Цифровой измеритель малых отклонений периода Советский патент 1987 года по МПК G01R23/00 

Изобретение предназначено для измерения малых отклонений периода и может быть использовано совместно с датчиками, имеющими частотный информационный выход, в частности, в измерителях гидрофизических параметров в океане.

Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 показана функциональная схема устройства; на фиг,2 - эпюры напряжений на выходе его блоков (но- .мер диаграммы соответствует номеру блока).

Измеритель состоит из формирователя 1, элемента И 2, дифференцирующей цепи 3, элемента И 4, управляющего триггера 5, счетчика периодов 6, элементов И 7 и 8, генератора образцовой частоты 9, счетчика измеряемой величины 10, управляемого делителя 11, дешифратора 12, счетчика меток времени 13, триггера 14, элемента И 15, одновибратора 16, шины Общий сброс 17, шины Запуск 18, шины Метки времени 19.

Измеритель содержит формирователь 1, вход которого является входом устройства, генератор образцовой частоты 9, выход которого соединен с первым входом первого элемента И 7, выход которого соединен с входом первого счетчика 10, шину Запуск 18, одновибратор 16, выход которого соединен с шиной общий сброс 17, второй счетчик 13, которого, соединен с первьм входом первого триггера 14, выход которого соединен с первым входом второго элемента И 15, второй триггер 5, первый выход которого соединен с первым входом третьего элемента И 2, а также третий счетчик 6, дифференцирующую цепь 3, четвертый 4 и пятый 8 элементы И, шину Метки времени 19, дешифратор 12 и управляемый делитель 11, причем вход третьего счетчика 6 соединен с выходом третьего элемента И 2, а выходы его разрядов - с.входами дешифратора 12, выход которого соединен с первым входом управляемого делителя 11, выход которого соединен с входом второго счетчика 13, а второй вход - ci выходом пятого элемента И 8, первый вход которого соединен с шиной Метки времени 19, а второй - с вторым входом первого элемента И 7 и первым

выходом второго триггера 5, второй выход которого соединен с входом одновибратора 16, второй вход второго элемента И 15 соединен с первым входом четвертого элемента .И 4 и выходом дифференцирующей цепи 3, вход которой соединен с выходом формирователя. 1 и вторым входом третьего элемента И 2, шина Запуск 18 соединена t вторым входом четвертого элемента И 4, выход которого соединен с первым входом второго триггера 5, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И 15.

Измеритель работает следующим образом.

Информационный сигнгш с периодом Tj( поступает на вход формирователя 1, на выходе которого прямоугольные

импульсы с тем же периодом Т формируются и поступают на закрытый элемент И 2 и дифференцирующую цепь 3, которая выделяет передний фронт входных импульсов. После поступления на вход элемента И 4 импульса запуска от внешнего цифрового регистратора в момент его совпадения с передним фронтом информационного импульса на выходе элемента И 4 появляется импульс, который опрокидывает управляющий триггер 5, а тот в свою очередь открывает элемент И 2 и измеряемые импульсы начинают поступать на счетчик периодов 6,

Таким образом осуществляется синхронизация начала работы внешнего цифрового регис-тратора и рассматриваемого измерителя, периода. Одновременно с открыванием элемента И 2

. о Гкрываются и элементы И 7 и 8, и импульсы с генератора образцовой частоты 9 начинают поступать на счетчик измеряемой величины 10, а импульсы меток времени - на счетный вход

управляемого делителя 11, Дешифратор 12 выделяет первый период измеряемого сигна.па, начинающийся одновременно с первым импульсом, поступающим на вход счетчика периодов

(фиг, 2 временная диаграм1 1а 12). Импульс с выхода дешифратора поступает на управляющий вход управляемого делителя 11. При наличии импульса на управляющем входе коэффициент деления равен единице, а при отсутст- ВИИ - трем.

Таким образом, в момент наличия импульсов управления частота меток

3

времени на входе счетчика меток времени 13 в три раза выше, чем при их отсутствии. Емкость NM счетчика 13 выбирается такой, чтобы при большем периоде меток времени ЗТ он заполнялся за время , где Тр - период импульсов на шине Запуск 18

А это означает, что при заполнении счетчика 13 в момент первого измеряемого периода Т метками времени Тд, , а в остальное время измерени метками времени ЗТ импульс переполнения счетчика меток появится в интервале времени от Tp-ZT до Тр-Т.

Следовательно, при завершении времени измерения Тр в момент появления импульса переполнения последний период Т может быть измерен полностью без искажений и превышения времени Тр.

Таким -образом, достигается синхронизация цифрового регистратора и рассматриваемого измерителя в конце времени измерения Тр. Импульс переполнения счетчика 13 опрокидывает RS-триггер 14, который открывает элемент И 15. После завершения последнего измеряемого периода импульс с выхода дифференциалвной цепи 3 через открытый злемент И 15 опрокидывает триггер 5, а он закрывает элементы И 2, 7 и 8, ив счетчике 6 записывается число п измеренных периодов, а в счетчике 10 - , где fg - частота генератора образцовой частоты 9. Эти значения и переписываются в цифровой регистратор и далее по известным п,, f и п, производится вычисление, например, на ЭЦВМ величины периода Т.

После опрокидывания триггера 5 : через время задержки, определяемое одновибратором 16, счетчики 6, 13 и 10 обнуляются, а RS-триггер 14 устанавливается в исходное состояние. Затем цикл измерения повторяется.

Таким образом, в устройстве автоматически устанавливается такое число периодов п,, для которого выполняется условие

п,Т/- Тр,

а значит уменьшается погрешность дискретизации, определяемая выражением

а

1

n,T,fo

87027 4

Расширение функциональньк возможностей Достигается за счет возможности работы устройства совместно с внешним цифровым регистратором.

Формула изобретения

Цифровой измеритель малых отклонений периода, содержащий формироваfO тель, вход которого является входом измерителя, генератор образцовой частоты, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом пер15 вого счетчика, шину Запуск, одно- вибратор, выход которого соединен с шиной Общий сброс, второй счетчик, выход которого соединен с первым входом первого триггера, выход которого

20 соединен с первым входом второго элемента И, второй триггер, первый выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, отличающийся тем, что, с целью

25 увеличения точности измерения и расширения функциональных возможностей, в него введены третий счетчик, дифференцирующая цепь, четвертьй и пятый элементы Н, шина Метки времени,

30 дешифратор и управляемый делитель, причем вход третьего счетчика соединен с выходом третьего элемента И, а выходы его разрядов - с входами дешифратора, выход которого сое35 динен с первым входом управляемого делителя, выход которого соединен с входом второго счетчика, а второй вход - с выходом пятого элемента И, первый вход которого соединен с ши40 ной Метки времени, а второй с вторым входом первого элемента И и первым выходом второго триггера, второй выход которого соединен с входом одновибратора, второй вход вто45 рого элемента И соединен с первым входом четвертого элемента И и выходом дифференцирующей цепи, вход которой соединен с выходом формирователя и вторым входом третьего эле0 мента И, шина Запуск соединена с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом второго триггера, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И,

Редактор Т.Парфенова

Заказ 7711/46Тираж 730 Подписное

ВНШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий : 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Фиг. 2

Составитель Е.Минкин

Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Изобретение предназначено для измерения малых отклонений периода. Может быть использовано совместно с датчиками, имеющими частотный информационный выход. Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей. Для этого в устройство дополнительно 1 ведены дифференцирующая цепь 3, элементы И 2 и 4, счетчик периодов 6, управляемый делитель 11, дешифратор 12, шина Метки времени 19. Кроме того, устройство содержит формирователь 1, элементы И 7, 15 и 2, счетчики 10, 13, щину Запуск 18, одновибратор 16, шину Общий сброс 17, генератор образцовой частоты 9, триггеры 5 и 14. Снижена погрешность дискре- тизациии, что обуславливается автоматической установкой необходимого .числа периодов. Обеспечена возможность работы устройства совместно с внешним цифровым регистратором, 2 ил. i (О С (pi/8.7