Цифровой частотомер Советский патент 1962 года по МПК G01R23/10 

Известны цифровые частотомеры, действие которых основано на иснользовании счета импульсов на эталонном отрезке времени. Недостаток известных цифровых частотомеров состоит в том, что для получения отсчета с малой погрешностью квантования на частотах звукового диапазона требуется чрезмерно большое время. Так, если внутренний образцовый генератор имеет погрешность Ю-в, то для получения отсчета с погрешностью квантования того же порядка при измерении частоты 1 Мгц необходимо затратить 1 сек, а при измерении частоты 10 кгц - 100 сек, что неприемлемо.

Отличительной особенностью предлагаемого цифрового частотомера является то, что в нем применена дополнительная интерполяционная декада, считаюшая импульсы на отрезке времени, задаваемом преобразовательным устройством. Это позволяет повысить точность измерения частоты, не требуя дополнительных затрат времени на измерение.

На фиг. 1 изображена блок-схема цепи для увеличения масштабов отрезков периодов, примыкающих к импульсам «пуск и «стоп ; на фиг. 2 - график импульсов измеряемой частоты при совпадении импульса «пуск с одним из импульсов измеряемой частоты; на фиг. 3 - график импульсов измеряемой частоты при произвольном расположении импульса «пуск по отношению к импульсам измеряемой частоты; на фиг. 4 - график заряда и разряда конденсатора.

Предлагаемый цифровой частотомер позволяет получить результат измерения с дополнительным верным знаком, не требуя для этого дополнительных затрат времени на измерение. Если начало промежутка времени, в течение которого производится счет (импульс «пуск) совпаNs 152235- 2 -

дает с одним из импульсов измеряемой частоты, то показания частотомера соответствуют числу целых периодов измеряемой частоты, уложившихся во время счета. По существу, частотомер определяет целую часть отношения времени счета к длительности периода измеряемой частоты. Остаток от деления времени счета на период равен отрез; y времени АВ, поэтому для получения точного значения измеряемой частоты достаточно к отсчитанному частотомером числу добавить дробную часть, равную отношению отрезка АВ к периоду АС. Определение этого отношения и является задачей интерполирующего устройства. Однако удобнее иметь результат интерполяции в цифровом виде для получения цифрового отсчета отношения отрезка АВ к периоду измеряемой частоты, для- чего отрезок АВ необходимо растянуть в десять раз, и в течение этого растянутого времени считать импульсы измеряемой частоты с помощью добавочной (интерполяционной) счетной декады. Полученное число и будет первым десятич}1ым знаком искомого отношения, то есть добавочным верным знаком результата. Поскольку на практике трудно осуществить селекцию последнего импульса измеряемой частоты, рекомендуется растягивать не отрезок АВ, а дополняющий его до периода отрезок ВС, а в качестве интерполяционной декады использовать вычитающий счетчик, первоначально установленный на 9.

Растяжение отрезков времени может быть выполнено, например, с помощью цепн, состоящей из конденсатора / и двух стабилизаторов тока 2 и 3, токи стабилизации которых относятся как 10:1, причем стабилизатор 3 работает непрерывно, разряжая конденсатор / и поддерживая транзистор 4 в состоянии, близком к насыщению, а стабилизатор 2 включается с помощью ключа б только на время действия входного напряжения. Конденсатор в течение растягиваемого отрезка времени t заряжается, а затем разряжается в девять раз меньшим током. Общее время запертого состояния транзистора 4 равно 10.

В общем случае произвольного располох ения импульса «пуск по отношению к импульсам измеряемой частоты интерполирующее устройство должно определять сумму отношений отрезков DE к АВ к периоду измеряемой частоты и добавлять полученное число (которое теперь находится в пределах от О до 2) к уменьшенному на единицу числу импульсов, зарегистрированному основным счетчиком частотомера. В качестве интерполяционной декады в этом случае следует использовать реверсивный счетчик. Поскольку результат интерполяции складывается из двух частей, каждая из которых имеет свою погрешность квантования, для получения более надежного результата может оказаться желательным растягивать измеряемые отрезки времени не в 10, а в 20 раз, а перед интерполяционной декадой поставить триггер, производящий пересчет на 2.

Работа интерполятора протекает следующим образом.

Импульс «пуск включает триггер, управляющий цепью растяжения отрезков времени. Триггер выключается первым приходящим импульсом (импульс Е) измеряемой частоты. Выходное напряжение этого триггера запрещает поступление импульса Е на вход основного счетчика; тем самым число импульсов, регистрируемое этим счетчиком, уменьшается на единицу. В течение растянутого в 10 (или 20) раз отрезка DE интерполяционная декада, предварительно включенная на «сложение, считает импульсы измеряемой частоты. По окончании счета декада переключается на «вычитание (предполагается, что время счета основного счетчика больще двадцати периодов). Импульс «стоп снова включает триггер, управляющий цепью растяжения отрезков

времени. В течение растянутого в 10 (или 20) раз отрезка ВС интерполяционная декада вычитает из ранее зарегистрированного числа импульсы измеряемой частоты. Если при этом вычитании на выходе декады не возникает переноса, показание основного счетчика должно быть увеличено на единицу. После окончания счета интерполяционная декада переключается на «сложение, а ее показания передаются на отсчетные и регистрирующие устройства в качестве дополнительного младшего разряда результата измерения.

Предмет изобретения

Цифровой частотомер, работающий по принципу счета импульсов на эталонном отрезке времени, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в нем установлена дополнительная интерполяционная декада, подсчитывающая импульсы измеряемой частоты на отрезке времени, задаваемом преобразователем, который использован для увеличения масштаба отрезков периодов, примыкающих к импульсам «пуск и «стоп, например, путем заряда-разряда конденсатора от двух стабилизаторов тока.

+Е

Вхо/

Выход

Время Clema

JO-i-LXL k

AB С

-Фа1.3

U

ABC

Фиг. 2