Устройство для цифрового измерения мгновенной частоты медленно меняющихся процессов Советский патент 1978 года по МПК G01R23/02 

ных электронных ключей и триггеров, также управляемых посредством упомянутого триггера при этом выход формирователя гиперболической функции через электронный ключ соединен с выходами генератора опорной частоты и устройства. Такое выполнение функциональной схемы устройства позволяет расширить возможности его использования, так как схема некритична к изменениям температуры, в меньшей степени критична к напряжению питания, проста в настройке, удобна в эксплуатации и в ней отсутствуют механические эле менты. На фиг. I приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы. Основными узлами устройства является функциональный преобразователь формирователь 2 -гиперболической функ ции и опормый генератор 3. Функциональный преобразователь 1 включает в себя триггер Тг 1, кипп-реле разряда КР и генератор пилообразного напряжения ГПН, состоящий из генератора тока ГТ, эталонной (запоминающей) емкости С и цепи р азряда эталонной емкости ЦР; формирователь 2 гиперболической функции содержит им пульсный генератор с линейной модуляционной характеристикой ИГМ, элек тронный ключ К1 и старт-стопную схе му, состоящую из триггеров Тг 2; Тг 3; Тг 4, электронных ключей К2, КЗ, К4 и диодов Д1, Д2. Устройство работает следующим об разом. На счетный вход триггера Тг 1 поступают входные импульсы напряжения и , соответствующие экстремальным значениям измеряемого процесса, (см. фиг. 1,2,а). Первый входной импульс в момент, t взводит триггер Тг 1, и на его плечах a,S устанавливаются состояния, показанные на фиг. 26, в. Перепад напряжения с пл ча д запускает кипп-реле КР .(Фиг. 2 в результате чего эталонная емкость Cj в момент tg мгновенно разряжает ся коротким выходным импульсом с кипп-реле КР, воздействующим на раз рядную цепь ЦР (фиг. 2д). Перепад напряжения, возникающий на плече О триггера Тг 1 воздействует на генер тор тока ГТ, в результате чего осуществляется заряд только что разряженной емкости Су постоянным током по линейному закону (фиг. 2 д). Кро ме запуска кипп-реле КР, перепесдом напряжения с плеча f триггера Тг I в момент t осуществляется предвари тельная ориентация триггеров Тг 2, Тг 3, Тг 4 в состояния, указанные на временных диаграммах (фиг. 2 к, л М) , Напряжение Uj. на конденсаторе воздействует на импульсного ге нератора с линейной модуляционной характеристикой ИГМ, формирующей им- пульсы, частота следования которых меняется в зависимости от напряжения на емкости С. (фиг. 2 е) . С приходом следующего (второго) входного импульса UBX триггер Тг 1 перебрасывается в момент tj в противоположное состояние (фиг. 2 а,6,в). При этом заряд емкости С прекращается и на ней устанавливается постоянное напряжение , где Uj. - напряжение на емкости Cj-j., Т - период измеряемого процесса, С; К - коэффициент пропорциональности. При этом в момент t j на выходе импульсного генератора ИГМ устанавливается постоянная частота следования импульсов (фиг. 2 е): 1,,,КТ„, где -fp - частота импульсного генератора (Гц) ; К - коэффициент пропор1Хиональности. С выхода генератора последовательность импульсов поступает на вход электронного ключа К1. Так как электронный ключ К1 открывается только положительным перепадом напряжения с плеча а триггера Тг1, то следовательно он откроется только в момент i 3 на время периода Т„ между вторым и третьим входными импульсами (фиг. 2ж). Через открытый ключ К1 импульсы с одинаковой частотой следования проходят на входы ключей К2, КЗ формирователя 2 гиперболической функции. Учитывая, что триггеры Тг2, ТгЗ, Тг4 в момент t были предварительно сориентированы перепадом напряжения с плеча J триггера Тг1 (фиг. 2 к,л,м), то ключ К2 Открыт к моменту прихода импульсов с импульсного генератор игМ; а ключ КЗ закрыт. Первый импульс в момент t j проходит через открытый ключ К2 (фиг. 2а) и перебрасывает триггер Тг2 в противоположное состояние (фиг. 2 к). При этом триггер Тг4, связанный с триггером Тг2, также перебрасывается в противоположное состояние (фиг. 2 м) и открывает ключ К4. Ключ К2 закрывается перепадом напряжения с плеча 5 триггера Тг2, а ключ КЗ открывается через диод Д1 перепадом напряжения с плеча триггера Тг2. Через открытые ключи КЗ, К4 второй импульс с импульсного генератора ИГМ в момент t поступает на вход триггера ТгЗ и перебрасывает pro (фиг. 2 л), в результате чего возвращается в устойчивое состояние триггер Тг4 (фиг. 2 м), связанный с триггером ТгЗ. При этом ключи КЗ, К4 закрываются. Таким образом, с импульсного генератора поступает толь два импульса: первый открывает, а в рой закрывает ключ К4 (фиг.2 и), т. ключ К4 открыт в промежуток времени tj 4 время, равное пер оду импульсного генератора 1 где Т - период импульсного гене ратора, - с. Из приведенного соотношения очевидно, что .между периодом импульсно го генератора и периодом измеряемого процесса имеет место обратно про порциональная (гиперболическая) зависимость. К входу электронного клю ча К4 подключен опорный генератор 3 вырабатывающий импульсы, частота сл дования которых выбирается из условия:f - f -к on - П/ЛАКС где f of,- частота опорного генератора , Гц ; f« ....---максимально возможная ча тота измеряемого процесс Импульсы с выхода опорного генератора 3 проходят через открытый ключ К4 на выход устройства только за период Т.Число этих импульсов пропорционально измеряемой частоте процесса. 3 Формула изобретения Устройство для цифрового измерения мгновенной частоты медленно меняющихся процессов, содержащее Функциональный преобразователь, формирователь гиперболической функции и опорный генератор, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения, функциональный преобразователь выполнен в виде триггера, киппреле разряда и генератора пилообразного напряжения, причем первый выход триггера подключен к первому входу генератора пилообразного напряжения, а второй выход триггера через кипп-реле разряда соединен с вторым входом генератора, при этом формирователь гиперболической функции выполнен в виде последовательно соединенных импульсного генератора электронного ключа, старт-стопной схемы и второго электронного ключа, причем выход генератора пилообразного напря жения.подключен к входу импульсного генератора, вход первого электронного ключа соединен с первым выходом триггера, второй выход которого подключен к входам с: арт-стопной схемы, а второй вход второго электронного ключа соединен с выходом опорного генератора, .:

:1ш

.L

К2 3

I

/rj

a L

гЧ

-