ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ И ОТНОШЕНИЯ ДВУХ ЧАСТОТ Советский патент 1971 года по МПК G01R23/10 

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для повышения точности измерителей частоты и отношения двух частот.

Известный цифровой измеритель частоты и отношения двух частот, содержаш,ий входной формирователь, ключ, основной счетчик имнульсов, блок цифрового отсчета и синхронизируемое запоминаюшее устройство формирования временного измерительного интервала, образованное генератором образцовой частоты, ключами, триггерами, генератором опорной частоты, счетчиком селектора, селектором периода опорной или второй измеряемой частоты, формирователем импульса заднего фронта, схемой перезаписи кода, управляемым делителем частоты следования и переключателем, характеризуется пониженной точностью.

Предлагаемый измеритель отличается от известных тем, что он снабжен селектором периода измеряемой частоты и нониусной схемой отсчета дополнительного разряда, образованной формирователем последовательности импульсов нониусной частоты, схемой совпадения, нониусным ключом и счетчиком дополнительного разряда, вход которого подключен к выходу нониусного ключа, первый вход которого связан с первым входом схемы совпадения, а второй - с выходом схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом входного формирователя и входом селектора периода измеряемой частоты, выход которого подключен к управляющему входу формирователя последовательности импульсов нониусной частоты, запускаюшнй вход которого связан с выходом устройства формирования временного измерительного интервала, а выход- с первым входом схемы совпадения.

Кроме того, Б нем применен формирователь последовательности импульсов нониусной частоты, содержащий два ключа, девять соединенных последовательно .магнитных интегрирующих схем, записывающие обмотки которых соединены последовательно п подключены к источнику питания через иервый ключ, цепь управления которого является управляющим входом формирователя, десятую магнитую интегрирующую схему, выходная обмотка которой является выходом формирователя, а записывающая - подсоединена к источнику питания через второй ключ, цепь унравления которого является запускающим входом формирователя и соединена с входом первой магнитной интегрирующей схемы, и логическую схему «ИЛИ, входы которой связаны с выходами первых девяти магнитных интегрирующих схем, а выход - с входом десятой магТакое выполнение устройства позволяет повысить точность измерения и упростить его конструкцию. На чертенке приведена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из входного формирователя /; ключа 2; основного счетчика 3 импульсов; блока 4 цифрового отсчета; синхронизируемого запоминающего устройства 5 формирования времениого измерительиого интервала, образованного генератором 6 образцовой частоты, ключами 7 и 8, переключателем 9, триггерами 10 и 11, генератором 12 опорной частоты, счетчиком 13 селектора, селектором 14периода опорной или второй измеряемой частоты, формирователем 15 импульса задиего фронта, схемой 16 перезаписи кода коэффициента деления и уиравляемым делителем 17частоты следования имнульсов; селектора 18периода измеряемой частоты; блока 19 питаиия; ноииусиой схемы 20 отсчета дополиительиого разряда, образованной схемой 21 совнадения, нониусным ключом 22, счетчиком 23 дополнительного разряда 23 и формирователем 24 иоследовательности имиульсов нониусной частоты, содержащим ключи 25 и 26, магнитные интегрирующие схемы с транзисторными ключами 27-36 и логическую схему «ИЛИ 37. Устройство работает следующим образом. Первый импульс измеряемой частоты /,v, поступающий с выхода формирователя 1, запускает устройство 5. Вход селектора 14 подключен через переключатель 9 к выходу генератора 12 онорной частоты, а выход - к потенциальному входу ключа 7, импульсный вход которого иодключен к выходу генератора имиульсов 6 образцовой частоты. В течение периода опорной частоты Гоп импульсы образцовой частоты иоступают на вход счетчика 13 селектора. Код нериода запоминается в счетчике 13. При поступлении на схему перезаписи кода импульса с выхода формирователя 15информация из счетчика 13 переносится в дополнительном коде в делитель 17, коэффициент деления которого определяется величиной/ К„ Ко - - где /Со - коэффициент деления без предустановки;Лсч - коэффициент пересчета счетчика; Тх, - период опорной или второй измеряемой частоты; Гоб - период образцовой частоты. При Ko Nc4 Xg . °° При поступлении синхронизирующего импул-выхода формирователя ) на нервый вращает триггер 10 в исходное состояние через интервал Гзу после поступления синхронизирующего импульса зу -- об Kg : TX, , Первый импульс, поступающий на вход делителя 17, и сигнал его переполнения переводят триггер // из одного состояния в другое. Триггер // открывает на время, равное периоду опорной частоты. Топ ключ 2, через который импульсы измеряемой частоты нереходят на основной счетчик 3. За время Т„п счетчик 3 фиксирует число По имиульсов, соответствующее значению старшего разряда результата измерения. Из двух соседиих импульсов излгеряемой частоты, иришедпиих на вход селектора 18, иоследний формирует выходной импульс с длительностью, равной периоду измеряемой частоты, поступающий иа управляюии-п 1 вход формирователя 24. В момепт окопчанпя временного интервала Той устройство 5 закрывает ключ 2 и занускает форм11рователь 24, который выдает серию импульса длительностью 0,1 Тх и с периодом повторения Г,, 0,97л-, где Т и Г„ - периоды измеряемой и нониусной частот соответственно. Импульсы нониусной частоты через открытый нониусный ключ 22 поступают на счетчик 23 дополнительного разряда до тех пор, иока схема 2 совиадеипй при одновременном поступлении на ее вход двух импульсов пзмеряе лой и иоииусной частоты не закроет нопиусиый ключ 22. Число п, зафиксированное в блоке 4, равно n(no-fO,l ni}. Отсюда значение измеряемой частоты ,х,v fon- («0+0,1 til) Погрешность дискретности частотомера за счег нспользоваиия электронной нониусной схемы измерения частоты, уменьшается на порядок и составляет бп 0,1 бо, , , 1 где Оо ±погрешность дискретностн частотомера без нониуса. Время измерения ири этом увеличивается на величину, не превышающую Д7изм . Формирователь 24 выполнен на десяти магнитных интегрирующих схемах 27-36, состоящих из магинтных сердечников с прямоугольной петлей гистерезиса и траизисторных ключей. Каждый сердечник и.меет обмотки: записываюи1,ую, обратной связи, считывающую и выходную. Ключ 25 открывается по сигна.ту селектора 18 на время, равное длительности периода Т измеряемой частоты. Под воздействие.м ириложепного через ключ 25 к записывающим обмоткам иаиряжеиия питания сердечники схем

7-35 перемагничиваются из исходного состояния - Вг на величину

D п Т,

(1) ,SK

.-де -БГ - значение остаточной магнитной

индукции сердечника; сй -число витков записывающей обмотки;S - площадь поперечного сечения

сердечника;

- число последовательно соединенных записывающих обмоток. В момент окончания измерительного временного интервала Гц импульс с выхода уст)ойства 5 открывает транзисторный ключ схеvibi 27 и ключ 26, через который к записываюцей обмотке схемы 36 прикладывается напрякение питания Vn, перемагничивающее сер1ечник схемы 36 из исходного магнитного состояния -Вг. При открывании транзисторного слюча схемы 27 через обмотку считывания ;хемы 27 начинает протекать перемагничиваюций ток, возвращающий сердечник схемы 27 исходное состояние. Напряжение с обмотки братной связи поддерживает транзистор схе1ы 27 в открытом состоянии после окончания ходного запускающего импульса. При достижении насыщения сердечника напряжение на бмотке обратной связи уменьщается, и транистор закрывается напряжением смещения см. Одновременно исчезает напряжение на ;ыходной обмотке.

Длительность выходного импульса схемы 27 |пределяется из выражения BI шз S

вых -,

-п

:ли с учетом формулы (1)

40

JC1

1 -К

де соз - число витков считывающей обмотки. Соотнощение между числом витков обмоток )1 и соз выбирается таким образом, чтобы веичина Твых, определяющая период повторения мпульсов нониусной частоты, равнялась ,9Г.-с. Задний фронт продифференцированного ыходного импульса схемы 27 поступает на апуск схемы 28, работающей аналогично хеме 27. Задние фронты выходных импульов схем 27-35 поступают на диодную схему ИЛИ 37, с выхода которой снимается послеовательность из девяти импульсов нониусной астоты, следующих с периодом повторения

п Твых и,9J хДля четкой работы нониусной схемы измеения частоты необходимо обеспечить длиельность импульсов нониусной частоты, потупающих на схему 21 совпадения, равную ,1 Ту. Эту задачу рещает десятая интегрирую1ая схема формирователя 36. В промежутке ремени между двумя выходными импульсами хемы «ИЛИ 37 под воздействием напряжеия 7п, приложенного к записывающей обмотке схемы 36, ее сердечник перемагничивается из исходного магнитного состояния -Вг до величины

д - п Тп

г -

. 6

где - число витков записывающей обмотки схемы 36.

Каждый выходной импульс схемы «ИЛИ; 37 открывает транзисторный ключ схемы 36, обеспечивая перемагничивание сердечника схемы 36 вновь до исходного состояния -S, за время

В Шд . S

т -

ип

где соз - число витков считывающей обмотки схемы 36.

Соотнощение меладу числом витков обмоток и соз выбирается таким образом, чтобы обеспечить длительность выходного импульса сердечника, равную 0,1 Т.

Таким образом, с выхода формирователя 24 снимается последовательность импульсов длительностью 0,1 TX и с периодом повторения

Г„ 0,9Гг-.

Предмет изобретения

1.Цифровой измеритель частоты п отнощения двух частот, содерл ащий входной формирователь, ключ, основной счетчик импульсов, блок цифрового отсчета и синхронизируемое запоминающее устройство формирования временного измерительного интервала, образованное генератором образцовой частоты, ключами, триггерами, генератором опорной частоты, счетчиком селектора, селектором периода опорной или второй измеряемой частоты, формирователем импульса заднего фронта, схемой перезаписи кода, управляемым делителем частоты следования и переключателем, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения, он снабжен селектором периода измеряемой частоты и нониусной схемой отсчета дополнительного разряда, образованной формирователем последовательности импульсов нониусной частоты, схемой совпадения, нониусным ключом и счетчиком дополнительного разряда, вход которого подключен к выходу нонпусного ключа, первый вход которого связан с первым входом схемы совпадения, а второй - с выходом схемы совпадения, второй вход которой соединен с выходом входного формирователя н входом селектора периода измеряемой частоты, выход которого подключен к управляющему входу формирователя последовательности импульсов нониусной частоты, запускающий вход которого связап с выходом устройства формирования временного измерительного интервала, а выход - с первым входом схемы совпадения.

применен формирователь последовательности импульсов нониусной частоты, содержащий два ключа, девять соединенных последовательно .магнитных интегрирующих схем, записывающие обмотки которых соединены последовательно н подключены к источнику питания через первый ключ, цепь управления которого является управляющим входом формирователя, десятую магнитную интегрирующую схему, выходная обмотка которой является выходом формирователя, а записывающая - подсоединена к источнику питания через второй ключ, цепь управления которого является запускающим входом формирователя и соедпнена с входом первой магнитной интегрирующей схемы, п логическую схему «ИЛИ, входы которой связаны с выходами первых девяти магнитных интегрирующих схем, а выход - с входом десятой магнитной интегрирующей

схемы.