SU788019A1 - Устройство дл измерени низкой частоты - Google Patents

Description

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для измерения низкой частоты электрических сигналов.

Известен частотомер инфранизких электрических колебаний, содержащий усилитель-ограничитель, несимметричный триггер, одновибратор, генератор пилообразного напряжения с запоминанием, ключи и блок обратной величины с запоминанием, представляющий собой операционный усилитель с запоминающим конденсатором в цепи обратной связи и с.входным нелинейным сопротивлением, подключенным ко входу этого усилителя через полупроводниковый диод, а к точке соединения названных сопротивления и диода подключен полупроводниковый ключ, соединенный ' с выходом одновибратора [1].

Недостатками известного преобразователя являются низкая точность измерения, вызванная наличием входного нелинейного сопротивления, сложность схемного решения.

Известен также конденсаторный частотомер, содержащий источник постоянного напряжения, ключ, зарядно-разрядный конденсатор, усилитель с па15 раллельной отрицательной обратной свя зью, делитель напряжения на резисторах, преобразователь переменного напряжения в постоянное, усредняющий фильтр и вольтметр отношений [2].

Известный частотомер также имеет невысокую точность измерения, обуслов ленную наличием в схеме преобразова

IQ теля переменного напряжения в постоянное (пикового детектора) и ошибкой, связанной с конечным временем разряда конденсатора конденсаторного преобразователя. Кроме того, этот частотомер сложен при настройке и изготовлении за счет наличия в нем преобразователя переменного напряжения в постоянное и фильтра нижних частот.

Цель изобретения - повышение точности измерения и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения низкой частоты, содержащее конденсаторный преобразователь, выход которого соединен с делительным входом измерителя отношений, другой вход измерителя отношений соединен с источником опорного напряжения, а конденсаторный преоб разователь выполнен в виде время-амплитудного преобразователя.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит конденсаторный преобразователь, выполненный в виде время-амплитудного преобразователя 1, источник 2 опорного напряжения и измеритель 3 отношений, состоящий из ключей 4 и 5,интегратора 6, компаратора 7, источника 8 опорного уровня, генератора 9 импульсов, элемента 10 совпадения, счётчика 11 импульсов, усилителя 12 и индикатора 13.

Устройство работает следующим образом. 1

Импульсы измеряемой частоты, преобразованные в электрические сигналы, поступают на вход время-амплитудного преобразователя 1, запоминающий конденсатор которого начинает заряжать- ' j ся по линейному закону до напряжения

А = *4 · , (1) где U_c - напряжение на запоминаю- -с щем конденсаторе;

Т_иэм - период измеряемого процес-; са;

Κ_ή - коэффициент пропорциональности.

Задний фронт импульса измеряемого 30 периода прекращает заряд конденсатора и на нем устанавливается постоянное напряжение, которое является выходным напряжением время-амплитудного преобразователя 1. 35

Напряжение, формируемое источником2 опорного напряжения, подается через ключ 4 измерителя 3 отношений на интегратор 6. Конденсатор интегратора 4Q б начинает заряжаться от источника 2 опорного напряжения с момента срабатывания компаратора 7, определяемого величиной напряжения 11^ источника 8 опорного уровня (см. фиг. 2, момент времени ц) . Заряд конденсатора будет у*³ продолжаться до заполнения счетчика 11 от генератора 9 импульсов через элемент 10 совпадения (см. фиг. 2, момент времени t₂) . При этом изменения напряжения на выходе интегратора 6 до момента переполнения счетчика 11'определяются по формуле ¹¹ ^оп Т , „.

^^ивых тгс ' ^ 55 где - изменение напряжения на выходе интегратора;

0_оЛ - опорное напряжение источника 2;

Т - время заряда конденсатора интегратора 6, определяемое временем полного заполнения счетчика;

RC - постоянная времени интегратора б. zr

Сигнал переполнения счетчика 11, поданный через усилитель 12, закрывает ключ 4 и открывает ключ 5. Напряжение с выхода время-амплитудного преобразователя 1, равное U_c = х х ’цш ’ подаваемое через ключ 5 в обратной полярности, разряжает конденсатор интегратора 6 до момента срабатывания компаратора 7 (см. фиг. 2, момент времени t·^,) на ту же величину bU_BblK ⁼ Re' ^в момент срабатывания компаратора 7 ключ 5 закрывается, и в счетчике 11 зафиксируется число N, пропорциональное времени разряда t_pcnp конденсатора интегратора 6, то есть ^N = Ч · ίρα,ρ , (3) где Kg - коэффициент пропорциональности интегратора 6.

Поскольку напряжения заряда и разряда конденсатора интегратора 6 равны между собой, то справедливо записать равенство:

UonT _	Ис^Ьрогр	/ л \
RC '	RC	\ 4)
С учетом выражений	(1) И (3)	получим
υοη· Т = К,. Kg	' т изм Ν	, (5)
откуда
N - Uori ' Т		(6)
Поскольку величины Uon, Т,	К1> К2
являются зафиксированными, а
а
т. ~
	S
то N = К · ,		(7)

где К - коэффициент пропорциональности, равный .. _т

Uon’ ¹ Ку Kg

Таким образом, в счетчике зафиксируется число, пропорциональное частоте измеряемого процесса.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к электри ческим измерени м и предназначено дл  измерени  низкой частоты электри ческих сигналов. Известен частотомер инфранизких электрических колебаний, содержащий усилитель-ограничитель, несимметричный триггер, одновибратор, генератор пилообразного напр жени  с запоминанием , ключи и блок обратной величины с запоминанием, представл ющий собой операционный усилитель с запоминающим конденсатором в цепи обратной св зи и с.входным нелинейным сопротивлением , подключенным ко входу этого усилител  через полупроводнико вый диод, а к точке соединени  назва ных сопротивлени  и диода подключен полупроводниковый ключ, соединенный с выходом одновибратора 1. Недостатками известного преобразо вател   вл ютс  низка  точность изме рени , вызванна  наличием входного нелинейного сопротивлени , сложность схемного решени . Известен также конденсаторный час тотомер, содержащий источник посто н ного напр жени , ключ, зар дно-разр дный конденсатор г усилитель с параллельной отрицательной обратной св зью , делитель напр жени  на резисторах , преобразователь переменного напр жени  в посто нное, усредн ющий фильтр и вольтметр отношений 2. Известный частотомер также имеет невысокую точность измерени , обусловленную наличием в схеме преобразовател  переменного напр жени  в посто нное (пикового детектора) и ошибкой, св занной с конечным временем разр да конденсатора конденсаторного преобразовател . Кроме того, этот частотомер сложен при настройке и изготовлении за счет наличи  в нем преобразовател  переменного напр жени  в посто нное и фильтра нижних частот. Цель изобретени  - повышение точности измерени  и упрощение устройства . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  низкой частоты, содержащее конденсаторный преобразователь, выход которого соединен с делительным входом измерител  отношений, другой вход измерител  отношений соединен с источником опорного напр жени , а конденсаторный преобразователь вьшолнен в виде врем -амплитудного преобразовател . На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. Устройство содержит конденсаторный преобразователь, выполненный в виде врем -амплитудного преобразовател  1 источник 2 опорного напр жени  и изме ритель 3 отношений, состо щий из ключей 4 д 5,интегратора 6, компаратора 7, источника 8 опорного уровн , генератора 9 импульсов, элемента 10 совпадени , счетчика 11 импульсов, усилител  12 и индикатора 13. Устройство работает следующим образом . Импульсы измер емой частоты, преобразованные в электрические сигналы поступают на вход врем -амплитудного преобразовател  1, запоминающий конденсатор которого начинает зар жатьс  по линейному закону до напр жени  VI Ъ /л где и. -напр жение на запоминающем конденсаторе; -период измер емого продес са; -коэффициент пропорциональ ности. Задний фронт импульса измер емого периода прекращает зар д конденсатор и на нем устанавливаетс  посто нное напр жение, которое  вл етс  выходным напр жением врем -амплитудного преоб разовател  1. Напр жение, формируемое источнико 2 опорного напр жени , подаетс  чере ключ 4 измерител  3 отношений на интегратор 6. Конденсатор интегратора б начинает зар жатьс  от источника 2 опорного напр жени  с момента сраба.т вани  компаратора 7, определ емого в личиной напр жени  U источника 8 опорного уровн  (см. фиг. 2, момент времени ц). Зар д конденсатора буде продолжатьс  до заполнени  счетчика 11 от генератора 9 импульсов через элемент 10 совпадени  (см. фиг. 2, момент времени t2) . При этом изменени  напр жени  на выходе интегратора 6 до момента переполнени  счетчика 11определ ютс  по формуле где ли изменение напр жени  на выходе интегратора; опорное напр жение источ ника 2; врем  зар да конденсатор интегратора 6, определ емое временем полного за полнени  счетчика; посто нна  времени интег ратора б. Сигнал переполнени  счетчика 11, поданный через усилитель 12, закрывает ключ 4 и открывает ключ 5. Напр жение с выхода врем -амплитудного преобразовател  1, равное U К х X , подаваемое через ключ 5 в обратной пол рности, разр жает конденсатор интегратора 6 до момента срабатывани  компаратора 7 (см. фиг. 2, момент времени t) на ту же величину -вык В момент срабатывани  компаратора 7 ключ 5 закрываетс , и в счетчике 11 зафиксируетс  число N, пропорциональное времени разр да t конденсатора интегратора 6, то есть где К2 коэффициент пропорциональности интегратора б. Поскольку напр жени  зар да и разр да конденсатора интегратора б равны между собой, то справедливо записать равенство: Uc-tpg-jp с учетом выражений (1) и (3) получим UOH-T . ( 5) откуда иглл Поскольку величины U  вл ютс  зафиксированными, а .--г то N К где К - коэффициент пропорциональности , равный .. „ Uon I Таким образом, в счетчике зафиксируетс  число, пропорциональное частоте измер емого процесса. Формула изобретени  Устройство дл . измерени  низкой частоты, содержащее конденсаторный преобразователь, выход которого соединен с делительным входом измерител  отношений, отличающеес  тем, что, с целью повьпиенин точности и упрощени  устройства, дру гой вход измерител  отношений соединен с источником опорного напр жени , а конденсаторный преобразователь выполнен в виде врем -амплитудного преобразовател . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №189944, кл. G 01 R 23/06, 1964.
2. 2.Авторское, свидетельство СССР № 347674, кл. G 01 R 23/06, 1970.

   (. Uffrnfffl