Измеритель дрейфа цифровых вольтметров и цифровых счетно-импульсных частотомеров Советский патент 1976 года по МПК H03K13/02 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДРЕЙФА ЦИФРОВЫХ ВОЛЬТМЕТРОВ

И ЦИФРОВЫХ СЧЕТНО-ИМПУЛЬСНЫХ ЧАСТОТОМЕРОВ

счетчика. Прямой выход триггера соединен со вторым входом клапана, установочный вход триггера через одновибратор соединен с генератором импульсов, а нулевой вход триггера подключен к выходу конец измерения проверяемого прибора.

На чертеже приведена функциональная схема предложенного измерителя.

Измеритель дрейфа цифровых вольтметметров и цифровых счетно-импульсных час тотомеров содержит генератор образцовой частоты 1, соединенный через формирователь 2 со входом цепочки задержек 3 и одним из входов распределителя импульсов 4. Все выходы цепочки задержек 3 подклнэ чены к соответствующим входам распределителя импульсов 4. Выход распределителя импульсов 4 соединен- с соответствующим контактом переключателя режимов 5, выхоя которого подключается к jvxo.ay проке ; Рймого прибора 6, соединеЬНого с входом устройства для сраннеяия кодов {. Выходь: чоследнего соедииеяы с входами преобразователей числа импульсов в напряжение 8 I 3, гьуходы которых через пороговые эле ,к-Чть; .10 и 11, соответственко, соедине.; ;..; входами сложение и вычитание - -грсивного счэ-п-гя 12. Выход реверсив счетчика динен со входом пре чжение 13 и одним ;Чэразователя кол ьгход преобраэ эвателя is.xoaoM клапан; . код-11апряже1нр 1 тодключеЕ к входу само а 15. Генератор им пишущего БО.ПЬЛ -, л, ей к входу пуск про- пу;и)СОВ 16 ПОДК.Т: В-ряемого приборг о, через делитель час- то/ы 17 - к сбросгвым входам преобразователей числа импул: сов в напряжение 8 и 9 8 черег одновиоратор 1 8 .-к установочному входу триггера 19, нулевой вход которого соединен с выходом конец измерения про веряемого прибора 6- Прямой выьход триггера 19 соецтяен со вторым входом клапана 14, выход которого подключен к одному управляющему входу распределителя импульсов 4, другой управляющий вход которого соединен с инверсным вьLxoдoм триг гера 19. Выход преобразователя код-напря жение 13 через делитель напряжения 20 соединен со входом суммирующего устройства 21, второй вход которого подключен к источнику образцового напряжения 22, а выход - к соответствующему контакту переключателя режимов 5. Измеритель работает следующим образом. При измерении дрейфа цифровых счетно-импульсных синхронизируемых частотометров переключатель режимов 5 устанавливается в такое положение, при котором

выход распределителя импульсов 4 подключается к входу проверяемого прибора 6, т.е. частотомера.

Работа цифрового счетно-импульсного частотомера основана на подсчете числа периодов импульсов измеряемой частоты за опорный интервал времени Т , причем начало опорного интервала времени Т, синхронизировано с импульсом измеряемой частоты, а момент окончания опорного интервала времени Т , как правило, не совпадает с моментом прихода импульса измеряемой частоты. Инструментальная погрешность равна разности между реальным значением интервала Т и его номинальным значением T ,р . образцовой частоты 1 через Генератор формирователь 2 задает на зход цепочки задержек 3 стабильную последовательность коротких кмпульг:и3 с частотой следования 1 . Цепочка задержек 3 представляет собой последовательно соединенные элеминты задержки с величиной задержки каждого элемента t Ь аспредепитель импульсов 4 организован таким образом, что в исходном состоянии устройства, когда триггер 19 сброшен, на вход проверяемого прибора 6 поступают импульсы со средней точки цепочки задержек 3, задержанные на полтора периода относительно последовательности импульсов, поступающих с формирователя 2. Импульсом с генератора импульсов 16 запускаются проверяемый прибор 6 и одновибратор 18. Одновибратор 18 необходим для того, чтобы сдвинуть момент возможной коррекции имлульсов, поступающих на вход проверяемого прибора 6, относительно канала интервала времени заднему фронту импульса с одновибратора 18 триггер 19 перебрасывается в единичное состояние и открывает клапан 14, разрешая тем самым прохождение кода, записанного в реверсивном счетчике 12, на управление распределителем импульсов 4. В зависимости от кода реверсивного счетчика 12 распределитель импульсов 4 подключает на вход проверяемого прибора 6 один из выходов цепочки задержек 3, причем нулю реверсивного счетчика 12 соответствует подключение среднего выхода цепочки задержек 3. Поэтому до конца опорного интервала времени Т ка вход проверяемого прибора 6 будут поступать импульсы с одного и того же выхода цепочки задержек 3. По окончании периода Тц результат измерения в виде кода N поступит на устройство сравнения кодов 7 и сигналом конец измерения сбросится триггер 19. На второй вход устройства сравнения кодов 7 подается код N , соответствующий номинальному значению частоты f . Устройство сравнения кодов 7 вьщает импульс на своем первом выходе, если знача ние кода N с проверяемого прибора 6 бо ше кода N , и на втором выходе, если N я меньше К| . Вьщеление дрейфа осуще вляется на усредняющих элементах, которыми являются преобразователи числа импульсов в напряжение 8 и 9 совместно с пороговыми элементами 10 и 11. Время усреднения равно Т у m - где щ- коэффициент деления делители частоты 17, а частота следования импул сов генератора импульсов 16. При условии, что середина импульса ча тоты f совпадает с окончанием номинального опорного интервала времени Тц , количества кодов N i больших N и мен ших W , будут равны между собой. Если один из результатов сравнения появляется чаще, то имеет место систематический ухо момента окончания интервала Tj в какую либо сторону от Т р В течение времени усредненияТу на выходе преобразователей числа импульсов в напряжение 8 и 9 накапливается напряжение, пропорциональное количеству резуль татов сравнения Ы ЫиК1 Н-По окончании интервала времени Т ., импульсо с делителя частоты 17 преобразователи 8 и 9 сбрасываются, а пороговые элементы 10 и 11, напряжение порога срабатывания которых равно половине максимально возможного напряжения на выходе преобразователей 8 и 9, оценивают напряжение на своих входах, причем сработать может тол ко один пороговый элемент 10 или 11. Если сработает пороговый элемент 10, то импульс пройдет на вход сложение реверсивного счетчика 12, а если сработает пороговый элемент 11 - на вход вычитание. После того как реверсивный счетчик 12 изменит свое состояние, во время последующих измерений частоты проверяемым прибором 6 распределитель импульсов 4, управляемый кодом реверсивного счетчика 12, после открьшания клапана 14 будет осуществлять сдвиг последовательности им пульсов, поступающих через цепочку задержек 3, на величину одного элемента задержки t . При этом если за время f у чаше получают результат сравнения N N , то сдвиг происходит вправо от средней точ ки цепочки задержек 3, и влево - в случае более частой реализации результата N IV .Смещением момента прихода последнего импульса измеряемой частоты { кор ректируется наметившийся уход момента окончания опорного интервала измеренияТ, Смещение момента прихода последнего импульса представляет собой сигнал обратной связи в устройстве. Это смещение зависит от значения кода реверсивного счетчика 12. Преобразователь код напряжение 13. подключенный к выходу реверсивного счетчика 12, вьщает напряжение, пропорциональное значению и повторяющее форму дрейфа проверяемого прибора 6 (цифрового частотометра). Это напряжение регистрируется самопишущим вольтметром 15. При измерении дрейфа цифровых вольтметров переключатель режимов устанавливается в такое положение, при котором вход проверяамэго прибора 6, т.е. цифрового вольтметра, подключается через пэрэключзтелъ режимов 5 к выходу су;-.,л. -рующего устройства 21. На выходе источника образцового напряжения 22 устааазливается напряжение U { N +0,5) о , где N - целое число, соответствующее значению контролируемой точки диапазона измерения проверяемого прибора (цифрового вольтметра) 6, а пзкачение кванта прг-:5ора 6. Напряжение UQ соответствует границе перехода от числа N к числу N + 1 на выходе преверяемого прибора 6. Однако в реальных цифровых вольтметрах эта граница может не совпадать с указанным уровнем, а разность между ними определяет инструментальную погрешность прибора. С подключением генератора импульсов 16 к проверяемому прибору 6 (цифровому вольтметру), посл д;1чй с частотой импульсов генератора 16 будет вьщавать на устройство сравнения кодов 7 результат измерений в виде кода N -j . На второй вход устройства для сравнения кодов 7 подается код, соответствующий числу N . Устройство для сравнения кодов 7 вьщает единичный импульсный сигнал на первом своем вькоде, если значение кода N-j , поступающего с проверяемого прибора 6, больше N , а на втором - если значение кода N меньше N . Вьщеление дрейфа (низкочастотной составляющей погрешности проверяемого прибора 6) осуществляется введением усредняющих элементов, которыми являются преобразователи числа импульсов в напряжение 8 и 9 совместно с пороговыми элементами 10 и 11. Время усреднения Т определяется сотношением Т (l/f) где и - коэффииент деления делителя частоты 17, а f - астота следования импульсов генератора

импульсов 16. в течение этого времени Ту на выходах преобразователей 8 и 9 накапливаются напряжения, пропорциональные количествам результатов сравнения кодов Ni и N , соответствующих вьшолнению соотношений N N и N i N ,- соответственно. По окончании интервала времени Т., импульсом с делителя частоты 17 преобразователи 8 и 9 сбрасываются, а пороговые элементы 10 и 11, сработать из которых может только один, оценивают напряжения на своих ;входах.

При этом на вход сложение или вычкхание реверсивного счетчика 12 поступит импульс, который вызовет изменение на определенное значение напряжения на выходе преобразователя код-напряжение 13 и, следовательно, напряжения на выходе делителя напряжения 2О. Напряжение на выходе делителя напряже- 20 ния 20, подаваемое на второй вход сумми рующего устройства 21, представляет собой напряжение обратной связи в устройст ве. Форма напряжения на выходе преобразователя код-напряжение 13 и его значение, с учетом коэффициента деления делителя напряжения 20, соответствуют форме и значению дрейфа проверяемого прибора (цнфрового вольтметра) и регистрируются с помощью самопишущего вольтметра 15. Формула изобретения Измеритель дрейфа цифровых вольтметров и цифровых cчeтнo-и myльcныx частот меров, содержащий источник образцового напряжения, соединенный с суммирующим устройством, генератор импульсов, соединенный со входом пуск проверяемого прибора, выход которого подключен ко входу устройства для сравнения кодов, а выходы последнего, соединены с входами преобразователей числа импульсов в напряжение, которые через пороговые элементы соединены, соответственно, со входами сложение и вычитание реверсивного счетчика, выход которого через преобразователь коднапряжение подключен к самопишущему вольтметру и делителю напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он содержит генератор образцовой частоты, формирователь, цепочку задержек, распределитель импульсов, одновибратор, триггер, клапан и переключатель режимов, причем генератор образцовой частоты через формирователь подключен к одному из входов распределителя импульсов и ко входу цепочки задержек, выходы которой подключены к соответствующим входам распределителя импульсов, выход последнего соединен с соответствующим контактом переключателя режимов, а управляющие входы подключены, соответственно, к инверсному выходу триггера и через клапан - к выходу реверсивного счетчика, прямой выход триггера соединен со вторым входом клапана. установочный вход триггера через одновибратор соединен с генератором импульсов, а нулевой вход триггера поцапюч- н к вы- , ходу конец измерения проверяемого прибора. . . , Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: , . 1.Кончаловский В... Ю..И др. Электрические измерительные преобразователи , М., 1967 г., стр. 24, 25. 2,Авторское свидетельство СССР , №494700, G О-1 i 13/02, 15.02,73.