Прямоотсчетный измеритель инфранизких частот Советский патент 1983 года по МПК G01R23/00 

.-. . 1

Изобретение относится к электричес КИМ измерениям и вычислительной технике.

Известно. устройство для намерения частоты, содержащее формирователь, ключ, эталонный Генератор, счетчик, элемент ИЛИ, блок управляемой задержки, рсновааное на принципе аппроксимации кусочно-ппннейным методсад зависимости часто-: ты от периода Д.ю

Однако устройство имеет низкое быстродействие. из-за формирования результата измерения после окончания периода измеряемой частоты. Известен прямоотсчетный измеритель,

в котором применен кусочно-линейный метод апЛрокснмации зависимости частопл от периода, содержащий источник сигнала, генератор, ключ, управляемый дели- 20 тель частоты, счетчик обратного преобра-.зования, дешифратор, преобразователь кода (преобразует код дешифратора в унитарный код), состоящий из последовательно соединенных элемента ИЛИ и распределителя импульсов, задающее устройство и получатель информации C JНедостатками известного устройства являются сложность (гфнменен сложный делитель частоты, управляемое и задающее устройство, преобразующее унитарный код распределителя импульсов в код, управлякщшй изменением коэффициента деления управляемого делителя частоты) и низкая надежность работа.

Цель изобретения - повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в прямоотсчетный измеритель инфра15НИ31ШХ частот, содержащий делитель частоты, источник сигнала, счетчик обратно го преобразования, дешифратор, получатель информации, преобразователь кода генератор, выход которого соединен с входом делителя частоты, выход источника сигнала соединен с первым входом преобразователя кода и с первым входом счетчика обратного преобразования, выход ко3100торого соединен с входом получателя информации и с входом деши(|фатора, выход которого подключен к второму входу преобразователя кода, введен мультиплексор, первые входы Которого соединены с выходами преобразователя кода, вторые входы мультиплексора соединены с выходами делителя частоты, а выход мультиплексора .подключен к второму входу счетчика обратного преобразования.° На фиг. 1 изображена структурная 1схема прямоотсчетного измерителя инфранизких частот; на фиг. 2 - вариант преобразователя кода. . Прямоотсчетный измеритель инфранизких частот (фиг. 1) источник 1 сигнала, генератор 2, делитель 3 частоты, Ъчетчик 4 обратного преобразования, дешифратор 5, преобразовате 1Ь 6 кода, мультиплексор 7 и получатель 8 информации.. Преобразователь б кода состоит из элемента 9 ИЛИ и распределителе 10 импульсов.. Источник 1 сигнала соединен с первым входом счетчика 4 обратного преобразования, выход которого соединен с получа телем S информации, и дешифратором 5. Выходы дешифратора 5 подключены к пер вым входам преобразователя 6 кода,второй вход которого соединен с источником 1 сигнала..; У мультиплексора 7 выход соединен JC вторым входом счетчика 4 обратного преобразования, первые входы - с выхода ми преобразователя 6 кода, а вторые вх ды - с выходами делителя 3 частоты, вход которого соединен с генератором 2, Преобразователь 6 кода (фиг. 2) со держит элемент 9 ИЛИ, выхрд которого соединен с распределителем 10 импульсов. Входы элемента 9 ИЛИ соединены с выходами дешифратора 5, выходы распределителя 1О имцульсов соединены с первыми входами мультиплексора 7, а второй вход распределителя 10 соединен с BTOpcrfi входнЫ} шиной преобразователя 6 кода, т, е с источником 1 сигнала. Второй вмод для установки преобразователя кода в исходное состояние не покааан. Д1$угой вариант гфеобраэователя 6 ко да может быть реализован объединением соседних выходов полного дешифратора 5 в группы, число которых равно числу выходов дешифратора 5 для преобразователя 6 кода (фиг, 2), т.е. числу поддаапа зонов измерения. Установка преобразове теля кода в исходное состояние произво74дится автоматически дешифрацией исходного состояния счетчика 4. На выходах преобразователя 6 кода во время работы получаются сдвинутые Друг относительно Друга импульсы на длительность одного ймпульда. Делитель 3 может бытьВыполнен, например, в виде обычного двоичного счетчика, выходы разрядов которого являются выходами делителя. Мультиплексор 7 представляет собой в простейшем виде набор двухвходовых элементов И, выходы которых объединены элементом ИЛИ. Источник 1 сигнала при измерении частоты пульса представляет собой устройство, состоящее из последовательно соединенных датчика (преобразователя физического действия спортсмена в электрический сигнал), усилителя и формирователя импульсов. Источник 1 сигнала при измерении частоты сердечных сокращений представляет собой устройство, состоящее из последовательно соединенных датчика биопотенпиалов (металлические чашечки, закрепленные на коже . человека, в точках снятия биопотенциалов), усилителя и формирователя импульсов. .. Источник 1 сигнала при измерении скорости валов представляет собой датчик, преобразующий вращение вала в последовательность импульсов. Вариант, источника 1 сигнала при измерении скорости движения на фиксированном отрезке представляет собой устройство, состоящее из датчика старта и дат- чика финиша, выходы которых объединены элементом ИЛИ. В качестве получателя 8 может быть применено цифровое отсчетное устройство, преобразующее кодированный результат измерения с выхода счетчика обратного преобразования в цифровое изображение, выражающее значение измеряемой частоты в герцах, килогерцах и т, д. в зависимости от выбранной системы отсчета. Счетчик 4 обратного преобразования может быть реализаован несколькими способами. В первом варианте - это счетчик, работающий на вычитание, в который перед измерением по импульсу с источника 1 сигнала записывается число NQ.Результат измерения, число NXI получается в прямом коде (число Nj - число Nj в первом варианте счетчика). 5100 Во втором варианте - это суммирующий счетчик, в который перед измерением по имцульсу с источника сигнала записывается число по NQ в обратном коде, т.е. wjcix счетРезультат измерения - число N у .получается в обратном коде. Количество выходо1а преобразователя кода равно количеству участков линеаризаойи (поддиапазонов измерешшУ. В предложенном измерителе так же. как и в прототипе, применен метод кусочно-линейной апороксимашшзависнмости частота от периода, а в качестве счет-, чика 4 обратного преобразования может быть применен счетчик, работакишй на вычитание (первый вариант) или суммирующий счетчик (второй вариант). В устройстве воспроизводится в пределах каждого 1-го участка линеаризации (пошшапазона) для первого варианта счетчика 4 зависимость . N. где NU - число в счетчике 4 в точке (п оси времени) началаподдиапазона;К- - коэффициё нт наклсша i -го I участка линеаризации (равен значению частотъ JB Ь - текущее время на йзмеряемсв . пошй1апазоне (время от начала поддиапазона до момента вре.мени, когда определяется число в счетчике 4, при этом. Oit Т) } , Ы - число в счетчике 4 в мсхлент времени В конце поддиапазона чиспо в счетчике Kl-NHi-K t , где TJ - длительность i -го поддиапазозона;f,. - число в счетчике 4 в конце V-го поддиапазона (по времени Так как две соседние ашроксимирующн прямые пересекаются в точке, соответствующей границе этих поддиапазонов, то число . М .

Переход от одного поддиапазона к еле- на выходе дешифратора 5 появляется имдующему за ним происхохщт автоматически,пульс и переключает преобразователь 6

Устройство работает следующим обра-кода в состояние, при котором через

зом..мyльtишleкcop 7 на счетдак 4 поступают (1) 49076 С выхода источника 1 сигаала поступает сигнал А (один или несколько коротких импульсов) с периодом, равным или кратадым периоду измеряемого сигнала Т. По сигналу А производится считывание s законченного результата измерения со счетчика 4 в получатель 8 информации, запись числа .е. NO счетчик 4 и установка преобразователя 6 кода-{если |оэто требуется) в исходное (первое) состояние. Через мультиплексор 7 при первом состоянии преобразователя 6 кода на счетный (вторЫ4) вход счетчика 4 поступа- , с первого выхода делителя 3 частоты i импульсы с частотой - ,соответствук .шей первому коэффициенту наклона К первой апроксимируклцей прямой.. Во время работы счетчика 4 на пер20вом поддиапазоне в счетчике 4 ,произво- дится операция . . . (3) /Если длитшьность измеряемого с интервала Tj( больше длительности первого поддиапазсжа TJ, то при достижении в счетчике 4 значения NK-I .; М., на выходе дешифратора 5 появляется им- пульс и переключает преобразователь 6 кода в состояние, при котором через мультиплексор 7 на бторой вход счетчика 4 поступают с второго выхода делителя 3 частоты им1огльсы с частотой я соответствующей коэффиш1ен1у наклона К « второй аппроксимирунидей прямой. . Во время работы счетчика 4 на втором поддиапазоне прсжзводвтся операция ., , Если длительность измеряемого интервала Tj( больше обшей .длительности первого и второго поддиапазонов (Т + Тд), то при достижении э счетчике 4 значенияка н2-V2-- o- Ti- 2 2 7100-4907 с третьего выхода делртвля 3 частоты (шпульсы с частотой - соответствующей Я ффициенту наклона К.третьейаппроксиМирующей прямо ; Во время работы счетчика 4 на. третьем поддиапазоне производится операция N3 %-f3i-N,-f/,-f,,Vy. (Т) Если длительность измеряемого интер вала Ту больше длительности первого, и третьего поддиап азонов (Т + второго + Т ). то при достижении в счетзначения N«3 чике 4 .-fxTj-fjrar 8 на выходе дешифратора 5 появляетсяимпульс и переключает преобразователь 6 кода в следующее состояние и т.д. Процесс продолжается до тех пор пока с выхода источника 1 сигнала через время Tj{ не поступит следующий входной значение чис- x oHflfiTVbf где m - порядковый номер измеренного Последнего полного поддиапазона, при этом ГП К ( К - число диапазонов, на которые разбит участок-йппроксимации исхо ной функции). Это число М5.1олученное преобразованием временного интервала Т в частоту при помощи вычитающего счетчика, в прямсни коде соответствует частоте следования входного сигнала А, При использовании в качестве счетчИ ка 4 обратного преобразования суммирую щего счетчика геред началом измерения интервала времени Тх в счетчике 4 записывается число А/о обратном коде, т.е. ,, емкость счетчика 4. В формулах (1-9), определяющих работу счетчика 4 на прддиапазонах, необходимо знак - заменить на Ч-. ин ,К 8 Результат измерения, т.е. число N и , коде 1 в прямее тервала времени / m + fm+-1. (10) в обратном коде (m )Таким образом, во втором, варианте счетчика значение числа /fl : вобратном. коде равно значению частоты следования входных сигналов А, Значение числа N)(/численно равное/значению частотпы измеренного интервала времени Tj., отображается на индикаторе, прлучателя информации. Предлагаемое устройство характеризуется- простотой конструкции и повышением надежности работы. , . Формула изобретения, Прямоотсчетный измеритель инфранизких частот, содержащий делитель частоты, источник сигнала, счеТчик обратного преобразования, дешифратор, получатель информации, преобршователь .кода, генератор. Выход которого соединен с входом делителя частоты, выход источника сигнала соединен с первым входив преобразователя кода и с первым входом счетчика обратного преобразования, выход когторого соединен с входом получателя информации и с входом дешифратора, выход которого подключен к второму входу преобразователя кода, отличаю щийс я тем, что, с целью повышения надежности, в него введен мультиплексор, первые входы которого соединены с выходами преобразователя кода, вторые вхо- . ды мультиплексора соединены с выходами делителя частоты, а выход мультиплиплексора подключен к второму входу счетчика обратного преобразования.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 463926, кл. q 01 R 23/ОО, 1975. 2,Кириакаки Н. В. Методы и устройства цифровых измерителей низких и инфранизких частот. Львов, Втпа школа, 1975, с. 95-97.

фуг.

. I