Устройство для измерения частотных параметров электрических сигналов Советский патент 1987 года по МПК G01R23/10 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения периода и отклонения частоты электрических сигналов от номинального значения при наличии флуктуационных помех.

Цель изобретения - упрощение устройства и расширение функциональных возможностей - достигается за счет того.

зованием счетчика импульсов, дешифратора и элемента ИЛИ.

Вход формирователя 2 является сигнальным входом устройства, выход соединен с импульсным входом первого элемента И.

Счетчик импульсов 4 осуществляет подсчет поступающих на него импульсов. Выходы разрядов счетчика 4 подключены

что обеспечивается 1:улфровое измерение О к входам формирователя 7 кодов множи15

20

25

30

отклонения частоты от номинального значения путем формирования временных интервалов обратно попорциональных измеряемой частоте, заполнение их счетными импульсами и вычи тание из полученного числа импульсов N числа N р, соответствующих длительностям временных интервалов, пропорциональных периоду измеряемой и номинальной частот, причем импульсы заполнения интервала времени измерений, состоящего из ряда примыкающих временных ин- тер-валов, суммируют с весовыми коэффициентами, изменяемыми в моменты формирования границ примыкаюиу1х временных интервалов, и,за счет того, что устройство содержит всего один счетчик и один накапливагащш су матор.

На фиг.1 представлена схема устрой ства; на фиг.2 - диаграмма обработки сигналов.

В состав предлагаемого устройства входят входная шина 1, входной формирователь 2, первьй элемент; И 3, счет чик импульсов 4, шина эталонной час- -35 тоты 5, второй элемент И 6, формирователь 7 кодов множителей, группа зле- ментов И 8, накапливаюидий сумматор 9, шина 10 выхода знака отклонения частоты, информационные выходы 11, шина выхода КОНЕЦ ИЗМЕРЕНИЯ 12.

Формирователь .2 служит для преобразования поступающих на него от источника сигналов импульсов с частотой ,iuF в счетные импульсы для счетчика импульсов 4. Счетные импульсы формируются в моменты времени t( , t ,. .. ,t,p,f,, (фиг.2а), при этом моменты времени t ,t, ,... ,t, ,t являются

.50

границами примыкающих временных интер валов (фиг.26) G, и t , с, и Г, ,. . . , t-j иtg,TgИtJ соответственно.Сумма длительностей примыкающ1-гх временных интервалов С ,)) «поставляет интервал времени измерений T,,.

Формирователь счетных импульсов может быть реализован на элементах цифровой техники, например с исполь.

зованием счетчика импульсов, дешифратора и элемента ИЛИ.

Вход формирователя 2 является сигнальным входом устройства, выход соединен с импульсным входом первого элемента И.

Счетчик импульсов 4 осуществляет подсчет поступающих на него импульсов. Выходы разрядов счетчика 4 подключены

5

0

5

0

35

0

5

телей. Шина 12, на которой при поступлении п импульсов возникает потенциальный перепад, соединена с управляющими входами первого 3 и второго 6 элементов И..

Шина 12 является одним из выходов устройства, появление потенциального перепада на шине 12 свидетельствует об окончании измерений.

Формирователь 7 кодов множителей обеспечивает преобразование кодов чисел, вырабатываемых счетчиком 4, в коды весовых коэффициентов Ki;, используемых в устройстве при суммировании длительностей примыкаюш 1х временных интервалов.

Выходы формирователя 7 подключены к управляющим входам группы элементов И 8.

Формирователь 7 реализуется в виде кодопреобразователя, преобразующего каждьй из наборов входных логических переменных в соответствующий набор выходньгх логических переменных.

Группа элементов И 8 служит для передачи на разрядные входы накапливающего сумматора 9 кодов весовых коэффициентов при поступлении на импульсные входы элементов И 8 каждого импульса. -Вькоды элементов И 8 под ключены к разрядным входам накапливающего сумматора 8.

Накапливающий сумматор 9 предназначен для суммирования поочередно поступающих на его разрядные входы чисел, представленных параллельным кодом. Выходы разрядов сумматора соединены с информационными выходами 11 устройства; выход, на котором появляется потенциальньй перепад при переполнении сумматора, подключен к шине 10 знака отклонения частоты.

Устройство работает следуюш;им образом.

В исходном состоянии счетчик импульсов 4 установлен в ноль, элементы И 3 и 6 открыты, в накапливающий сумматор 9 записывается число

где N,,Q - число, накапливаемое сумматором в процессе работы устройства в случае равенства измеряемой и номинальной частот.

Формирователь 7 кодов множителей в исходном состоянии устройства вьфа- батывает код числа, равного нулю. В

момент времени tv (фиг.2а) формирователь 2 вырабатывает импульс, который проходит через открытый элемент И 3 и записывает в счетчик импульсов 4 единицу. Формирователь кодов множителей 7 вырабатывает код числа . Импульсы с частотой f,т подаваемые на входную шину 5 устройства, проходят через открытый элемент И 6 и поступают на импульсные входы группы элементов И 8. Так как в данном случае на управляющие входы этой группы элементов И 8 подан код числа К 1, каждый импульс, поступающий на импульсные входы элементов И 8, вызывает на выходах этих элементов кода числа К,1. Следовательно, начиная с момента времени t,, накапливающий сумматор просто суммирует импульсы, поступающие на шину 5. Поэтому в интервале о, (фиг.26) в накапливающем суммато- ре образуется число N(, пропорциональное длительности этого интервала. В момент времени t произходит запись еще одной единицы в счетчик 4,

N,

рез если ь , N,

iF

нвн

рез

0 и на шине 10

появ- связи суммаJC ляется потенциальный перепад в с переполнением накапливающего тора.

Если , на шине 10 также появляется потенциальный перепад.

Если , на шине 10 потенциальный перепад не возникает.

Таким образом , число импульсов, которое зафиксировано накапливающим сумматором к концу измерительного интервала Т пропорционально 4F, а уровень логического сигнала на шине 10 (О или 1) определяет знак отклонения частоты.

Устройство обеспечивает повышение точности измерений при наличии флук- туационных помех за счет суммирования примыкающих временных интервалов с изменяемыми весовыми коэффициентами. Временные интервалы обрабатываются не

20

25

формирователь 7 вьфабатывает код чис-35 на границах Т„,„ в моменты времени t, ,t,, но также и в моменты времени t и t|p, t, и tp и т.д.

ла и поэтому в интервале Т в накапливающем сумматоре к числу N, прибавляется число N, пропорциональное удвоенному значению длительности этого интервала. ,40

Аналогичный процесс повторяется до момента времени t, после которого формирователь кодов множителей начинает вырабатывать коды не возрастающих более значений К. В момент време-45

ни tg выработано значение кода 5, далее , , К,2, .

Таким образом, к моменту времени t(, в накапливающий сумматор вписано число г „., -,

N, r(,.)K|Jf,,.

При отсутствии флуктуационных помех все интервалы с- равны между собой и

равны

;

где а - число сигнальных импульсов интервале 1

Поэтому

N,

П-1

(f..i:K:)

f иом + iF

С учетом числа, записанного в накапливающий сумматор в исходном состоянии, результирующее число импульсов

ZlK;

1

1

fnoM UF

Нон

О и при ЛР« f

N,

рез если ь , N,

ном. п-

iF

нвн

рез

0 и на шине 10

появ- связи суммаC ляется потенциальный перепад в с переполнением накапливающего тора.

Если , на шине 10 также появляется потенциальный перепад.

Если , на шине 10 потенциальный перепад не возникает.

Таким образом , число импульсов, которое зафиксировано накапливающим сумматором к концу измерительного интервала Т пропорционально 4F, а уровень логического сигнала на шине 10 (О или 1) определяет знак отклонения частоты.

Устройство обеспечивает повышение точности измерений при наличии флук- туационных помех за счет суммирования примыкающих временных интервалов с изменяемыми весовыми коэффициентами. Временные интервалы обрабатываются не

0

5

на границах Т„,„ в моменты времени t, ,t,, но также и в моменты времени t и t|p, t, и tp и т.д.

Устройство при N 0 позволяет измерить и длительность периода входного сигнала.

Устройство содержит всего один счетчик и один накапливающий сумматор и поэтому проще прототипа.

ФормулаизобретеНия

Устройство для измерения частотных параметров электрических сигналов, содержащее последовательно соединенные входной формирователь, первый элемент И и счетчик, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и первым входом второго элемента И, первый вход которого соединен с входом эталонной частоты, а также накапливающий сумматор, выходы разрядов которого являются выходом устройства, отличающееся

тем, что, с целью упрощения и расширения функциональных возможностей, в него введены формирователь кодов множителей и группа элементов И, при этом разрядные выходы счетчики через формирователь кодов множителей подtfiz tytif fj tg (7 tftg tjg tjf t

Редактор Т.Парфенова

Заказ 7711/46Тираж 730Подписное

ВНИИПИ 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

ключены к управляющим входам группы элементов И, объединенные импульсные входы которых подключены к выходу второго элемента И, а выходы группы элементов И соединены с разрядными входами накапливающего сумматора.

Iu3H Tj

Составитель В.Новоселов

Техред М.Ходанич Корректор Г.Решетник

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Может быть использовано для измерения периода отклонения частоты от номинального значения при наличии флуктуационных помех. Цель изобретения - з прощение устройства и расширение функциональных возможностей - достигается путем цифрового измерения отклонения частоты от номинального значения, формирования временных интервалов обратно пропорциональных измеряемой частоте, заполнения их счетными импульсаьш и вычитания полученного числа импульсов , соответствующих длительностям временных интервалов, пропорциональных периоду номинальной частоты. Устройство содержит входную шину 1. входной формирователь 2, элементы. И 3 и 6, Счетчик 4 импульсов, шину 5 эталонной частоты, формирователь 7 кодов множителей, группу элементов И 8, накапливающий сумматор 9, шину 10 выхода знака отклонения частоты, информационные выходы 11 и шину 12 выхода Конец измерения. i (Л W w &. 11, f uZ.I