Цифровой измеритель отклонения измеряемой частоты от номинальной Советский патент 1985 года по МПК G01R23/02 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения и контро ля отклонения частоты от ее номинального значения. Известно устройство для измерения отклонения частоты от номиналь ного значения, ,содержащее формирова тель импульсов, ключ,, генератор образцовой частотыу- снетчик импульсов, блок управления, схемы инверсии индикации и блок индикащги fl Недостатком известного устройства является то, что при f у f возможно измерение отклонения измеряемой частоты от номинальной по каждому ее периоду, что ведет к уве ,личению динамической погрешности измерения. Причем избежать последнего можно только ограничением диапазона измерения устройств. Кроме того, результат измерения является относительной величиной, что не всегда приемлемо. . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой измеритель отклонения изме ряемой частоты от номинальной,.содержащий; формирователь импульсов, блок ключей, генератор образцовой частоты, счетчики, элементы совпаде ния, интегратор с последовательным переносом, образованный двумя счетчиками, блоком импульсно-потенциаль ных ключей и элементом ИЛИ, блок сравнения прямого и обратного кодов блок управления и отсчетный блок 2 Недостатком известного устройства является ограничение диапазона измерения отклонения измеряемой час тоты от номинальной временем ut, Причем увеличить диапазон измерения за счет увеличения образцовой частоты fg не удается, ибо это влечет за собой увеличение числовых емкостей счетчиков N . Поэтому для обеспечения необходимого диапазона измерения в известном измерителе приходится увеличивать время t до величины, иногда большей периода измеряемой частоты. Это приводит к потере информации о периодах Т, в течение которых производится второй цикл измерения отклонения частоты от номинальной, а следовательно, и к увеличению динамической погрешности от аппроксимации.. 882 Целью изобретения является расширение диапазона измерения. Эта ц«шь достигается тем, что в 1ЩФРОВОЙ измеритель отклонения измеряемой частоты от номинальной, содержащий формирователь импульсов, последовательно соединенные блок к ключей, элемент ИЛИ и первый счетчик,- ключ, последовательно соединенные генератор образцовой частоты и второй счетчик, а также отсчетный блок, вход которого подключен к входу ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, выход формирователя импульсов подключен к второму входу первого счетчика и к второму входу второго счетчика, выходы кода которого соединены с первыми входами блока ключей, введены регистр памяти и последовательно соединенные реверсивный счетчик триггер, первьй выход которого подюгючен к. первому входу ренерсивного счетчика, второй вход последнего соединен с вторым выходом триггера, второй вход которого подключен к выходу формирователя импульсов и к первому входу регистра памяти, входы кода которого соединены с выходами второго счетчика, а выходы регистра памяти подключены к входам блока ключей, при этом выходы кода реверсивного счетчика соединены с входами кода отсчетного блока, четвертый вход которого соединен с первым выходом триггера, третий вход реверсивного счетчика подключен к выходу ключа, а четвертьп вход реверсивного счетчика соединен с выходом формирователя импульсов. На чертеже представлена блоксхема цифрового измерителя отклонения измеряемой частоты от номинальНОЙ. Цифровой измеритель содержит формирователь 1 импульсов, генератор 2 образцовой частоты, интегратор 3, состоящий из счетчика 4, регистра 5 памяти и импульсно-потенциальных ключей 6 элемент ИЛИ 7, счетчик В, ключ 9, реверсивньш счетчик10, триггер 11 и отсчетный блок 12. Цифровой измеритель отклонения измеряемой частоты от номинальной работает следующим образом. Формирователь 1 импульсов в момент начала каж,цого периода измеряемой частоты f формирует короткий импульс, ос5пцествляющий своим пере ним фронтом перенос числа, соответ ствующего величине предьщущего периода измеряемой частоты, из сче чика 4 в регистр 5, а задним установку в ноль счетчиков 4 и 8 и триггера 11. Кроме того, каждый импульс с выхода формирователя 1 устанавливает реверсивный счетчик 10 в состояние Nr , соответствующе номинальной частоте fц: о , и н где Кг - Коэффициент пропорциональ ности. Импульсы образцовой частотой сл дования f поступают на вход счетчика 4, подсчитывающего их. количество N:,..между каждыми двумя импуль сами с выхода формирователя 1, т.е в течение времени, райного периоду Т.измеряемой частоты: NT,,oTx. - Таким образом, к началу следующ го периода измеряемой частоты в счетчике 4 находится число, соотве ств5пощее данному периоду Т,,. В это же время интегратор 3 с последовательным переносом, в регистре которого хранится число, прямо пропорциональное величине предьщущего периода Т, формирует на своем выходе частотно-импульсную последовательность с частотой следо f. где Nj,| - числовая емкость счётчика 4 и регистра,5, импульсы которой поступают на вход счетчика 8. В течение времени л t от начала периода Т до. переполнения счетчика 8. ..t счг f где К(;ц - числовая емкость счетчи ка 8, . « открыт ключ 9, пропускающий за это время на вход реверсивного счетчика 10 количество импульсов N частотой следования f, равное f Nc4 г f /ол v ) 88.4 Если f fц, триггер 11 все время от начала периода до переполнения счетчика 8 находится в нулевом состоянии, что .обеспечивает работу реверсивного счетчика 10 в режиме вычитания. Таким образом, к моменту переполнения счетчика 8 и последующему за этим закрыванию ключа 9 в реверсивном счетчике 10 накапливается число импульсов N , прямо пропорциональное отклонению /jf:,, частоты f от номинальной f„: x fx- н Nc4i Nc4z Нулевое состояние .триггера указывает на знак минус отклонения. Если f fн то в процессе подсчета ЫдГ реверсивный счетчик 10 проходит через нулевое состояние, В результате чегр на его вьрсоде появляется импульс, который устанавливает триггер 11 в единичное состояние, что влечет за собой переключение реверсивного счетчика 10 в режим сложения. При этом к моменту переполнения счетчика 8 в реверсивном счетчике 10 накапливается количество импульсов, равное K 4f ff а единичное состояние триггера 11 указывает на знак I плюс отклоне-т ния частоты f j( от номинальной. Импульсом переполнения счетчика В код отклонения частоты из реверсивного счетчика 10 и код знака этого отклонения с прямого выхода триггера 11 переносятся в отсчетный блок 12. . В конце периода Т (начале следующего периода) код числа, соответствующего значению из счетчика 4 переносится в регистр 5, счетчики 4 и 8, реверсивный счетчик 10 и триггер 11 устанавливаются в исходное состояние, и устройство готово к вычислению следующего значения. Предлагаемый цифровой измеритель отклонения измеряемой частоты от номинальной отличается от известного тем, что в нем совмещены цикл змерения периода Т, измеряемой частоты и цикл непосредственного определения ее отклонения от номинальной, соответствующего ее предьадущему периоду. Это приводит к уменьшению динамической погрешности от аппроксимащга у- по отношению к известному измерителю Л- tjfl Tj; Л --Г (n + 1)2 , т.е. даже при длительности второго 1щкла измерения в известном измери теле, не превьш1аищей длительности периода Т (п 1), л -Кроме того, предлагаемый измерИ тель отклонения измеряемой частоты от номинальнойимеет больший диапазон измерения. . Для известного устройства при tj Тх(„„н справедливо равенство f W fn- f7 fH 2макс-14Nc42Для предлагаемого устройства при it 4 Тхл,„„ с учетом выражений (1), (2) и (3) и соотношения 1«с(кс fxM«kc- н справедливо равенство 1/ fo - fu. (5) fNc4,-Ncvj Сравним Л 1д,,сИ Afi cfKcWiH реальных условий: fj, 50 Гц, Ncif NCM 10, fo 105 Гц, NC 2-102. Из выражений (4) и (5) следует, uflMO(

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ОТКЛОНЕНИЯ ИЗМЕРЯЕМОЙ ЧАСТОТЫ ОТ НОМИНАЛЬНОЙ, содержащий формирователь импульсов, последовательно соединенные блок ключей, элемент ИЛИ и первый счетчик, ключ, последовательно соединенные генератор о6разцовой частоты и второй счетчик, а также отсчетный блок, вход которого подключен к входу ключа, йторой вход которого соединен с выходом генератора образцовой частоты, вььсод фор мирователя импульсов подключен к второму входу первого счетчика и к второму входу второго счетчика, выходы кода которого соединены с первыми входами блока ключей, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, в него введены регистр памяти и последовательно соединенные реверсивный счетчик и триггер, первый выход которого подключен к первому входу реверсивного счетчика, второй вход последнего соединен с вторым выходом триггера, второй вход которого подключен к выходу формирователя импульсов и к первому входу регистра памяти, входы кода которого соединены с выходэдш второго счетчика, а выходы регистра памяти подключены к входам блока ключей, при этом выходы кода реверсивного счетчика соединены с входами кода отсчетного блока, четвертый вход которого соединен с первым выходом триггера, третий вход реверсивного счетчика подключен к выходу ключа, а четвертый вход реверсивного счетчика соединен с выходом форми00 00 рователя импульсов..