

Первый импульс измер емой частоты fx, поступающий с выхода формировател  1, запускает устройство о. иход селектора 14 подключен через переключатель У к выходу генератора 12 опорной частоты, а выход - к потенциальному входу ключа /, импульсиый вход которого подключен к выходу генератора 6 импульсов образцовой частоты. U течение периода опорной частоты 7оп имнульсы образцовой частоты поступают па вход счетчика 13 селектора. Код периода запоминаетс  в счетчике 13. При поступлении на схему перезаписи кода импульса с выхода формировател  15 информаци  из счетчика 13 переноситс  в дополнительном коде в делитель 17, коэффициент делени  которого определ етс  величиной.

(

коэффициент делени  без предустановки; /

коэффициент пересчета счетчика; период опорной частоты; период образцовой частоты.

При ностунлении синхронизирующего импульса с выхода формировател  / на первый вход триггера W ключ 8 открываетс , импульсы с выхода генератора 6 поступают на вход делител  17. Сигнал переполнени  возвращает триггер 10 в исходное состо ние через интервал Узу после поступлени  синхронизирующего имнульса

ТЗУ 05,

Первый импульс, иоступающий на вход делител  17, и сигнал его переполнени  перевод т триггер 11 из одного состо ни  в другое. Триггер П открывает на врем , равное периоду оиорной частоты Той, ключ 2, через который импульсы измер емой частоты проход т на основной счетчик 3. За врем  7оц счетчик 3 фиксирует число «о импульсов, соответствующее значению старшего разр да результата

измерени . Селектор 18 выдел ет период Тх частоты и выдает на управл ющие входы расширител  20 импульсов и формирователей 21 2/2 импульсных последовательностей сигнал , пропорциональный значению Тх. Выданное селектором 18 значение сигнала запоминаетс  в расширител х 20, 20 и формировател х 2Г, 21

Импульс с выхода формировател  15, соответствующий концу временного интервала

7оп. запускает формирователь 21 импульсной последовательности первого дополнительно оцениваемого разр да измер емой частоты и открывает ключ 23, через который в счетчик 24 начинают поступать импульсы частоты /ж.

Формирователь 21 ъ соответствии с запомненным значением Тх, выдает серию импульсов с иериодом повторени  ,9 Тх- Эти импульсы поступают на нервый вход схемы совпадени  22 на второй вход которой подаютс  с выхода расширител  20 импульсы частоты fx, расширенные до длительности ,1 Тх.

Один из первых дев ти импульсов формировател  21 совпадает во времени с fii расширенным импульсом частоты }х. При этом схема совпадени  22 закрывает ключ 23 и в счетчике 24 фиксируетс  Ч11сло Ль соответствующее значению первого дополнительного разр да измер емой величины fxВ момент времени, когда закрываетс  ключ 2(31, сигнал с выхода схемы совпадени  22 открывает ключ 23- и запускает формирователь 2/ импульсной последовательности второго донолнительного разр да. Через открытый ключ 23 на счетчик 24 поступают импульсы с частотой fx, а формирователь 2Я выдает на первый вход схемы совпадени  22 серию импульсов с периодом повторени  72-0,99 Га;. На второй вход схемы совпадени 

222 поступают импульсы частоты fx, расширенные расширителем 20 до длительности ,01 Тх. При совпадении во времени импульсов на входах схемы 22, последн   закрывает ключ 23, счетчик 24 фиксирует чисполнительного разр да измер емой величины. Одновременно схема совпадени  22 открывает ключ и запускает формирователь импульсной последовательности следующего разр да и так далее.

Число, фиксируемое в блоке 4 цифрового отсчета, пропорционально значению измер емой частоты , деленному на значение опорной частоты fon.

(«0 + 0,1 «1+0,01/12) .

/оп

2)Измерение отношени  частот.

Если вместо опорной частоты используетс  неизвестна  частота fy, то в блоке цифрового отсчета фиксируетс  число

(rto+0,Itti+0,01rt2)4-fy

при этом показани  основного счетчика 5 определ ют целую часть величины измер емого отношени , а показани  дополнительных счетчиков 24 - дробную часть. Если емкость каждого из счетчиков равна дев ти, то прибор с двум  дополнительными и одним основным разр дами измер ет величины отношени  двух частот в диапазоне от 9,99 до 0,01 с одинаковой абсолютной погрешностью ±0,01. При этом врем  измерени  не превышает тридцати периодов измер емой частоты.

3)Измерение процентного отклонени  измер емой частоты от номинальной.

При измерении процентного отклонени  импульсы номинальной частоты подаютс  через переключатель 9 на вход селектора 14. Вместо основного счетчика 3 в схему включаетс  счетчик-регистр 25, в котором записанное число уменьшаетс  на единицу, что осуш,ествл етс  записью в разр ды счетчика 3 числа, равного старшему символу используемой системы счислени , т. е. в случае дес тичной системы , числа дев ть. В блоке 4 при измерении процентного отклонени  б фиксируетс  число

( п-1)+0,1 «1-1-0,.

4)Использование измерител  в схемах измерени  разности фаз двух сигналов.

Если в качестве измерительного интервала времени использовать не период опорной частоты , а интервал, пропорционалыплй сдвигу фаз, и на вход формировател  У подавать колебани  с частотой исследуемых снгиалов, то отсчет прибора будет иропорцнопален фазовому сдвигу в дол х периода частоты исследуемых сигналов.

Предмет и з о б р е т е п и  

1. Цифровой измеритель частоты, отношени  двух частот и процентного отклонени 

измер емой частоты от номинальной, содержащий входной формирователь, ключ, основной счетчик импульсов, блок цифрового отсчета , синхронизируемое запоминающее устройство формировани  временного измерительиого интервала, образованное генератором образцовой частоты, ключами, триггерами , счетчиком селектора, генератором опорной частоты, селектором периода опорной или

второй измер емой или номинальной частоты, формирователем импульса заднего фроита, схемой перезаписи кода, управл емым делителем частоты следовани  импульсов и переключателем , селектор периода измер емой

частоты, нониусную схему отсчета нервого дополнительного разр да, образованную формирователем последовательности импульсов нониусной частоты, схемой совпадени , нониусным ключом и счетчиком первого дополнительного разр да, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  и расширени  диапазона измер емых отношений частот, он снабжен нониусными схемами отсчета второго и последующих разр дов, кажда  из которых образована расширителем импульсов измер емой частоты, формирователем последовательности импульсов нониусной частоты, схемой совпадени , нониусным ключом и счетчиком дополиительного разр да , который соединен последовательно с остальными счетчиками дополнительных разр дов и счетный вход которого подключен к выходу входного формировател  через нониусный ключ, запускающий вход которого соединен с выходом схемы совпадени  предыдущего разр да и запускающи1М входом формировател  последовательности импульсов нониусной частоты, а отпирающий вход - с выходом схемы совпадени , первый вход которой

подсоединен к выходу формировател  последовательности импульсов иониусной частоты, а второй вход - к выходу расширител  имиульсов измер емой частоты, запускающий вход которого св зан с выходом входного

формировател , причем заиоминающий вход формировател  последовательности импульсов ноннусиой частоты соединен с выходом селектора пернода измер емой частоты и с заиолпшающим входом расширител  импульсов

измер емой частоты.

2. Цифровой измеритель но и. 1, огличаю1цц11с  тем, что, с целью повышени  точности измерени  процеитиого отклонени  нзмер емой частоты от номинальной, в нем, в качестве основного счетчика импульсов, применен счетч11к-ре1истр с предустановкой, в каждый разр д которого занесено числе, равное старшему символу используемой системы счислени .