Устройство для цифрового измерения мгновенной частоты медленно меняющихся процессов Советский патент 1977 года по МПК G01R23/00 

Перечисленные недостатки в совокупности ограничивают возможности использования известного устройства. Несколько лучшие результаты в отношени быстродействия и точности измерений получе ны в другом известном устройстве также основанном на вышеназванном принципе и содержашем триггер, выход которого соединен с входом преобразователя время - напряжение, одновибратор, генератор опорной частоты, ключи . Однако оно довольно сложно в настройке. В частности, большие грудноеги возникают при настройке формирователягиперболической функции для получения его линейной модуляционной характеристики, обеспечения ее воспроизводимости. Серийное изготовление этого устройства связано с большой трудоемкостью. Кроме того, известное устройство не позволяет измерять мгновенную частоту каждого периода исследуемого процесса (кон троль производится через период), в результате чего имеет место потеря информации. Указанный недостаток сужает возможные области использования измерителя. Цель изобретения - повышение надежности передачи информации . Для этого предлагаемое устройство, содержашее триггер, выход которого соединен с входом преобразователя время-напряжение, одновибратор, генератор опорной частоты, ключи, снабжено вторым аналогичным преобразователем время-напряжение, вход которого подключен ко второму выходу триггера, выходы обоих преобразователей одновремен- но соединены с входами соответствуюших ключей и входами одновибратора, третий вхо которого подключен к выходам ключей, а вы ход одновибратора - к входу генератора опор ной частоты, На фиг. 1 изображена функциональная схе ма предложенного устройства для цифрового измерения мгновенной частоты медленно меняюшихся процессов; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняюшие работу устройства. Основными узлами устройства являются два идентичных преобразователя время-напряжение 1 и 2, каждый из которых выполнен в виде управляемых посредством обшего для обоих преобразователей триггера 3, генератора 4 пилообразного напряжения и кипп-реле 5 (ввиду идентичности преобразователь 2 не раскрыт), формирователь 6 гиперболической функции, состояший из двухвходовых аналоговых ключей 7, 8 и преобразователя напряжение-время, выполненног на управляемом по длительности одновибрат ре 9, и генератора 10 опорной частоты. В свою очередь, генератор 4 пилообразно го напряжения состоит из генератора тока 1 конденсатора 12 (эталонной запоминающей емкости) и цепи 13 разряда конденсатора 12(эталонной емкости). Устройство работает следуюшим образом. На входную клемму устройства, соединенную с входом управляюшего триггера 3, поступают импульсы (см. фиг. 2.а), соответствующие экстремальным значениям каждого периода исследуемого процесса. Устройство позволяет производить измерение мгновенной частоты исследуемого процесса в каждый период, при этом преобразователи 1,2 время-напряжение работают в противофазе поочередно. В частности, в рассматриваемом случае от нечетных входных импульсов срабатывает преобразователь 1, от четных - преобразователь 2. С приходом первого импульса в момент t на вход управляюшего триггер а 3 последний устанавливается в состо5шие, показанное на фиг. 26, в, т. е. на его плечах а, б устанавливаются потенциалы, соответствующие логической единице и логическому нулю соответственно. Перепад напряжения с плеча триггера 3 запускаетгенератор 11 и кипп-реле 5 (см. фиг. 2г), в результате чего конденсатор 12 в момент t. мгновенно разряжается через разрядную цепь 13путем воздействия на последнюю короткого выходного импульса с кипп-реле 5, а затем с момента времени t, начинает заряжаться по линейному закону от генератора 11, как показано на фиг. 2е. О приходом следующего, второго по счету импульса в момент - триггер 3 перебрасывается в противополойшое состояние (см. фиг. 2а, б, в). При этом заряд конденсатора 12 прекращается, и на нем устанавливается постоянное напряжение с-«Т„ где U, -напряжение на конденсаторе 12,В; Т -период исследуемого процесса, сек; J -коэффициент пропорциональности . Аналогично описанному выше, в момент времени t, происходит заряд от генератора тока 11 эталонной емкости, предварительно разряженной через цепь разряда под действием импульса с выхода кипп-реле на преобразователе 2. Работа указанных узлов преобразователя 2 ясна из временных диаграмм, показанных на фиг. 2а, в, ДJ ж. Формирователь 6 гиперболической функции работает следующим образом. Перепадом напряжения с плеч триггера 3 попеременно открываются аналоговые ключи 7, 8 (см. фиг. ) и запускается одновибратор 9 (см. фиг. 2к). Через открытые ключи напряжение с зарядившихся конденсаторов попеременно проходит на вход управляемого одновибратора 9, который формирует импульсы, длительность которых зависит от величины напряжения на указанных емкостях {см. фиг. 2к). Эта зависимость выражается соотношениемов к и ,,-, R -КТ 1 сэта(6) п где f - длительность импульса на выход преобразователя напряжение-время, формируемого одновибратором 9; К. - коэффициент пропорциональности. Таким образом, гиперболическая зависимость между периодом измеряемого процесса Tj. и длительностыо импульса t , формируе /- /- мого одновибратором 9, очевидна. Это свидетельство того, что каскад является формирователем гиперболической функции. Импульс с выхода одновибратора 9 поступает на вход генератора 4 опорной частоты и своим перед ним фронтом запускает его. Во время действия импульса одновибратора длительностью tna генератор 10 вырабатывает последова- тельность импульсов постоянной частоты t (см. фиг. 2л). Число импульсов пропорционально длительностиТ и, следовательно, про порционально мгновенной частоте исследуемого процесса. Устройство для измерения мгновенного значения частоты медленно меняющихся про- цессов отличается простотой схемного решен удобством настройки и эксплуатации. В отличие от известного, предлагаемое устройство позволило обойтись без старт-стопной схемы, легко реализуется в интегральном исполнении, что значительно повышает надежность устройства, снижает его стоимость повышает технологичность и тем самым создает благоприятные условия серийного изготовления. Возможность измерения мгновенного значения частоты каждого периода, без пропусков позволила повысить достоверность информации. Формула изобретения Устройство для цифрового измерения мгновенной частоты медленно меняюш.ихся процессов, содержашее триггер, выход которого соединен с входом преобразователя,|Время- напряжение одновибратор, генератор опорной частоты, ключи, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности передачи информации, оно снабжено вторым аналогичным преобразователем время-напряжение, вход которого подключен ко второму выходу триггера, выходы обоих преобразователей одновременно соед1шены с входами соответств тоших ключей и входами од- новибратора, третий вход которого подключен к выходам ключей, а выход одновибратора к входу генератора опорной частоты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1.Утямышев Р. И., Радиоэлектронная аппаратура для исследовання физиологических процессов издательство Энергия jM., 1969 г. стр. 275/297. 2.Авторское свидетельство СССР № 501623, М. кл GOlR 23/02,2,02.73 (прототип), I I

Триггер J

npeoSpasodi

тель 1 Триггер 5 преобразователь 2

Кипп-реле 5 преоЗразоёагпель 1

Кипл реле 5 i преодразобптельа,

3т ало иная емкостьnpeolfpasodamejib

Эталонная емкостьпреобразователь Ключ 1

Ключ Ь Одновидратор 9

(вык