Цифровой низкочастотный частотомер Советский патент 1977 года по МПК G01R23/10 

1

Устройство относится к цифровой измерительной технике и может найти применение для точного измерения сигналов низкой и инфранизкой частоты в течение одного или нескольких ее периодов.5

Известен цифровой низкочастотный частотомер, содержащий блок выделения периода соединенный через первый вентиль со входом первого счетчика, к разрядам которого подключены потенциальные входы группы 0

схем совпадения, импульсные входы которой подсоединены к разрядам второго счетчика, генератор эталонной частоты и второй вентиль р..

Недостатком является низкая точность преобразования интервала времени в число, 15 пропорциональное частоте, и, следовательно, низкая точность измерения частоты.

Цель изобретения - повышение точности измерения частоты.

Для этого в цифровой низкочастотный 20 частотомер, содержащий генератор эталонной частоты, последовательно соединенные блок выделения периода, вентиль, счетчик и группу элементов совпадения, а также второй счетчик, выходы которого соединены со 25

вторыми входами группы элементов совпадения, и второй вентиль, дополнительно введены датчик калиброванных интервалов времени, который включен между выходом блок выделения периода и первым входом второго вентиля, блок изменения частоты квантования, выход которого соединен со вторыми входами обоих вентилей, первый вход связан с выходом генератора эталонной частоты, второй вход - с вторым выходом первого счетчика, и блок вычитания частот, первым входом подключенный к выходу группы элементов совпадения, вторым входом - к выходу второго вентиля, а выходом - ко входу второго счетчика.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого частотомера.

Частотомер содержит блок 1 выделения периода измеряемой частоты, устройство 2 изменения частоты квантования, вентили 3 и 4, счетчики 5 и 6, схему 7 вычитания частот, группу 8 схем совпадения, датчик 9 калиброванных интервалов времени, генератор 10 эталонной частоты.

Частотомер работает следующим образом В исходном состоянии вентили 3 и 4 закрыты, а счетчики 5 и 6 находятся в нулевом состоянии. Измерение производится в два этапа.

На первом этапе производится квантование периода Т измеряемой частоты импульсами генератора 10. При этом блок 1 открывает вентиль 3 на время, равное Tj,

м импульсы генератора 10 через устройство 2 поступают на вентиль 3 и далее на вход счетчика 5. При поступлении первых т

каждой из схем подк.шочены к щзямому выходу одного из триггеров счетчика 5 и к Ш1версному выходу одного из триггеров счетчика 6, причем, если один из ее входов подключен к триггеру старшего разряда счетчика 5, то второй вход подключается к триггеру младшего разряда счетчика 6, и наоборот . Импульс появляется на выходе той из схем совпадения, которая подключена к находящемуся в единичном состоянии триггеру счетчика 5 и переходяшему из нулевого в единичное состояние триггеру

которые являются двухвхоповыми. Входы

ду, может изменяться в пределах N,- N и погрецшость квантования времекього интервала лежит в пределах /Nт-tn/Nm Nrj,- коэффициент пересчета первого и второго счетчиков прототипа). В предложенном устройстве в счетчике 5 записывается только разность {N.j.-Nj7j Эта разность может изменяться в пределах )J . Следовательно, число N-p может изменяться в пределах ) и погрешность квантования временного интервала TS/ изменяется в пределах (м Время преобразования Nf- N в про тотипе определяется временем переполнени третьего счетчика импульсами с выхода логической схемы ИЛИ, средняя частота следования которых равна Время преобразования равно 3 где N - коэффициент пересчета третьего счетчика Последовательность импульсов на выходе схемы ИЛИ является неравномерной . При подсчете этих импульсов возникает погрешность Д , обусловленная этой нераБиомернсстью. Поэтому интервал может бьггь peфop лиpoвaн с относительной погрешностью Д/Nz В течение времениt импульсы частоты х,-, проходят на вход второго счетчика. Следовательно, результат преобразования - Nf будет получен ЕО втором счетчике также с погрешностью . Коэффициент пересчета N-j не превьшает величины . Тогда погрешщо О преобразования N,,, Np может дос тигнзть ьеличинь Предельная погрешность измерения, опреде ляемая суммой предельных значений О, и S , может достигнуть велич1шы С- m Д|Т1 nr( + д) В устройстве время преобразования постоянно, погрешность его формирования может быть сколь угодно малой, и погрешность преобразования Nj-- Nf определяется неравномерностью следования импульсов на входе счетчика 6. Абсолютная величина погрешности от неравномерности не превышает указанной ранее величины и, следовательно Предельная погрешность устройства И д , mm Сравнение предельных значений погрешностей 5стройства показывает, что погрешность снижена вт раз. Так, при отношении /fмим Cl 3 устройстве погрешность меньше в 10 раз. Ф о р i о о р е т е н и я Цифровой низкочастотный частотомер, содержащий генератор эталонной частоты, последовательно соединенные блок выделения периода, вентиль, счетчик и группу элементов совпадения, а также второй счетчик, выходы которого соед1шень со вторыми входами группы элементов соападения, и второй вентиль, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены датчик калиброванных интервапов времени, который включен между выходом блока выделения периода и первым входом второго вентиля, блок изменения частоты квантования, выход которого соединен со вторыми входами обоих вентилей, первьгй вход связан с выходом генератора эталонной частоть, второй вход - с вторым выходом первого счетчика, и блок вычитания частот, первым входом подк.гш:зченный к выходу группы элементов совпадения, вторым входом - к выходу второго вентиля, а выходом - ко входу второго счетчика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство. СССР № 277415, М. Кл Q 01 R 23/10, от 22.О4.69 (прототип).