Способ цифрового измерения мгновенной частоты медленно меняющихся процессов Советский патент 1983 года по МПК G01R23/02 

Изобретение относится к области электрических измерений и может быть использовано для цифрового измерения мгновенной частоты медленно меняющихся периодических процессов. В час кости оно может быть использовано в медицине для измерения частоты пульса, дыхания и других физиологических параметров/ Известно устройство для цифрового измерения мгновенной частоты, в кото ром измерение частоты определяется в каждом периоде путем преобразования интервала времени между двумя соседними импульсами в напряжение с последующим преобразованием в интервал времени Cl 3. Однако способ измерения частоты, реализованный в этом устройстве, име ет низкую точность, связанную с погрешностью обнуления конденсатора. Наиболее близким к предложенному является способ цифрового измерения мгновенной частоты медленно меняющих ся процессов путем преобразования ин тервала времени между двумя соседним импульсами и формирования гиперболической функции, в котором напряжение полученное в результате преобразования интервала времени между соседними импульсами, запоминают, формируют импульсы, частота следования которых прямо пропорциональна зёфиксированно му напряжению, затем из участка с од наковой частотой следования выделяют два первых и измеряют временной интервал между ними С2. Однако этот способ имеет низкую точность измерения частоты связанную с измерением частоты через период, так как период, следующий за измеряемым, используют для обратного преоб разования напряжение - интервал времени и измерения этого интервала. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем что согласно способу цифрового измерения мгновенной частоты медленно меняющихся процессов путем преобразования интервала времени между двумя соседними импульсами в напряжение и последующим преобразованием этого напряжения в обратно пропорциональный интервал времени, с момента появления очередного импульСа измеряемого процесса запоминают напряжение соответствующее интервалу времени между двумя соседними импульсами пре дыдущего периода измерения частоты, формируют постоянный временной интервал, равный Tjj « (0,6-0,8)jp, где MdKc максимально возможная частота измеряемого процесса, в течение которого осуществляется измерение частоты предыдущего периода путем обратно пропорционального преобразования зафиксированного напряжения в интервал времени и заполнения последнего импульсами опорной частоты, по окончании последнего интервала време-. ни напряжение, соответствующее измеряемому интервалу времени, уменьшают до постоянного уровня, равного UQ КТд, где К - постоянное число, начиная с которого по окончании времен-, ного интервала Тд увеличивают напряжение, соответствующее измеряемому интервалу времени, пропорционально интервалу времени текущего периода до прихода следующего импульса измеряемого процесса. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства. Устройство содержит формирователь 1, блок 2 управления и синхронизации, преобразователь 3 интервала времени в напряжение, преобразователь k напряжения в интервал времени и блок 5 измерения интервала времени. Устройство работает следующим образом. Входное напряжение (фиг. 2oi) преобразуется формирователем 1 в последовательность прямоугольных импульсов (фиг. 25) соответствующей частоты, поступающих в блок 2 управления и синхронизации. о С приходом очередного импульса в момент времени t (фиг. 2 ) блок 2 вырабатывает команду на прекращение работы преобразователя 3. При этом напряжение на элементе памяти преобрадователя 3 (фиг. 2г), полученное в результате заряда его по линейному закону в течение предшествующего периода Т- измеряемого процесса, равно где К - коэффициент пропорциональности, определяемый параметрами цепи заряда конденсатора. Это напряжение преобразуется далее преобразователем , реализующим гиперболическую функцию, в интервал времени (фиг. 2д), длительность Т которого обратно пропорциональна величине иапряжения и прямо пропорциональна частоте измеряемого процесса . -1 ZU К7 f где К - коэффициент пропорциональное2 ,. ., папямг тпями ти, определяемый параметрами элементов преобразователя . Измерение длительности этого интервала времени производится в блоке 5 путем подсчета числа импульсов опор 1ФИГ.2 ) ного генератора за время t По окончании этого импульсав времени t-,,« t -гГ блок 2 управления вырабатывает команду на сброс напряже ния элемента памяти преобразователя 3 Разряд этого элемента памяти производится до напряжения . 2-0. В момент времени t - о управления вырабатывает команду на -начало процесса измерения текущего периода измеряемого сигнала. Элемент памяти при этом по-прежнему заряжен до напряжения UQ, соответствующего значению, которое имело бы место при его заряде с начала текущего периода до момента tj. Интервал времени от начала текущего периода t до начала процесса его измерения t3, равный TO tj - t-t 10 момент 34 тоянен от цикла к циклу измерений, пределяется длительностью импульса ронизатора (фиг. 2в) блока 2 управения и выби|эается з зависимости от максимальной частоты f измepяeмoгг пооиесса из условия го процесса из условия TO (0,6-0,8) могко Напряжение U вследствие постоянства от цикла к циклу инtepвaлa TQ и скорости заряда элемента памяти, обусловленного неизменностью параметров цепи его заряда, также постоянно от цикла к циклу Up Начиная с Момента времени t напряжение на элементе памяти преобразователя 3, равное UQ в момент tj, начинает нарастать по.линейному закону, достигая с-приходом очередного импульса в момент t величины, прямо пропорциональной периоду Т2(фиг.2г). Далее цикл преобразований устройства повторяется аналогично предыдущему. Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает получение информа-. ции о частоте исследуемого процесса для каждого его периода, что повышает достоверность измерений.

СПОСОБ ЦИФРОВО ГО ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННОЙ ЧАСТОТЫ МЕДЛЕННО МЕНЯЮЩИХСЯ ПРОЦЕССОВ путем преобразования интервала времени между двумя соседними импульсами в напряжение и последующим преобразованием этого напряжения в обратно пропорциональный интервал времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, с момента появления очередного импульса измеряемого процесса запоминают напряжение, соответствующее интервалу времени между двумя соседними импульсами предыдущего периода измерения частоты, формируют постоянный временной интервал, равныйТ

(

1 Гч /V

f

7, TI

П

П