Цифровой измеритель средней частоты Советский патент 1980 года по МПК G01R23/10 

1

Изобретение относится к ядерному приборостроению и может найти применение при измерении сре.дней частоты (скорости счета) случайно распределенных во времени импульсов, в частности, в медицинских приборах радиоизотопной д-иагпостики.

Известны цифровые измерители средней частоты, построенные по принци- 10 пу нормирующих счетчиков, измеряющих число импульсов за определенный интервал времени Т, называеглый интервалом усреднения, в течение которого определяется средняя частота еле- 15 дования импульсов ij .

Погрешностью устройства является то, что в пределах одного интервала усреднения средняя частота принима- . ется постоянной и теряется информа- 20 ция об изменении частоты за время одного измерения, которое для достижения заданной точности при .малых частотах может составлять десятки и даже сотни секунд. Несколько после-25 довательных измерений позволяет измерить максимальную скорость счета, однако, кратковременные изменения частоты входных сигналов будут измерены неверно или пропущены вообще. 30

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее соединенные пос.педовательно генератор стандартной частоты и распределительное устройство, счетный узел, к выходу которого подключен цифровой индикатор, ключевые устройства г связывающие выход распреде.пителя импульсов с входом вычитани.ч счетного узла, формирователь импульсов, вход которого подключен к генератору стандартной частоты, а выход через схему реверса связан с установочными входами триггеров счетного узла,входные нормализующий и ключевой каскадь, соединенные пос.педовательно, управляющий вход ключевого каскада соединен с выходом формирователя иг Шульсов, а выход с входом суммирования счетного узла 2 .

Низкая точность этого устройства связана с потерей информации из-за блокировки счетного узла на время вн11итания. Кроме того, блокировка входа счетного узла на время вычитания приводит к значительному увеличению общего времени измерения средней частоты, случайно распределенных во времени импульсов.

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия цифрового измерителя средней частоты.

Достигается это тем, что в цифровой измеритель средней частоты, содержащий основной реверсивный счетчик, выход которого подключен к индикаторному устройству, соединенные последовательно генератор стандартной частоты и распределитель импульсов, к -элементов И, первые входы которых подключены к соответствукяцкм выходам распределителя импульсов,дополнительно введены К -реверсивных счетчиков, К -элементов И основной и к-дополнительных элементов ИЛИ,причем входы сложения дополнительных реверсивных счетчиков соединены с выходами соответствующих элементов И вторые входы которых подключены к входу сложения основного реверсивного счетчика, вход вычитания которого через основной элемент ИЛИ соединен с входами вычитания дополнительных реверсивных счетчиков и выходами соответствующих дополнительных элементов И, выходы дополнительных реверсивных счетчиков через соответств5 ю щие дополнительные элементы ИЛИ подключены к первым входам дополнительных элементов И, вторые и третьи входы которых соединены.соответстаенно с выходами распределителя импульсов и выходом генератора стандартной частоты.

На чертеже представлена блок-схема цифрового измерителя средней частоты .. :

Он содержит генератор стандартной частоты 1, распределитель иктульсов 2, основной реверсивный счетчик 3 с числом разрядов п т, где п и m целые положительные числа, цифровой индикатор 4, дополнительные реверсивные счетчики 5 с числом разрядов m, двухвходовые элементы И 6, трехвходовые дополнительные элементы И 7, дополнительные элементы ИЛИ Ч, основной элемент ИЛИ 9.

Последовательность входных статистически распределенных импульсов N .непрерывно регистрируется ocHOBnufi счетчиком 3. Одновременно по мере поступления сигналов на вхольз элементов И б от распределителя импульсов 2 входные импульсы в равные интервалы времени t , задаваемые генера-гором стандартной частоты 1, регистрируются дополнительными счетгиками 5 последовательно от 1 до (к-1) включительно, где К -число дополнительных реверсивных счетчиков.

По истечении интервала времени Т (к --1) t импульс распределительного устройства поступит одновременнс на входы элементов И 6, 7, связанных сответственно с последним и первым дополнительными счетчиками 5. Если в одном из разрядов первого счетчик

5 будет записана 1, то через первый элемент ИЛИ 8 на вход первого элемента И 7 поступит разрешение и импульсы генератора 1 появятся одновременно на входах вычитания счетчика 3 и первого счетчика 5.

Процесс вычитания закончится тогда, когда во всех разрядах счетчика 5 установятся нули, при этом из числа импульсов, сосчитанных счетчиков 3, в интервал времени Т будет вычтено число импульсов, сосчитанное первым счетчиком в начальный интервал времени tg. В следующий интервал времени t первый счетчик 5 перейдет в режим суммирования, а второй - в режим вычитания и так далее. Процесс повторится после того, как в (к-1)-м счетчике 5 произойдет суммирование входных импульсов, а в к-м счетчике вычитание.

Таким образом, по истечении интервала времени Т происходит одновременное суммирование входных импульсов в счетчике 3 и последовательное вычитание числа импульсов, сосчитанных каждым счетчиком 5 в интервал времени t ц , предшествующий текущему интервалу времени t. Так как в кайэдом цикле, определяемом интервалом времени Т, в суммировании входных импульсов принимают участие к-1 счетчиков, то последний реверсивный счётчик является буферным.

В настоящем цифровом измерителе средней частоты за счет совмещения операций суммирования и вычитания сокращается общее время измерений и повышается их точность. Показания измерителя соответствуют средней частоте следования входных импульсов в данный момент времени, так как из числа импульсов, сосчитанных в текущий момент времени t, вычитается число их, сосчитанное в предыдущий интервал t, т.е. измеритель средней частоты реагирует на приращения частоты входных импульсов, которые возникают в интервал времени t « Т, Запаздывание выходных показаний измерителя средней частоты будет определяться не интервалом усреднения Т, а периодом квантования t, на который смещается интервал усреднения Т, оставаясь неизменным.

Это дает возможность у1 1еньшить статистическую погрешность, так как выбор величины интервала усреднения не влияет на запаздывание выходных показаний измерителя.

При измерении меняющейся во времени средней части статистически распределенных во времени входных импульсов будут зафиксированы все кратковременные изменения частоты в интервале t без искажения истинного значения их.

Формула изобретения

Цифровой измеритель средней частоты, содержащий основной реверсивный счетчик, выход которого подключен к цифровому индикатору, соединенные последовательно генератор стандартной частоты и распределитель импульсов, «-элементов И, первые входы которых подключены к соответствующим выходам распределителя импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, в него дополнительно введены к-реверсивных счетчиков,к -элементов И, основной и k -дополнительных элементов П.ЛИ, причем входы сложения дополнительных реверсивных счетчиков, соединены с выходами соответствующих элементов И, вторые входа которых подключены к входу сложения основного реверсивного счетчика, вход вычитания которого через основной элемент ИЛИ соединен с входами вычитания дополнительных реверсивных счетчиков и выходами соответствующих дополнительных элементов И, выходы дополнительных реверсивных счетчиков через соответствующие дополнительные элементы ИЛИ подключены к первым входам дополнительных элементов И, вторые и третьи входы которых соединены соответственно с выходами распределите0ля импульсов и выходом генератора стандартной частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5

1.Авторское свидетельство СССР № 468176, кл. G 01 R 23/00, 1974.

2.Матвеев В.В., Казанов Ю.И. Приборы для измерения ионизирующих излучений. М., Атомиздат, 1972,

0

с. 641-643.