Частотный датчик Советский патент 1980 года по МПК G01R23/14 

(54) ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Известен частотный датчик, содер жащий два управляемых и два неуправ ляемых генератора, подключенных соо ветствующим образом ко входам смесителей, на выходе одного из которы установлен фильтр нижних частот, а на выходе другого - полосовой фильт Недостатком данного датчика является то, что он не может быть использован для измерения средних значений изменяющихся величин при значительной амплитуде переменной составляющей (или постоянных величи с наложеннвй помехой), так как нево можно снизить смещение среднего зн чения, обусловленное нелинейностью характеристики, несмотря на линеаризацию статической ха рактеристики. Смещение среднего значения остается таким же, как у.отдельного управляемого генератора, и носит аддитивный характер, возрастая с уменьшением измеряемого параметра по гипер боле. Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к .предлагаемому изобретению является частотный датчик, содержащий два дифференциально управляемых генератора, подключенные ко входам одного смесителя, на выходе которого установлены фильтр нижних частот и полосовой фильтр, второй смеситель и неуправляемый генератор, подключенный к одному из входов второго смесителя, другой вход которого через первый полосовой фильтр связан с выходом первого смесителя, счетчик импульсов, на выходе которого установлено ключевое устройство, один из входов которого через второй полосовой фильтр и дискретный делитель частоты связан с выходом второго смесителя, а другой вход через фильтр нижних частот связан с выходом первого смесителя . Однако в данном устройстве снижается стабильность характеристики при удовлетворении условию линеаризации. Понижение стабильносгти характеристики является следствием различной относительной нестабильности начальной частоты двух симметричных управляемых генераторов, с одной стороны, и частоты неуправляемого генератора, с другой стороны.

Цель изобретения - повысить . ста- . бильность характеристики преобразования.

Это достигается тем, что в частотный датчик, содержащий два управляемых генератора, входы которых подключены к входным шинам, а выходы соединены со входами первого смесителя, один выход которого соединен со входом фильтра нижних частот, а второй - со входом первого полосового фильтра, и неуправляемый генератор, выход которого соединен с первым входом второго смесителя, выход которогб подключен к входу второго полосового фильтра, причем выходы фильтра нижних частот и второго полосового фильтра соединены со входами измерителя отношения частот, введен делитель частоты, вход которого соединен с выходом первого полосового фильтра, а выход подключен ко второму входу второго смесителя.

На чертеже показана структурная схема устройства.

Датчик состоит из управляемых измеряемой величиной генераторов 1 и 2, неуправляемого генератора 3, первого смесителя 4, полосового фильтра 5 и фильтра нижних частот б, делителя частоты 7, второго смесителя 8, полосового фильтра 9, дискретного делителя частоты 10, ключа 11.и счетчика импульсов 12. Последние три элемента образуют измеритель 13 отношения частот, в качестве которого могут быть, например, использованы промыашенный частотомер или многофункциональный специализированный частотомер ИИС.

Устройство работает следующим образом.

Под воздействием относительной измеряемой величины X частота колебаний i управляемого генератора I увеличивается, а частота ij генератора 2 уменьшается.

Выходные напряжения управляемых генераторов 1 и 2 поступают на входы смесителя 4. Полосовой фильтр 5 и фильтр, нижних частот 6 выделяют сигналы с частотами, равными соответственно сумме и разности частот управляемых генераторов, причем далее разностная частота поступает на один из входов ключа 11 и используется как заполняющая -счетчик импульсов 12 частота. Суммарная частота ij. поступает на вход дополнительного дискретного делителя частоты 7 и делится им в целое число раз п. Сигнал поделенной суммарной частоты с частотой смешивается в смесителе 8 с сигналом неуправляемого генератора 3 частотой .-K.fo (К- некоторый коэффициент, выбираемый из условия линеаризации), которая не зависит от .измеряемой величины и меняется лишь под действием дестабилизирующих факторов вместе с начальной частотой управляелялх генераторов. Разность частот ipslj-fg/n выделяется полосовым фильтром 9 и используется для формирования измерительного интервала времени Т„ п2Тр путем деления ее на коэффициент tij дискретным делителем 10 и подачи сигнала на второй вход ключа 11. Число импульсов, записанное в счетчик 12, по окончании измерительного интервала времени оказывается прямо пропорционально измеряемой величине X :

N ii±u:.x

Выражение не содержит членов, пропорциональных квадрату и кубу х .

Выражение для частоты неуправляемого генератора запишется в виДе . 2 /. (

v(-f)oИз выражения следует, что начальная частота ij, управляемых генёрато5 ров и частота 1цнеуправляемого генератора в данном случае могут быть выбраны близкими за счет соответствующего выбора коэффициента п дополнительного делителя частоты.

Это, во-первых, позволяет существенно (более,чем в 2 раза) снизить нестабильность частоты i неуправляемого (опорного) генератора, выбирая оптимальную частоту 1 ,

Во-вторых, в данном случае возможно выбрать параметры элементов идентичными для всех трех генераторов и, выполнив сикметрирование генераторов, обеспечить одинаковую их нестабильность, что позволяет в значительной степени компенсировать аддитивную и мультипликативную составляющие систематической погрешности от нестабильности частот генераторов.

Формула изобретения

Частотный- датчик, содержащий два управляемых генератора, входы которых подключены к входным шинам, а выходы соединены со входами первого смесителя, один выход которого соединен со входом фильтра нижних частот, а второй со входом первого полосового фильтра, и неуправляемый генератор, выход которого подключен ко входу второго полосового фильтра, причем выходы фильтра нижних частот и второго полосового фильтра соединены со входами измерителя отношения частот, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности характеристики преобразования, в него введен делитель частоты, вход которого соединен с выходом первого

полосового фильтра, а выход подключен ко второму входу второго смесителя.

Источгики информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР по заявке 2508502/18-21,

кл. G 01 R 23/00.

2.Авторское свидетельство СССР 434329, кл. G 01 R 23/14.