Частотомер Советский патент 1978 года по МПК G01R23/06 

I

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для повышения точности измерени велшшн, преобразуемых с помощью частотного датчика в частоту переменного напряжения (тока).

Известен частотомер с коммутационным способом компенсации дрейфа нуля путем периоцического подключения к датчику образцовой величины .

Недостаток известного устройства заключается в низком быстродействии.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к изобретению является частотомер, содержащий основной канал измерения частоты, образованный последовательно соединенными частотным датчиком, смесителем и фильтром нижних частот, управляемым генератором, выход которого подключен ко второму входу смесителя, и дополнительный канал коммутационного преобразования, образованный последовательно соединенными коммутатором, частотным датчиком, формирователем импульсов и

реверсивнык счетчиком, а также генератором, выходы которого соответственно подключены ко вторым входам реверсивного счетчика и коммутатора .

Недостатком такого частотомера яв- ляется низкая точность измерения вследствие дрейфа нуля. Это не позволяет полностью реализовать преимущество в быстродействии такого частотомера перед другими известными устройствами для

измерения физических величин.

Цель изобретения - повышение точности измерения величин, преобразуемых с помощью частотных датчиков в частоту перек1енного напряжения (тока).

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в частотомер, содержащий основной канал измерения частоты, образованный последовательно соединенными частотным датчиком, смесителем и фильтром нижних частот, управляемым генератором, выход которого подключен ко второму входу смесителя, и дополнительный канал коммутационного преобразования, образованный последовательно соеаиЕ1енными коммутатором, частот ным датчиком, формирователем импуль™ сов и реверсивным счетчиком, а также генератором, выхопы которого соответ ственно поцключены ко вторым вхоцам реверсивного счетчика и коммутатора, введены последовательно соединенные преобразователь частота-код, блок cpaBHemiH и цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), выход которого соединен с управляющим входом управляемого генератора основного канала из мерения частоты. Ко входу преобразователя частота-код подключен выход фильтра нижних частот основного канала измерения частоты. Второй вход блока сра нения соединен с выходом реверсивного счетчика дополнительного 1санала коммут ционного преобразования. На чертеже представлена функциональ пая электричес1сая схема частотомера. Он содержит частотный датчик 1, ком мутатор 2, смеситель 3 частоты, управляемый генератор 4, частотный датчик 5 канала дополнительного коммутационного преобразования, управляющий генератор 6, фильтр нижних частот 7, ЦАП 8, формирователь импульсов 9, преобразователь частота-код 10 (ПЧК), блок сравнения 11 кодов и реверсивный счетчик 12 импульсов. Работает частотомер следующим образом. Входной измеряемый сигнал X преобразуется частотным датчиком 1 в сиг .Х , . начальная частота частотно датчика 1 при измеряемая величина| коэффициент преобразования Полученный в результате преобразования сигнал поступает на вход смесите ля 3 частоты, на другой вход которого воздействует сигнал с выхода генератора 4, При этом частота генератора 4 выбрана равной f Q , Напряжение раз™ костной частоты F-д 5( . получаемое на выходе смесителя частоты 3, вы деляется с пок1ощьк1 фильтра нижних частот 7. Если результат преобразования содержит аддитивную составляющую погрешности преобразования А I , которая обусловлена нестабильностью f в результате внешних воздействий, либо из-за изменения внутренних свойств частотного датчика 1, то . Одновременно с этим для компенсации df входной сигнал X поступает на коммутатор 2, который управляется управляющим генератором 6 с заданной частотой Si , В первом цикле, соответствующем подключению измеряемой величины X через коммутатор 2 к датчику 5, сформированный формирователем 9 выходной сигнал датчика 5 записывается в счетчике 12 в виде числа импульсовN(), начальная частота датчика 5 при , равная ofo Af 00-; информационное изменение частоты, пропорциональное измеряемому сигналу X; длительность счета импульсов счетчика 12 в одном направлении. Во втором цикле при занулении входа датчика 5, на счетчик 12 в режиме вычитания поступает число импульсов , частота во равная f 1 f , втором цикле, равная 1 дД1 о,„ . / При медленном дрейфе и малом значении Т„ ( что практически всегда имеет место) Q io поэтому остаток . импульсов, накопленных счетчиком 12, равен ,-N2 ufx.Ta. X. Затем напряжение разностной частоты Р преобразуется преобразователем частота-код 10, В результате на выходе получаем код N. , соответствующий кодируемой величине F , который поступает на один из Входов блока сравнения кодов 11, На другой вход блока сравнения 11 подается код NQ из счетчика 12, Так как результат преобразования F содержит аддитивную составляющую попогрешности преобразования д , имеет место неравенство N NQ .В результате на выходе блока сравнения 11 получаем разностный код ош Ыо который преобразуется ЦАП 8 в напряжение ли . Величина и знак ДУ соответствуют аддитивной составляющей погрешности преобразования д4 . Полученное напряжение поступает на генератор 4, вызывая изменение его частоты fв направлении выравнивания срав ниваемых кодов. Последнее достигается благодаря тому, что полученное изменение частоты f Q либо суммируется, либо вычитается в смесителе частоты 3 с выходньтм сигналом датчика 1. При этом уменьшается величина ад- активной составляющей погрешности преобразования, обусловленной дрейфом нуля датчика 1. При этом сохраняется высокое быстродействие. Формула изобретения Частотомер, содержащий основной канал измерения частоты, образованный последовательно соединенными частотным датчиком, смесителем и фильтром нижних частот, управляемым генератором, выход которого подключен к второму входу смеситейя, и дополнительныГщ канал коммутационного преобразования, образованный последовательно соединенными коммутатором, частотным цатчиком, формирователем импульсов н реверсивным счетчиком, а также генератором, выходы которого соответственно подключены ко вторым входам реверсивного счетчика и коммутатора, отличаю - щ и и с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены последовательно соединенные преобразователь частотакод, блок сравнения и цифро-аналоговый преобразователь, выход которого соединен с управляюшим входом управляемого генератора основного канала измерения частоты, а ко входу преобразователя частота-код подключен выход фильтра нижних частот основного канала измерения частоты; второй вход блока сравнения соединен с выходом реверсивного счетчика дополнительного канала коммутационного преобразова1тая. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Скр{шник Ю. А. Коммутационные цифровые измерительные приборы, М., Энергия, 1973, с. 24. 2. Орнатский П. П. Автоматические измерения и приборы. Киев. 1971, с. 426.