Цифровой периодомер для струнных датчиков Советский патент 1985 года по МПК G01H3/06 

1117 Изобретение относится к виброизмерительной технике и может быть использовано в гидротехнике для измерения периода сигнала и преобразования его значения ,в код. 5 Цель изобретения - повьппение точности измерений. На чертеже представлена структурная схема цифрового периодомера. Цифровой периодомер содержит О последовательно соединенные коммутатор 1, усилитель-ограничитель 2, делитель 3 частоты, схему 4 управления, формирователь 5 последовательности импульсов заполнения, 5 схему 6 совпадения и счетчик 7, а также формирователь 8 импульса возбзгждения, включенный между вторым входом коммутатора 1 и вторым выходом схемы 4 управления, и кварцевый 20 генератор 9, выход которого подключен к второму входу схемь 6 совпадения. Второй выход схемы 4 управления соединен с третьим входом коммутатора 1 и вторыми входами делите- 25 ля 3 частоты и счетчика 7. Выход усштителя-ограничителя 2 соединен с вторыми входами схемы 4 управления и формирователя 5 последовательности импульсов заполнения, а трети . вход формирователя 5 подключен к вы ходу кварцевого генератора 9. Устройство работает следующим об разом. Как правило, измеряемьй сигнал содержит некоторое количество малых по амплитуде (по сравнению с амплитудой измеряемого сигнала) .гармонических составляющих. Момент перехода через ноль напряжения на выходе усштителя-ограничителя 2 при этом определяется уравнением /(tjSiniJot S.ct..i + lf., где A(-t) - медленно изменяющаяся амплитуда входного сигнала-, Wjj - частота измеряемого сигна t - время; с(: - амплитуда гармонической составляющей сигнала с частотой U) и фазой Л. Поскольку a-«A(-fc), момент К-го перехода входного сигнала через ноль определяется с ошибкой, равной СХ; 3inl-J- J/Ktl/. J« 1 1/г1к . UJ определить период входного сигиспользуя выражение К . () 2J7 , р К U). . in i - заранее выбранные постоянные коэффициенты} пц - целые числа; Т - период входного сигнала o - измерительный интервал времени, содержащий m цельк периодов входного сигнала j t - текущий момент времени. агая К достаточно малым, тао за К полупериодов A(i) не ставляя соответствуюи 2т+1 получим oiiSi h7-i| + f: ) - амплитуды выход ного сигнала А() в начале и в . конце «змерения. значение ошибки ui ного m величина 1 является постоянным коэффициентом. Величина функции 7i, f(u..)при различных значениях К, с,- определяет точность измерения периода. При , оСо oi 1 (u),) При , о6о , ot,- получаем / i /3 n il ri;;/ т.е. ошибку в -раз меньше, чем в предыдуще случае. Конкретные значения т. К, о выбираются, исходя из требований, предъявляемых к Устройству, в частности к быстродействию, помехозащищенности и исходя из характера возможных помех и их частотного спектр Устройство с различными весовыми коэффициентами сИ . , реализуется посредством использования форм рователя 5 последовательности импул сов заполнения, который может быть построен следующим образом. Формирователь 5 состоит из перв (К+1) разрядного сдвигового регистр вход которого является первым входо формирователя, его тактовый вход п ключен к второму входу формировате ля 5 . Первый выход этого регистра соед нён с oL(, , второй с oL , третий с аСг. (К+1) с flt к установочными к входами второго oi -разрядного ко цевого сдвигового регистра, установочный вход которого подключен к второму входу формирователя 5, такт вый вход является третьим входом, а выход - выходом формирователя 5. Перед началом работы на первом входе формирователя 5 сигнал разреш ния отсутствует, первый и второй . сдвиговые регистры, входящие в его состав, обнулены и на входе формирователя 5 при поступлении на его 794 третий вход (тактовый вход второго регистра) сигналов от кварцевого генератора 6 команд разрешения нет. На первый вход формирователя 5 поступает сигнал разрешения, В момент, изменения сигнала на втором входе формирователя 5 (т„е, по переднему или заднему фронту сигнала с выхода усилителя-ограничителя 2) на первом выходе первого регистра появляется единица. Эта единица переписьшается в разрядов второго регистра, а остальные разряды второго регистра остаются обнуленными. Далее, при поступлении на тактовый вход второго регистра (третий вход формирователя 5) тактовых сигналов на выходе этого регистра (выходе К . формирователя 5) из i,-команд дет обд команд разрешения. В момент следующего изменения сигнала на втором входе формирователя 5 единица появляется и на втором выходе первого сдвигового регистра. Этот выход соединен с , установочными входами второго регистра. В этот регистр записывается единиц. На выходе формирователя 5 при поступлении на его третий вход тактовых импyльCJC)в кз к.. л, 2 0 команд будет, оС(, + т команд .,. ... разрешения . При следующей смене сигнала на втором входе, на выходе формирователя 5 будет оСд--оС ц-Ы2И т.д., при (К+1)-и смене сигнала установитккся $1 оС., команд разрешения из Z команд, т.е. все.команды на выходе формирователя 5 будут командами разрешения. После снятия управляющего сигнала на первом входе формирователя происходит изменение содержимого цикла в обратном порядке. После первой смены сигнала с усилителяограничителя 2 количество команд разрешения на выходе формирователя к , устанавливается равным об-, , юск -° ле второй - Т oii и т.д., после i-2 (К+1)-и команд разрешения нет. Команды разрешения располагаются по циклу так, чтобы ошибка квантования была минимальной. Это осуществляется оптимальным подключением установочных входоЬ второго регистра к соответствующим выходам первого регистра.

В начальный момент работы период мера схема 4. управления на втором выходе формирует сигнал запуска. Под управлением этого сигнала коммутатор 1 подключает к входу устрой ства выход формирователя 8 импульса возбуждения, а вход усилителя-ограничителя 2 отключает. Одновременно этот сигнал производит сброс счетчика 7 и делителя 3 частоты. После переключения коммутатора 1 запускается формирователь 8, который формирует импульс тока возбуждения датчийа (не показан). Этот импульс тока возбуждает колебания струны, которые преобразуются датчиком в ЭДС ответа датчика. После окончания импульса вызова схема 4 управления снимает сигнал запуска Коммутатор отключает выход формирователя 8 и подключает к входу устройства вход усилителя-ограничителя 2. Сигнал ответа датчика через коммутатор 1 поступает на вход усилителя-ограничителя 2, которым усиливается, и по ступает на вход делителя 3 частоты .и на вход синхронизации (второй вход) схемы 4 управления. Схема 4 управления формирует на первом выхо сигнал разрешения, поступающий на первый вход формирователя 5 последовательности импульсов заполнения, на второй вход которого поступает выходной сигнал с усилит.еля-ограничителя 2, и на -третий вход - выходной сигнал кварцевого генератора 9. Под действием этих сигналов формирователь 5 последовательности вырабатвает сигналы, служащие сигналами разрешения, поступающими на вход схемы 6 совпадения, которая при совпадении сигнала разрешения, поступающего с выхода формирователя 5 и тактового импульса от кварцевого генератора 9 вырабатьюает импульс, который подается на вход счетчика 7. Выходные импульсы схемы 6 суммируются счетчиком 7. После поступления на вход делителя 3 частоты m импульсов с выхода усилителя-ограничителя 2 (т - целых периодов входного сигнала) делитель 3 частоты вырабатьгоает сигнал, поступающий на вход схемы 4 управления которая снимает сигнал на первом входе формирователя 5. Формирователь 5 последовательности прекращает вырабатьшать сигналы разрешения в соответствии с алгоритмом его работы. Содержимое счетчика 7 сохраняется до прихода на его второй вход импульса сброса, Записываемый в счетчике 7 код соответствует периоду измеряемого сигнала и являет ся выходной величиной устройства.

ЦИФРОВОЙ ПЕРИОДОМЕР ДЛЯ. СТРУННЫХ ДАТЧИКОВ, содержащий последовательно соединенные коммутатор, первый вход которого предназначен для подключения к выходу струнного датчика, усилитель-ограничитель, делитель частоты и схему управления, последовательно соединенные схему совпадения и счетчик, а также формирователь импульса возбуждения, включенньш между вторьм входом коммутатора и вторым выходом схемы управления, и кварцевый генератор, выход которого подключен к второму входу схемы совпадения, а второй .выход схемы управления соединен с третьим входом коммутатора и вторыми входами делителя частоты и счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен формирователем последовательности импульсов заполнения, включенным между первым выходом схемы управления и первым входом- схемы совпадения, вторые входы формирователя последовательности импульсов заполнения.и схемы управления соединены с выходом усилителя-ограничителя, а третий вход формирователя последовательности импульсов подключен к выходу кварцевого генератора. виод fD