Устройство для измерения относительной разности частот,отношения частот и частоты Советский патент 1985 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано при построении быстродейству щих измерителей относительной разно ти частот, частоты и отношения частот высокой точности, работающих в широком диапазоне измеряемых частот Цель изобретения - повышение быс родей твия путем уменьшения числа ц риодов измеряемой частоты в течение каждого цикла измерения, а также в результате того, что время одного цикла измерения изменяется обратно пропорционально измеряемым частотам На фиг. 1 представлена блок-схем устройства; на фиг.2 - временные диаграммы. Устройство для измерения относительной разности частот, отношения частот и частоты содержит первый 1 и второй 2 формирователи, первый 3 и второй 4 измерители числа периодо блок 5 выбора частоты, формировател 6 интервала измерения, первый 7 и второй 8 элементы И, умножитель 9 частоты, триггер 10 и реверсивный накопитель 11. Входы формирователей 1 и 2 являются первым и вторым входом устройства, выход первого из них соединен с первыми выходами измерителя 3 и блока 5, а второго - с первым входом измерителя 4 и вторым входом бл ка 5. Вторые входы измерителя 3 и 4 соединены между собой и с .первыми входами триггера ,10 и накопителя 11 и первь1м выходом формирователя 6, выходы измерителей 3 и 4 соединены с первым и вторым входами формирователя 6, второй и третий выходы которого соединены с первыми входами элементов 7 и 8j вторые входы которых соединены с выходом измерителя 9, вход которого соединен с выходом умножителя 9, вход которого соединен с выходом блока 5. Выходы элементов 7 и 8 соединены с вторым и третьим входами накопителя 11, прямой и инверсный выходы которого являются выходами устройства, прямой выход соединен с вторым входом триггера 10, выход которого соединен с третьим входом блока 5. В качестве входных формирователей 1 и 2 могут быть использованы, например, триггеры Шмитта. Измерители 3 и 4 числа периодов представляют собой программируемые счетчики, само блокирующиеся по счетному входу при отсчете заданного числа импульсов и сохраняющие это состояние до прихода в конце цикла измерения импуль.са по установочному входу. Блок 5 может быть выполнен на логической схеме И-ИЛИ. Устройство работает следующим образом. Формирователи 1 н 2 на выходах вьфабатывают сформированные по амплитуде импульсные сигналы с частотами f;(,/ и , равными измеряемым частотам с периодами соответственно Т, и Т (фиг. 2 а,б), которые посту.пают на входы измерителей 3 и 4 заданного числа п периодовчастот i, и fj(2 и на первые два входа блока 5. На выходах 3 и 4 формируются сигналы; длительностью пТ и мТ соответственно (фиг.2 в,г), которые поступают на первые два входа формирователя 6. На втором и третьем выходах формирователя 6 из указанных сигналов вырабатываются сигналы и i,v , которые подаются на первые входы элементов 7 и 8. -При этом iц.-вырабатывается при условии наличия сигнала пТ и отсутствия сигнала пТ (фиг. 2 в,г,д), а сигнал -1JJ+ - при условии наличия сигнала п и отсутствия сигнала пТ (фиг. 2 в,г,е). На выходе умножителя 9 частоты формируются импульсы с частотой iy k-b (где k - коэффициент умножения; i - меньшая из частот i, бор меньшей частоты осуществляется блоком 5 по сигналу с триггера 10 знака результата предыдущего цикла измерения. С выхода умножителя 9 импульсы через элементы 7 и 8, один из которых открывается на время i.- , а другой на время iyt поступают соответственно на вход вычитания или на вход сложения реверсивного накопитеЛ5 11« В конце цикла измерения t формирователь 6 на первом выходе вырабатывает импульс К ц (фиг.2), по которо- i му в триггер 10 заносится знак рез ьтата измерения, а измерители 3 и 4 и реверсивньй накопитель 11 устанавливаются в исходное состояние. Как видно из диаграммы фиг.2, время iц одного цикла измерения занимает интервал, в котором укладывается и периодов частот i, и У2 превьш1ает (i + 1)-ro периода меньшей из этих частот.

В режиме измерения относительной разности частот У -г, в ч с:тности при г i-n , справедливо выражение

N,n(T,

п-к-гг

где К - показания реверсивного накопителя 11 в конце цикла измерения.

х,,

При

справедливо выражение:

i..-,

NI- UK при этом смена знака результата измерения фиксируется триггером 10, по сигналу которого через блок 5 на вход умножителя 9 поступает мень шая из входных частот. За счет этого обеспечивается линейность характеристики прибора во всем диапазоне входных частот для двусто изменения отклонения V. роннего Дискретность измерения у „;„ -jT, при ЭТОМ емкость накопителя должна быть не менее I Б режиме измерения отношения час тот ),, /1хг емкость накопителя 11 устанавливается равной Q у-г-, а результат измерения представляетс IB дополнительном коде согласно выражению:,-N,nk где N, и N - прямой и дополнительн коды показаний накопи теля 11 в конце каждо го цикла измерения. Из выражения следует, что показа .ния пропорциональны отношению измеряемых частот. В режиме измерения частоты i. в XJ используется опорная частота 1, равная максимальной частоте диапазона, поэтому

.N,4-ix

1

где 4 показания накопителя 11 в конце цикла измерения, представленные в дополнительном коде и пропорциональные измеряемой частоf

те

XI

При проектировании устройств стре.буёмым сочетание быстродействия и точности выбирают число периодов входной частоты п и коэффициент умножения К.. . Так, например, для создайия устройства, работающего в диапазоне изменения входных частот 1:100 (в частности от 10 до 10 Гц), имеющего: дискретность измерения jf 10 ; запаздывание не более двухсот периодов входной частоты (); линейную характеристику при двустороннем отклонении относительной разности частот -1 Г отношения частот, необходимо определить значение коэффициента умножения умножителя:ЛГ 4 лГ У min и емкость реверсивного накопителя: С,г h.K 200.50 10 Время одного цикла измерения изменяется обратно пропорционально измеряемым частотам i к 9 hT ..., при этом п - величина постоянная, устройство имеет линейную характеристику во всем диапазоне изменения входных частот и изменяемых величин. Дискретность измерения У пТ сохранении точности быстродействие устройства повышается в k раз и при сохранении быстродействия можно увеличить точность в К раз.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ РАЗНОСТИ ЧАСТОТ, ОТНОШЕНИЯ ЧАСТОТ И ЧАСТОТЫ, содержащее первый и второй формирователи, входы которых являются первым и вторым входами устройства, а выходы соединены с первыми входами первого и второго измерителей числа периодов, о тл ич а ющ е ее я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок выбора частот, умножитель частоты, формирователь tинтервала измерения, первый и второй элементы И, реверсивный накопитель, триггер, выходы первого и второго формирователей соединены с Первым и вторым входами блока выбора частот, выходы первого и второго измерителей числа периодов соединены с первым и в торым входами формирователя инте л|ла измерения, первый выход которого . соединен с вторыми входами измерителей числа периодов, триггера и реверсивного накопителя, второй и третий выходы - с первыми входами первого и второго элементов И соответственно, вторые входы которых соединены между собой и с выходом умножителя частоты, вход которого соединен с выходом блока выбора частот, третий вход которого соединен с выходом триггера, второй вход которого соединен с прям1 14 выходом реверсивного накопителя, второй и тре. тий входы Которого соединены с вы ходами первого И второго элементов И соответственно.

/ Iff