SU402815A1 - Способ измерения частоты - Google Patents

Description

Изобретение может быть использовано в измерительной технике и в системах автоматического управлени , в частности, при создании измерительных систем дифференциальных частотных датчиков с повышенными метрологическими параметрами.

Известные способы измерени  частоты, в частности, дл  дифференциальных струнных датчиков, в которых с целью линеаризации выходной характеристики суммарна  частота поддерживаетс  посто нной, а измер ема  величина пропорциональна разностной частоте , обладают тем недостатком, что при воздействии на них измен ющейс  во времени измер емой величины суммарна  частота их не остаетс  посто нной, а все врем  измен етс , так как реальна  система поддерл ани  посто нства суммарной частоты имеет динамические ошибки, возникающие из-за неравенства суммарной и эталонной частот во врем  переходных процессов. Изменение cy rмарной частоты приводит к возникновению динамической ощибки и снижению точности измерительного устройства. Вследствие различных значений отклонени  суммарной частоты от эталонной измерение производ т с различной погрешностью, заранее не известной .

Цель изобретени  - создание способа измерени  частоты с динамической погрешностью , не хуже заданной, и максимально возможным быстродействием, что обеспечивает независимо от состо ни  системы поддержани  посто нства суммарной частоты равенством суммарной н эталонной частот в определенные промежутки времени путем введени  моду.ч ции суммарной частоты управл ющей частотой.

По предлагаемому способу производ т сравпение текущего значени  кода разности суммарной и эталонной частот с заданной погрешностью измерени  и при значении разности суммарной и эталонной частот, не превышающей заданную погрешность, разрешают считывание кода текущего значени  разности частоты, равного в этот промежуток времени значению измер емой величины, умноженному на посто нный с точностью, не хуже заданной, в этот промежуток времени масштабный коэффициент. Одновременно амплитуда и частота генератора управл ющей частоты однозначно завис т от текущего значени  разности суммарной и эталонной частот, причем при увеличении текущего значени  разностной частоты независимо от знака разности возрастает амплитуда по определенной зависимости и уменьшаетс  по определенной зависимости частота генератора управл ющей частоты, а при значении разности суммарной и эталонной частот, не

превышающей заданной погрешности измерени , амплитуда управл юш,ей частоты минимальна и равна или немного больше, чем заданна  погрешность измерени , а частота генератора управл юшей частоты максимальна и ограничена скоростью измерени  и обработки текущего значени  частоты.

Измерительное устройство, реализующее предложенный способ измерени  частот1 1, изображено на чертеже.

Сигнал управл ющей частоты /упр с выхода генератора 1 управл ющей частоты подаетс  на один из входов усилител  2 с регулируемым коэффициентом усилени . С выхода усилител  2 сигнал подаетс  на один из входов управл ющего элемента 3, выходной сигнал которого управл ет частотой управл емых генераторов 4 и 5. Частоту /i генератора

4измер ет измеритель 6 текущего значени  частоты, а частоту /2 генератора 5 - нзмернтель 7 текущего значени  частоты.

Коды текущего значени  частот генераторов 4 и 5, измеренные измерител ми 6 и 7. подаютс  на входы сумматоров 8 и 9. Сумматор 8 определ ет разность кодов текущего значени  частот /i и /а и подает значение кода разности /1--/2 на вход запоминающего регистра 10, выход которого  вл етс  выходом измерительного устройства. Сумматор 9 вычисл ет разность кодов текущего значени  суммарной и эталонной /эт частот. Значение эталонной частоты выбираетс  равным значению суммарной частоты при отсутствии возмущений.

Код разности (/i + /2)-/от поступает на входы преобразовател  «код - аналог 11. Значение разности (fi-ff2)-/эт в дополнительном коде подаетс  на входы схемы совпадений 12, причем с выхода сумматора 9 используютс  все разр ды, кроме знакового. Выходной сигнал схемы совпадений 12 используетс  дл  управлени  запоминающим регистром 10, разреша  или запреща  считывание информапни.

Выходной сигнал нреобразовател  «код - аналог 11 (сигнал ошибки) используетс  дл  управлени  частотой генератора 1 и коэффициентом усилени  усилител  2.

Кроме этого, выходной сигнал преобразовател  11 подаетс  на вход интегрируюнхего устройства 13, вы.ходной сигнал которого управл ет работой управл ющего элемента 3, измен   тем самым частоту унравл емых генераторов 4 и 5.

Текущее значение частоты генераторов 4 и

5определ етс  с точностью, онредел емой числом разр дов измерител  6 (или7). С такой же точностью определ ютс  текущие значени  суммарной н разностной частот в сумматорах 8 и 9.

Число разр дов сумматоров 8 и 9 равно числу разр дов измерител  6 (7) плюс один знаковый разр д. Измерение производитс  с максимальной точностью, на которую накладывают ограничени  етабильности генераторов 4 и 5 и быстродействие измерителей 6 и 7. Число разр дов измерител  6 (равное числу разр дов измерител  7) выбираетс  таким, чтобы при заданной нестабильности генераторов 4 и 5 и известном быстродействии измерителей 6 и 7 была минимальна  погрснпюсть измерени .

При равенстве кода текун1,его значени  суммарной частоты значению кода эталонной

частоты код сигнала ошибки равен нулю, а значит во всех разр дах дополнительного кода на выходе сумматора 9 будут единицы, и выходной сигнал схемы совпадений 12 разрешает считывание содержимого запоминающего регистра 10. В регистр 10 заноситс  содержимое сумматора 8, который определ ет код текущего значени  разности /i--fz частот унравл емых генераторов 4 и 5. Амплитуда сигнала генератора 1 в этом

случае минимальна и равна или немного больше погрешности измерени , т. е. амплитуда изменени  сигнала управл юшего элеMeirra 3 выбираетс  такой, чтобы изменение кода значени  суммарной частоты не превыншло единиць младншго разр да.

Частота генератора 1 в этом случае максимальна и равна половине частоты считывани  информации с запоминающего регистра 10 и выбираетс  максимально возможной и равной

Дс о - врем  измерени  и обра 0

ботки текущего значени  частоты.

Еслн код текун1,его значени  суммарной частоты не равен значенню кода эталонной

частоты, то производитс  автоподстройка суммарной частоты системой, состо щей из генераторов 4, 5, измерителей 6, 7, сумматора 9, преобразовател  «код -аналог 11, интегрирующего устройства 13 и управл ющего

элемента 3.

Ирн этом код сигнала ошибки не равен нулю, и выходной сигнал преобразовател  И увеличивает амплитуду и уменьшает частоту генератора 1 так, чтобы амплитуда отклоненн  суммарной частоты нод воздействием генератора 1 была не меньше отклонени  суммарной частоты нод воздействием возмущени .

Предмет и з о б р е т е н и  

Способ измерени  частоты, основанный на ноддержанин посто нства суммарной частоты и пропорциональности разностной частоты измер емой величине, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , модулируют суммарную частоту управл ющей частотой, сравнивают текущее значение кода разности суммарной и эталонной частот с

заданной погрешностью измерени  и при значеннн этой разности, не превышающей заданную ногрешность, амплитуду генератора управл ющей частоты устанавливают минимальной и равной заданной погрешности измерени , частоту этого генератора устанавлиliaioT максимальной и разрешают считывание кода текущего значени  разностной частоты, причем при увеличении последнего независимо от знака разности увеличивают амплитуду и уменьшают частоту генератора управл юш ,ей частотьг по определенной зависимости.