Устройство для измерения малого относительного изменения частоты Советский патент 1975 года по МПК G01R23/10 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в качестве прибора, измеряющего относительное изменение частоты одного источника сигнала или относительной разности частот двух источников сигналов.

Известно устройство для измерения отклонения частоты. Однако отмечается его сложность, ограниченность диапазона рабочих частот и малая точность измерений.

В предлагаемое устройство введен источник тока, выход которого подключен к индикаторному устройству, и частотный дробнократный калибратор, выполненный, например, на статических триггерах, дифференцирующих цепочках и диодно-ключевой схеме «ИЛИ и включенный между формирователем импульсов и преобразователем частота-ток.

Кроме того, входные диоды в статических триггерах и в диодно-ключевой схеме «ИЛИ к дифференцирующим цепочкам подключены разноименными выводами, а дифференцирующих цепочек и входов в диодно-ключевой схеме «ИЛИ на один больше, чем статических триггеров, причем дополнительная дифференцирующая цепочка соединена со входом первого триггера.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные входной формирователь импульсов

1, частотное дробно-кратное калибровочное устройство 2, преобразователь частота - ток 3, индикаторное устройство 4, со входом которого соединен выход источника тока 5. Устройство 2 выполнено на статических триггеpax 6, дифференцирующих цепочках 7, подключенных к выходам триггеров 6, дополнительной дифференцирующей цепочке 8, подключенной входом ко входу первого триггера 6 и к выходу формирователя импульсов 1, и

диодно-ключевой схеме «ИЛИ, выполненной на диодах 9 и 10 и ключах (тумблерах) 11 и 12 и подключенной к выходам цепочек 7 и 8. Индикатор 13 устройства 4 снабжен регулятором чувствительности, выполненным, например, в виде переменного щунта 14. Для снижения переменной составляющей тока через индикатор 13 он защунтирован конденсатором 15, а для предохранения от перегрузок - ограничителем тока на параллельно-встречно

включенных стабилитронах 16 и 17. Преобразователь частота - ток 3 содержит последовательно включенные одновибратор 18, ключ 19 и генератор тока 20. При калибровке и измерениях часть или все тумблеры И и 12

включены. Устройство для измерения малого относительного изменения частоты работает следующим образом. Измерение. Имиульсы входного сигнала, прошедшие формирователь 1 и устройство 2,запускают преобразователь частота - ток 3.Разность токов генератора тока 5 и преобразователя частота - ток 3 поступает на индикаторное устройство 4. При номинальной частоте входного сигнала регулировкой крутизны преобразования преобразователя чаciOTa - ток 3 устанавливается нуль на индикаторе 13, т. е. устанавливается равенство токов генератора тока 5 и преобразователя 3. Отклонение частоты входного сигнала от номинальной приводит к пропорциональному изменению тока преобразователя частота - ток 3. В результате устройство 4 зафиксирует определенную разность токов. При соответствующей градуировке и калибровке устройства в целом индикатор 13 показывает отклонение частоты от номинальной, выраженное, например, в процентах. Калибровка. Определенным включением тумблеров 11 и 12 подбирают некоторую частоту следования импульсов с частотного дробно-кратного устройства 2, которую условно принимают за единицу, и регулировкой крутизны преобразователя частота - ток 3 устанавливают индикатор 13 на нуль. Новым включением тумблеров 11 и 12 подбирают определенную частоту следования импульсов с калибратора 2, относительное отклонение которой соответствует выбранному пределу измерения или калибровочной метке на этом пределе измерения. Регулировкой сопротивления шунта 14 устанавливают индикатор 13 на калибровочную точку. На этом калибровка заканчивается. Поскольку относительное изменение частоты с калибратора 2 устанавливается с абсолютной точностью, а операции калибровки занимают очень мало времени, то для калибровки может быть использована частота источника исследуемого сигнала до подачи на него возмущающего воздействия (модулирующего сигнала и т. п.), так как и практически любой генератор переменного напряжения имеет высокую кратковременную стабильность частоты. Шести триггеров 6 в частотном дробно-кратном устройстве 2 достаточно для точной калибровки предела измерения, равного отклонению частоты на 1%. На этом пределе измерения предлагаемое устройство обнаруживает отклонение частоты, равное 0,01 % и менее. Калибровка выбранного предела измерения осуществляется на частоте, существенно отличной от частоты, отклонение которой измеряется. Единственная операция, которую потре-. буется проделать после калибровки перед измерением отклонения частоты, - это регулировка крутизны преобразования преобразователя частоты - ток 3 при номинальной частоте сигнала с целью установки индикаторного устройства 4 на нуль. В качестве индикаторного устройства могут быть использованы электронный или шлейфный осциллографы, самописцы и т. п. устройства. Входные сигналы в формирователе импульсов I превращаются в прямоугольные импульсы, поступающие на делитель частоты, выполненный на статических триггерах 6, которые запускаются положительными фронтами импульсов. Поскольку отрицательные фронты выходных импульсов формирователя 1 и всех триггеров 6 не совпадают друг с другом во времени, их можно после соответствующего дифференцирования суммировать на выходе диодно-ключевой схемы «ИЛИ и подавать на вход преобразователя частота - ток 3, выполненного, например, на последовательно включеннЫ|Х ждущих одновибраторе 18, ключе 19 и генераторе тока 20. Регулировкой длительности импульсов одновибратора 18 и величины тока генератора тока 20 можно в больших пределах изменять крутизну преобразования преобразователя частота - ток 3, что позволяет в соответствующих пределах частотного диапазона производить измерения отклонения частоты. Частотный дробно-кратный калибратор 2, используемый в режиме деления частоты дополнительно расщиряет частотный диапазон в сторону увеличения входной номинальной частоты в 2 раз, где i - число триггеров 6 в частотном дробнократном калибраторе, и в сторону уменьшения частоты - в два раза за счет суммирования входной частоты с выходными частотами триггеров 6 на выходе диодно-ключевой схемы «ИЛИ. Предмет изобретения Устройство для измерения малого относительного изменения частоты, содержащее последовательно соединенные входной формирователь импульсов, преобразователь частота - ток и индикаторное устройство, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено частотным дробно-кратным калибратором и источником тока, причем частотный дробнократный калибратор включен между выходом входного формирователя и входом преобразователя частота - ток, а выход источника тока подключен к второму входу индикаторного устройства.

I- -ГГif- 7I °

± ± В.,.од V /5 5| Т|

:f11ii- о