Цифровой измеритель частоты и периода электрических сигналов Советский патент 1980 года по МПК G01R23/02 

1

Изобретение относится к области электроизмерите.пьной техники и может быть кспольэовано для измерения изменяюдейся в широком динамическом диапазоне частоты, а также периода электрических сигналов с заданной погрешностью.

Известно устройство для цифрового измерения периода сигнала, содержащее счетчики импульсов эталонной частоты, с помощью которых подсчитывают разность числа заполняющих эталонных ш-лпульсов в каждом из соседних интервалов, с выдачей реэул -тата квантованием периода, когда эта разность не превышает установленной погрешности Ij .

Недостатком устройства является непостоянство относительной погрешности измерения в диапазоне частот.

Известен цифровой частотомер, содержаний четыре счетчика с соответствующигии ключами на входах, блок сравнения кодов, включенный между выходам третьего и четвертого счетчиков, делите.пь частоты и блок управления р.

Частотомер не обеспечивает постоянства погрешности в широком динамическом диапазоне, а избыточность

2

времени измерения н конце дмапл:-;оь:а не позволяет производить ; змерения с максимальны. быстродейстз11ем,

Целью изобретения яБлчется улучшение метрологических характепнст ;;.; устройства и расширение eio фуь; -:циональных Бозмокностеи .

Поставленная цель .м, что в измерителе, со,г

10 первый счетчик импульсов, торого подключен к выходу сравнения кодов, входы которого соответственно соединены с разрядь:ьг-;и выходами второго и третьего счетч :15ков импульсов, второй и третий ллючл,. информационные входы которых соединены мелоду собой и подключены к выходу генератора образцовой частоты, а выход второго ключа соелинен с

20 входом второго счетчика импульссв, делитель частоты и блок упразлен1-1Я, первый вход которого соединен с информационным входом первого ключа и подключен к источнику измеряег.юго

25 сигнала, первые три выхода блока управления соединены соответственно с управлягощими входами указанных ключей, а четвертый выход соединен с управляющим входом процессора, вы30ход третьего ключа соединен с вкодом

целителя частоты, выход которого подключен к входу третьего счетчика, выход схемы сравнения кодов соединен с вторым входом блока управления пятый выход которого подключен к входу генератора образцовой частоты.

На чертеже показана структурная схема измерителя.

Измеритель содержит генератор образцовой частоты 1, блок управления 2, ключи 3-5, делитель частоты б счетчики импульсов 7-9, схему сравнения кодов 10 и процессор 11.

Перед началом измерения все элементы измерителя устанавливаются в исходное состояние, в счетчик 8 заносят единицу, а в делителе частоты б устанавливают коэффициент деления, соответствующий требуемой точности:

К -. где сГ - Зсоданная погрешност

О

измерения. С началом первого периода измеряемой частоты блок управления 2 вьщает импульс синхронизации на зход генератора 1 и открывает ключи 3,4 и 5, вследствие чего счетчик 7 начинает подсчитывать импульсы деленной в К раз образцовой частоты, счетчик 8 импульсы образцовой частоты, а счетчик 9 - импульсы неизвестной частоты. С приходом импульса конца первого периода неизвестной чатоты блок 2 закрывает ключ 4, зафиксировав в счетчике 8 число Nj , проГхорциональное величине периода измеряемой частоты

Тх

.T,b,-,,

где А , - 1 -- /л, , Л,

погрешность квантования.

Посредством ключа 3,. делителя частоты б, счетчика 7 и схемы сравнения кодов 10 формируют временный измерительный интервал ± , на протяжении которого счетчик 9 подсчитывает импульсы измеряемой частоты

N, КТ,

m

В момент сравнения кода счетчика 7 с кодом, хранимьтл в счетчике 8, п сигналу схемы 10 блок управления 2 закрывает ключи 3 и 5 и подает управляющий сигнал на вход процессора 11. К этому времени в счетчике 9 будет находиться код

.,,

где А погрешность квантования имерительного интервсша. Процессор II по сигналу блока 2 определяет конечный результат измерения

Д,г

- л .-ЧК„ 1

N-iTo

При медленно.м измерении измеряемой частоты всегда будет вглюлияться условие

,4K(liA,),

что обеспечивает практически постоянную относительную погрешность, значение которой не превышает заданной в широком диапазоне измерения;

d c-i-.

так N

Формирование измерительного интервсша, пропорционального результату квантования первого периода.неизвестной частоты, позволяет обеспечить высокое быстродействие прибора. Значение результата квантовани Первого периода неизвестной частоты позволяет судить о величине периода, а при выполнении условия f i f характеризует величину измеренного периода с достаточно высокой точностью. Получение предварительной информации о величине периода измеряемой частоты в начале цикла измерения является важным условием эффективного использования некоторых систем автоматического управления.

Программируя алгоритм работы блока управления 2 в зависимости от поставленногр задания, с помощью прелагаемого измерителя можно также производить раздельное измерение как частоты, так и периода электрических сигналов.

Предлагаемый цифровой измеритель частоты и периода электрических сигналов по сравнению с известными обладает рядом преимуществ. Образование в измерителе новых связей позволяет применять более высокую образцовую частоту, которая практически ограничивается временем установления кода в счетчике 8. Синхронизация генератора образцовой частоты позволила повысить верхний предел измерения, который в измерителе определяется условием fn 4 fg. Синхронизация начала измерения приходом первого периода измеряемой частоты и увеличение результата квантования периода на единицу обеспечивают формирование измерительного интервала, равного или большего времени, необходимого для измерения неизвестной частоты с заданной точностью.

аюпвд ла изобретения

Цифровой измеритель частоты и периода электрических сигналов, содержащий первый счетчик импульсов, вход которого подключен к выходу ключа, блок сравнения кодов, входы которого соответственно соединены разрядным выходами второго и

третьего счетчиков импульсов, второй и третий ключи, информационные входы которых соединены между собой и подключены к выходу генератора образцовой частоты, а выход второго

ключа соединен со входом второго счетчика импульсов, делитель частоты и блок управления, первый вход которого соединен с информационным входом первого ключа и подключен к источнику измеряемого сигнала,первых три выхбда блока управления соединены соответственно с управляющими входами ключей, а четвертый выход соединен с управляющим входом процессора, отличающийся тем, что, с целью улучшения метрологических характеристик устройства и расширения его функциональных

возможностей, выход третьего ключа соединен с входом делителя частоты, выход которого подключен к входу третьего счетчика, выход схемы сравнения кодов соединен с вторым входом блока управления, пятый выход которого подключен к входу генератора образцовой частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР ; 531090, кл. G 01 R 23/00, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР № 461383, кл. G 01 R 23/10, 1973.

F

кил