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

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может использоваться для повышеиия точности измерения цифровых измерителей частоты, отношения двух частот и процентного отклонения измеряемой частоты оц номинальной, а также для расширения диапазона измеряемых ими. отношений частот.

Извест1 ый цифровой измеритель частоты, от11оше1П1я двух частот и процентного отклоиения измеряемой частоты от поминальной, содержа и Й входной формирователь, ключ, основной счетчик нмпульсов, блок цифрового отсчета, сиихроиизируемое заиомииающее устройство формирования временного нзмерительного интерва,, образованное генератором образцовой частоты, ключами, триггерами, счетчиком селектора, генератором опорпой частоты, селектором нерпода опорной или второй измеряемой пли номинальной частоты, формирователем имнульса заднего фронта, схемой церезаниси кода, управляемым делителем частоты следоваиия импульсов и переключателем, селектор периода измеряемой частоты, иоииусную схему отсчета первого дополнительного разряда, образованную формирователем последовательности импульсов нониусной частоты, схемой совнадения нониусиым ключом и счетчиком первого дополнительного разряда, характеризуется пониженной точностью измерения н узким диапазоном измеряемых отношений частот.

Предлагаемый цифровой измеритель отличается от известных тем, что он снабжен ноннусными схемами отсчета второго и последуюни1х разрядов, каждая из которых образована расширителем импульсов измеряемой частоты, формирователем последовательности нмпульсов нониуспой частоты, схемой совпадения, иониуспым ключом н счетчиком дополнительного разряда, который соединен последовательно с остальиымн счетчиками дополшггельных разрядом и счетный вход которого подключен к выходу входного формирователя через нопиусный ключ, запускающий вход которого соедипеи с выходом схемы совпадения нредыдущего разряда и запускающпм входом 4)0рмирователя последовательности импульсов поппусной частоты, а отнираюш,ий вход - с выходом схемы совпадепня, первый вход которой подсоедннен к выходу формнрователя носледовательностп импульсов ноннусной частоты, а второй вход - к выходу расширителя нмнульсов измеряемой частоты, запускаюнщй вход которого связан с выходом входного формирователя, причем запоминающий вход формирователя последовательности импульсной пониусной частоты соединен с выходом селектора нернода измеряемой частоты и с запомниаюпи М входом расширителя импульсов измеряемой частоты. Кроме того, предложенный цифровой измеритель отличается тем, что, в нем, в качестве основного счетчика импульсов, применен счетчик-регистр с предустановкой, в каждый разряд которого занесено число, равное старшему символу используемой системы счисления.

1акое выполнение устройства повышает точность измерения и расширяет диапазон измеряемых отношений частот.

Ьлок-схема устройства представлена на чертеже.

Устройство состоит из входного формирователя 1, ключа , основного счетчика д импульсов, Олока 4 цифрового отсчета, синхронизируемого запоминаюпдего устройства 6 формирования временного измерительного интервала, оОразованного генератором 6 ооразцовой частоты, ключами /, б, переключателем , триггерами W, 11, генератором J2 опорной частоты, счегчиком 13 селектора, селектором J4 периода опорной или второй измеряемой или номинальной частоты, формирователем Ю импульса заднего фронта, схемой 1б перезаписи кода коэффициента деления и управляемым делителем 1/ частоты следования импульсов, селектора is периода измеряемой частоты, нониусных схем y отсчета дополнительных разрядов (Л -номер разряда, равно 1, 2, и ...), каждая из которых ооразована расширителем 26 импульсов измеряемой часготы, формирователем 1 последовательности импульсов нопиуснои частоты, схемой совпадения 2, нониусиым ключом 2о и счетчиком дополнительного разряда, счетчика- регистра 2о и переключателя о.

Устройство раоотает следуюш,им образом.

i) измерение частоты.

Первый импульс измеряемой частоты fx, поступающий с выхода формирователя 1, запускает устройство о. иход селектора 14 подключен через переключатель У к выходу генератора 12 опорной частоты, а выход - к потенциальному входу ключа /, импульсиый вход которого подключен к выходу генератора 6 импульсов образцовой частоты. U течение периода опорной частоты 7оп имнульсы образцовой частоты поступают па вход счетчика 13 селектора. Код периода запоминается в счетчике 13. При поступлении на схему перезаписи кода импульса с выхода формирователя 15 информация из счетчика 13 переносится в дополнительном коде в делитель 17, коэффициент деления которого определяется величиной.

(

коэффициент деления без предустановки; /

коэффициент пересчета счетчика; период опорной частоты; период образцовой частоты.

При ностунлении синхронизирующего импульса с выхода формирователя / на первый вход триггера W ключ 8 открывается, импульсы с выхода генератора 6 поступают на вход делителя 17. Сигнал переполнения возвращает триггер 10 в исходное состояние через интервал Узу после поступления синхронизирующего имнульса

ТЗУ 05,

Первый импульс, иоступающий на вход делителя 17, и сигнал его переполнения переводят триггер 11 из одного состояния в другое. Триггер П открывает на время, равное периоду оиорной частоты Той, ключ 2, через который импульсы измеряемой частоты проходят на основной счетчик 3. За время 7оц счетчик 3 фиксирует число «о импульсов, соответствующее значению старшего разряда результата

измерения. Селектор 18 выделяет период Тх частоты и выдает на управляющие входы расширителя 20 импульсов и формирователей 21 2/2 импульсных последовательностей сигнал, пропорциональный значению Тх. Выданное селектором 18 значение сигнала запоминается в расширителях 20, 20 и формирователях 2Г, 21

Импульс с выхода формирователя 15, соответствующий концу временного интервала

7оп. запускает формирователь 21 импульсной последовательности первого дополнительно оцениваемого разряда измеряемой частоты и открывает ключ 23, через который в счетчик 24 начинают поступать импульсы частоты /ж.

Формирователь 21 ъ соответствии с запомненным значением Тх, выдает серию импульсов с иериодом повторения ,9 Тх- Эти импульсы поступают на нервый вход схемы совпадения 22 на второй вход которой подаются с выхода расширителя 20 импульсы частоты fx, расширенные до длительности ,1 Тх.

Один из первых девяти импульсов формирователя 21 совпадает во времени с fii расширенным импульсом частоты }х. При этом схема совпадения 22 закрывает ключ 23 и в счетчике 24 фиксируется Ч11сло Ль соответствующее значению первого дополнительного разряда измеряемой величины fxВ момент времени, когда закрывается ключ 2(31, сигнал с выхода схемы совпадения 22 открывает ключ 23- и запускает формирователь 2/ импульсной последовательности второго донолнительного разряда. Через открытый ключ 23 на счетчик 24 поступают импульсы с частотой fx, а формирователь 2Я выдает на первый вход схемы совпадения 22 серию импульсов с периодом повторения 72-0,99 Га;. На второй вход схемы совпадения

222 поступают импульсы частоты fx, расширенные расширителем 20 до длительности ,01 Тх. При совпадении во времени импульсов на входах схемы 22, последняя закрывает ключ 23, счетчик 24 фиксирует чисполнительного разряда измеряемой величины. Одновременно схема совпадения 22 открывает ключ и запускает формирователь импульсной последовательности следующего разряда и так далее.

Число, фиксируемое в блоке 4 цифрового отсчета, пропорционально значению измеряемой частоты , деленному на значение опорной частоты fon.

(«0 + 0,1 «1+0,01/12) .

/оп

2)Измерение отношения частот.

Если вместо опорной частоты используется неизвестная частота fy, то в блоке цифрового отсчета фиксируется число

(rto+0,Itti+0,01rt2)4-fy

при этом показания основного счетчика 5 определяют целую часть величины измеряемого отношения, а показания дополнительных счетчиков 24 - дробную часть. Если емкость каждого из счетчиков равна девяти, то прибор с двумя дополнительными и одним основным разрядами измеряет величины отношения двух частот в диапазоне от 9,99 до 0,01 с одинаковой абсолютной погрешностью ±0,01. При этом время измерения не превышает тридцати периодов измеряемой частоты.

3)Измерение процентного отклонения измеряемой частоты от номинальной.

При измерении процентного отклонения импульсы номинальной частоты подаются через переключатель 9 на вход селектора 14. Вместо основного счетчика 3 в схему включается счетчик-регистр 25, в котором записанное число уменьшается на единицу, что осуш,ествляется записью в разряды счетчика 3 числа, равного старшему символу используемой системы счисления, т. е. в случае десятичной системы, числа девять. В блоке 4 при измерении процентного отклонения б фиксируется число

(яп-1)+0,1 «1-1-0,.

4)Использование измерителя в схемах измерения разности фаз двух сигналов.

Если в качестве измерительного интервала времени использовать не период опорной частоты, а интервал, пропорционалыплй сдвигу фаз, и на вход формирователя У подавать колебания с частотой исследуемых снгиалов, то отсчет прибора будет иропорцнопален фазовому сдвигу в долях периода частоты исследуемых сигналов.

Предмет и з о б р е т е п и я

1. Цифровой измеритель частоты, отношения двух частот и процентного отклонения

измеряемой частоты от номинальной, содержащий входной формирователь, ключ, основной счетчик импульсов, блок цифрового отсчета, синхронизируемое запоминающее устройство формирования временного измерительиого интервала, образованное генератором образцовой частоты, ключами, триггерами, счетчиком селектора, генератором опорной частоты, селектором периода опорной или

второй измеряемой или номинальной частоты, формирователем импульса заднего фроита, схемой перезаписи кода, управляемым делителем частоты следования импульсов и переключателем, селектор периода измеряемой

частоты, нониусную схему отсчета нервого дополнительного разряда, образованную формирователем последовательности импульсов нониусной частоты, схемой совпадения, нониусным ключом и счетчиком первого дополнительного разряда, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения диапазона измеряемых отношений частот, он снабжен нониусными схемами отсчета второго и последующих разрядов, каждая из которых образована расширителем импульсов измеряемой частоты, формирователем последовательности импульсов нониусной частоты, схемой совпадения, нониусным ключом и счетчиком дополиительного разряда, который соединен последовательно с остальными счетчиками дополнительных разрядов и счетный вход которого подключен к выходу входного формирователя через нониусный ключ, запускающий вход которого соединен с выходом схемы совпадения предыдущего разряда и запускающи1М входом формирователя последовательности импульсов нониусной частоты, а отпирающий вход - с выходом схемы совпадения, первый вход которой

подсоединен к выходу формирователя последовательности импульсов иониусной частоты, а второй вход - к выходу расширителя имиульсов измеряемой частоты, запускающий вход которого связан с выходом входного

формирователя, причем заиоминающий вход формирователя последовательности импульсов ноннусиой частоты соединен с выходом селектора пернода измеряемой частоты и с заиолпшающим входом расширителя импульсов

измеряемой частоты.

2. Цифровой измеритель но и. 1, огличаю1цц11ся тем, что, с целью повышения точности измерения процеитиого отклонения нзмеряемой частоты от номинальной, в нем, в качестве основного счетчика импульсов, применен счетч11к-ре1истр с предустановкой, в каждый разряд которого занесено числе, равное старшему символу используемой системы счисления.