Устройство для измерения частоты. Советский патент 1981 года по МПК G01R23/00 

(54) УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ

ИзобЕ етение относится к измеритель ной технике. Известно устройство для измерения частоты синусоида.1ьного напряжения, содержащее пороговое устройство, ключ дифференцирующую и интегрирующую цепи, аналого-цифровой преобразователь и индика тор tl3 Недостатками его являются ограниченный часто.тный диапазон и малое быстродействие из-за наличия дифференцирующей и интегрирующей цепей. Известно также устройство для решения тригонометрических уровнений содержащее геневида Ч arxs i п - ратор гармонического напряжения, бло сравнения, вход которого подключается кПервому источнику сигнала, а вы ход Соединен с входом блока регистра ции, модулятор, первый вход которого подключается ко второму источнику си нала, второй вход подключен к генератору гармонического напряжения, а выход соединен со вторым входом блок сравнения, и формирователь, вход которого подключен к генератору гармонического напряжения, а выход соединен со вторым входом блока регистрации 121. Это устройство может, в частности, решать задачу оперативного измерения частоты, если в нем на входы модулятора и формирователя подавать сигнал измеряемой-частоты. Однако решение указанной задачи возможно в узком диапазоне частот. Цель изобретения - расишрение диапазона измерения частоты. Цель достигается тем, что в устройство для измерения частоты, содержащее последовательно соединенные блок сравнения и ключ, источник постоянного напряжения, подключенный к первому входу блока сравнения, формирователь, вход которого соединен с входом устройства, генератор образцовой частоты и вычислитель, введены последовательно соединенные и подключенные ко входу устройства амплитудный детектор и аналого-цифровой преобразователь, задатчик временных интервалов, причем первый входзадатчика временных интервалов соединен со вторым входом ключа и выходом формирователя, а второй его вход - с третьим входом ключа и выходом генератора образцовой частоты, выходы аналого-цифрового преобразователя, ключа и задатчика временных интервалов соединены соответственно с перЕым,вторым и третьим входами вычислителя, второй вход блока сравнения соединен со входом устройства.

Принцип измерения частоты данным устройством заключается в следующем.

В момент времени t/, равенства мгновенного значения исследуемого сигнала напряжению, задаваемому источником постоянного напряжения, справедливо соотношение

(1)

,

Vr

где MQ - напряжение источника постоянного напряжения; frr( - амплитуда входного сигнала, (.ti - измеряемая угловая частота. Из равенства (1) следует

Vo

(2)

ци - arcstn .

Преобразовав временной интервал t2, в числоимпульсный код, равенство можно записать в виде

3) где N0 - некоторое постоянное число, определяющее дискретность измерения;

N - число импульсов,пропорциональное времени t .

Соотношение (3) положено в основу работы данного устройства.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит амплитудный детектор 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, блок 3 сравнения, формирователь 4, источник 5 постоянного напряжения, ключ б, генератор 7 образцовой частоты, задатчик 8 временных интервалов, вычислитель 9, содержащий блоки 10 и. 11 деления, блок

12вычисления функции а res in, блок

13умножения.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый сигнгш одновременно поступает на входы амплитудного детектора 1, блока 3 сравнения и формировате11Я 4. В момент перехода исследуемого сигнала через нуль на выходе формирователя 4 образуется импульс, который открывает ключ 6 и включает в работу задатчик 8 временных интервалов. Импульсы с генератора 7 образцовой частоты через открытый ключ б поступает на первый вход блока 10 деления на второй вход которого поступают импульсы с выхода задатчика 8 временных интервалов.

В Момент времени t. , когда мгновенное значение входного сигнала равно пороговому уровню, задаваемому источником 5 постоянного напряжения, н выходе блока 3 сравнения формируется импульс, который закрывает ключ б прекращая тем сс1мым поступление импульсов на первый входблока 10 деления . К этому времени с выхода ключа 6 на первый вход блока 10 деления

поступает число импульсов N. Через определенное время t,-,, формируемое задатчиком 8 временных интервалов, прекращается поступление импульсов н второй вход блока 10 деления. Это Число импульсов, равное N , выбирается, исходя из дискретности измерения частоты. В результате на выходе блока 10 деления образуется первый сомножитель соотношения (3), которий поступает на первый вход блока 13 умножения.

Второй сомножитель соотношения (3 формируется следующим образом. С выхода амплитудного детектора 1 сигнал, пропорциональный амплитуде V входного сигнсша, поступает на аналого-цифровой преобразователь(АЦП)2. Выходной сигнал АЦП 2 поступает на первый вход блока 11 деления, входящего в состав вычислителя 9. На второй вход блока 11 деления заносится число импульсов Ny, соответствующее пороговому уровню Vo, и определяющее дискретность измерения Vp,

Vc.

с, выхода блока

Результат деления

V«

11 деления подается на вход блока 12 вычисления функции а resin. Таким образом, на выходе блока 12 образуется

Vm

результат а res In

представляющий

второй сомножитель выражения (3). Этот результат поступает на второй вход блока умножения 13, выходной сигнал которого соответствует искомому значению измеряемой частоты.

Предлагаемое устройство позволяет определять частоту исследуемого сигнала в широком диапазоне изменения частоты, при этом результат измерения не зависит от изменения амплитуд исследуемого сигнала.

Формула изобретения

Устройство для измерения частоты, содержащее последовательно соединенгные блок сравнения и ключ, источник постоянного напряжения, подключенный к первому входу блока сравнения, формирователь, вход которого соединен с входом устройства, генератор образцовой частоты и вычислитель, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерения частоты, в него введены последовательно соединенные и подключенные ко входу устройства амплитудный детектор и ансшого цифровой преобразователь, задатчик временных интервалов, причем первый вход залатчика временных интервалов соединен со вторым входом ключа и выходом формирователя, а второй вход задатчика временных интервалов соединен с третьим входом ключа и выходом генератора образцовой частоты, выходы

аналого-цифрового преобразователя ключа и задатчика временных интервалов соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами, вычислителя, второй вход блока сравнения соединен со входом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2,Авторское свидетельство СССР 506027,. кл. G 06 F 7/22 1973.

г