Цифровой частотомер Советский патент 1975 года по МПК G01R23/10 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может найти применение в информационно-измерительных системах, в системах контроля и управления для измерения частоты с высокой точностью.

Известно устройство, содержащее входной формирователь, устройство выделения одного или нескольких периодов измеряемой частоты, устройство запуска, устройство для генерации образцовых частот и временных интервалов, устройство выбора предела измерений, устройство формирования образцовых временных интервалов, устройство для деления временного интервала на пропорциональные части, счетчик и устройство индикации.

Однако такое устройство имеет невысокую точность измерения входной частоты.

Цель изобретения - повышение точности измерений при сохранении повышенного быстродействия.

Это достигается тем, что предлагаемый цифровой частотомер снабжен набором эталонных номииалов с узлом коммутации и последовательно соединенными преобразователем погрешности в напряжение, управляемым делителем напряжения, преобразователем напряжение - частота.

Выход третьего узла коммутации подключен к первому входу преобразователя погрешности в напряжение, второй вход которого

1C 1выходо;м одного из узло(в «омму тации устройства для генерации образцовых частот и временных интервалов, а второй выход-с входом схемы перезаииси, ири этом 5 второй вход смесителя подключен к выходу генератора образцовой частоты, а выход - к одному из входов счетчика высокой частоты заиолнения.

На чертеже показана блок-схема цифрово0 го частотомера.

Частотомер состоит из входного формирователя 1, устройства 2 для генерации образцовых частот и временных интервалов, образованного генератором 3 образцовой частоты, линейкой 4 декадных делителей образцовых частот, линейкой 5 декадных образцовых временных интервалов и соответственно узлов 6 и 7 коммутации, схемы 8 привязки и форМ.ирования интервалов измерения, образованной триггером 9 запуока, схемой 10 совпадения и триггером И формирования интервала измерения, устройства 12 для деления временного интервала, прапорцио.нального периоду измеряемой частоты, на иропорцио5 нальные части, образованного счетчиками 13 и 14 низкой и вьгсокой частоты заполнения, регистром 15 памяти, схемой 16 совпадения кодов, схемой 17 перезаписи, схемой 18 собирания и элементом 19 задержки, схемы 20

0 совпадения со счетчиком 21 результата,

устройства 22 индикации, устройства 23 выделения погрешности к коррекции частоты заполнения, включающего преобразователь 24 погрешности и напряжение, набор 25 эталонных номиналов с узлом 26 коммутации, управляемый делитель 27 напряжения, преобразователь 28 напряжения частоты н смеситель 29.

Частотомер ра;ботает следующим образом.

Входной сигнал, частоту которого необходимо измерять, поступает на формирователь 1, а с его выхода импульсы входного сигнала подаются одновременно на сбросовый вход линейки декадных делителей 4 и на схему 17 перезаписи, схему 18 собнрания, элемент 19 задержки и преобразователь 24 погрешности в на-пряжение. При этом по первому импульсу входной частоты происходит привязка начала Овриода (входного сигнала f вх и низкой частоты заполнения /oi путем сброса в «О линейки 4 декадных делителей, лерезапись состояния счетчика 13 в регистр 15 памяти, сброс в «О счетчика 13 н запуск преобразователя 24.

После этого происходит процесс заполнения счетчика 13 в регистр 15, сброс в «О счетчика 13 и запуск преобразователя 24. Далее счетчик 13 заполняется частотой /оь величина которой определяется состоянием узлов 6, 7 и 26, а состояние узла 26 определяет выбор эталона 25 и характер преобразования .погрешности в напряжение преобразователем 24. Каждый импульс частоты /oi из узла 6 сбрасывает и запускает преобразователь 24, одна.ко в конце периода входного сигнала, благодаря привязке начала периода входного сигнала и частоты /оь всегда наступает такое состояние, при котором второй импульс (импульс конца периода) фиксирует в преобразователе 24 величину погрешностл дискретности, которая в общем случае меньше 1//OI.

В очетчик 13 за период фиксируется число п, равное целочисленному значению отношения foi/fx остаток этого отношения (погрешность дискретности) фиксируется в виде напряжения в преобразователе 24. Тот же импульс конца периода производит перезапись состояния счетчика 13 в регистр 15 и последующий сброс этого счетчика.

PerHiCTip 15 /в у1пр.а1вляамам делителе 27 напряжения устанавливает коэффициент деления, равный числу п. Напряжение с выхода преобразователя 24 поступает на вход делителя 27 (коэффициент деления которого пропорционален периоду входного сигнала), а с выхода делителя 27 - на вход преобразователя 28 напряжение-частота.

Выходной сигнал преобразователя 28, частота которого /кор является корректирующей и пропорциональной погрешности дискретности, поступает на смеситель 29, где вычитается из высокой частоты заполнения /ог генератора 3. Таким образом, на вход очетчика 14 поступает сигнал с частотой /о2-/иорЗаполнение счетчика 14 частотой /ог - f кор происходит до сравнения состояний счетчика 14 и регистра 15, которое циклически происходит на схеме 16. Последовательность импульсов ср аанения с (выхода схемы 16 поступает на схему 18 собирания, на эту схему поступают также импульсы входной частоты. С выхода схе.мы 18 последовательность и.мульсов поступает одновременно на циклический сброс в «О счетчика 14 и на вход схемы совпадения 20. Частота повторения импульсов в этой последовательности равна входной частоте / , умноженной в /o2//oi раз. В случае появления импульса «Пуск на

входе триггера 9, он перебрасывается и подготавливает схему 20 совпадения. При совпадении па схеме 20 импульсов от генератора 3 и с выхода схемы 18 производится сброс декадных делителей формирования интервала измерения в «О и переброс триггеров 9 и 11. Триггер И открывает при этом схему 20 и начинается счет импульсов умноженной входной частоты 1счетч иком 21 до тех пор, пока па выходе коммутирующего устройства 7

не появится импульс конца интервала измерения, который возвращает триггер 11 в нулевое состояние и закрывает тем самым схему 20. Счет импульсов прекращается, и устройство 22 индикации отображает результат

измерения частоты (входного сирвала.

Таким образом, в предлагаемом частотомере уменьшается (ПОГ1рещн1асть измерения за счет устранения ее основной составляющей погрешности дискретности деления

периода входного сигнала на пропорциональные части, путем коррекции /02 частоты заполнения высокочастотного счетчика по величине этой погрешности. Это позволяет уменьшить низкую частоту заполнения /оь повысить коэффициент умножения (деления периода) входной частоты и снизить вторую составляющую общей погрешности у част Кроме того, возможно уменьшение объема счетчиков низкой и высокой частоты заполнения, а также регистра памяти, что особенно важно при измерении низких и инфранизких частот, где значение периода, а соответственно и п, значительно.

Предмет изобретения

Цифровой частотомер, содержащий входной формирователь, устройство для генерации образцовых частот и временных интервалов,

55 образованное генератором образцовой частоты, двумя линейками декадных делителей частоты с двумя узлами коммутации, сх-ему привязки и формирования интервала измерения, устройство для деления временного интервала, образованное счетчиком высокой и низкой частоты заполнения, регистром памяти, схемой совпадения, схемой перезаписи, схемой собирания и элементом задержки, а также схему совпадения со счетчиком результата и устройство индикации, отличающийся

тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен набором эталонных номиналов с третьим узлом коммутации и последовательно соединенными преобразователем погрешности измерения в напряжение, управляемым делителем напряжения, преобразователем напряжение-частота, смесителем, причем выход третьего узла коммутации подключен к первому входу преобразователя погрешности в напряжение, второй вход которого соединен с выходом одного из узлов коммутации устройства для генерации образцовых частот и временных интервалов, а второй выход - с входом схемы перезаписи, при этом второй вход смесителя подключен к выходу генератора образцовой частоты, а выход - к одному из входов счетчика высокой частоты заполнения.