Измеритель инфранизкой частоты Советский патент 1981 года по МПК G01R23/00 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНФРАНИЗКОЙ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к цифровым час тотомерам инфранизкой частоты и может быть использовано при исследовании, наладке и иастройке автоматических систем управления и их отдельных звеньев. Известны цифровые частотомеры, работающие по принципу времяимпульсного кодирования, в которых за определенное вре мя подсчитывается число импульсов, частота следования которых равна измеряемой частоте. Эти импульсы форлшруются из напряжения измеряемой частоты. Такие частотомеры имеют широкий частотный диапазон, высокую точность и бистродействие Ll. Недостатком таких частотомеров является то, что нижний предел измеряемой частоты равен 1О Гц. Для определения частоты меньшей, чем эта необходимо измерить период колебаний и затем вычислить частоту, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является усгтройство преобразований измеряемой частоты в пропорциональное напряжение постоянного тока, где напряжение измеряемой частоты поступает на вход схемы. На время равное периоду колебаний входного напряжения, ко входу интегратора подключает ся источник напряжения. Полученное значение напряжения запоминается в элементе памяти. Имеется второй. интегратор, постоянная времени которого на порядок меньше постоянной времени первого интегратора. При сравнении напр51жеш1Й neivвого и второго интеграторов вырабатывается напр$1жеш1е, пропорциональное измеряемой частоте Г27. Недостатком известного измерителя является то, что реальное время измерения значительно больше одного периода колебаний, что недопустимо при исследовании и 1аладке автоматических систем управления большими подвижными объектами и особенно систем с переменными параметр рами время измерения резко ограничено. Цель изобретения - уменьшение времени измерения полупериода исследуемого сигнала и расширение диапазона измере- нзия в область инфранизких частот. Поставленная цель достигается тем, что в измеритель инфранизкой частоты, содержащий последовательно соединенные уси литель-ограничиТель, дифференцирующую цепь, триггер и селектор, интегратор, выход которого подключен ко входу аналоговой ячейки памяти, источник опорного напряжения, узел индикации, блок сравнения и блок управления, первый вход которого соединен с выходом триггера, дополнительно введены два селектора, делитель напряжения, и дискретный релитель напряжения, причем выход источника опорного напряжения подключен непосредственно к первому входу дискретного делителя напряжения и через делитель напряжения к одному из входов селектора, выход кото рого соединен со входом интегратора, выход дискретного делителя напряжения соединен с первым входом первого дополнительного селектора, выход которого соеди нен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выхо- ду второго дополнительного селектора, первый вход которого подключен к выходу аналоговой ячейки памяти, вторые входы дополнительных селекторов объединены и соединены со вторым входом дискретного делителя напряжения и выходом блока управления, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения. На чертеже представлена структурная схема измерителя инфранизкой частоты. Измеритель содержит усилитель-ограничитель 1, дифференцирующую цепочку 2, триггер 3, селектор 4, интегратор 5, ана логовую ячейку 6 памяти, источник 7 опорного напряжения, делитель 8 напри- жения, дискретный делитель 9 напряжения блок 10 сравнения, блок 11 управления, узел 12 индикации, дополнительные селек торы 13 и 14. Измеритель работает следующим образом. На вход усилителя-ограничителя 1 подают напряженке измеряемой частоты. Уси литель-ограничитель 1 и дифференцирующая цепочка 2 формируют положительные и отрицательные импульсы, управл5Оощие работой триггера 3. Триггер 3 формирует строб-импульс длительностью f где . - период исследуемых колебаний. На время действия строб-импульса открывается селектор 4 и через делитель 8 напряжения ко входу интегратора 5 под ключается стабильное напряжение U исто ника 7 опорного напряжения. По истечени времени Т / Д. селектор 4 закрывается, а на выходе; ;интегратора 5 формируется напряжениеi/ /, -.I ( - и о Ту 5-Т 7 1 где К и - коэффициент передачи интегратора;Кдц - коэффициент деления делителя 8. Это напряжение запоминается ячейкой 6 памяти, т.е. на выходе ячейки 6 памяти напряжение Ug равно напряжению на выходе интегратора {U Uj). С ш 1хода триггера 4 сигнал об окончании стробимпульса поступает в блок 11 управления. По этому сигналу блок 11 управления открывает селектор 13 и 14 и подает команду на дискретный делитель 9 на;пряжения, по которой начинается процесс уравновещивания. По открытых селекторах 13 и 14 на один вход блока 10 сравнения поступает напряжение Of, с выхода ячейки 6 памяти, а на другой вход - напряжение с дискретного делителя 9 напряжениягде Кддц- коэффициент деления делитетеля 9. ripj наступлении равенства U Ug блок Ю сравнения выдает сигнал в блок 11 управления. По этому сигналу блок 11 управления выдает команду на дискретный делитель 9 напряжения для прекращения процесса уравновешивания и обнуляет выходы интегратора 5 и аналоговой ячейки 6 памяти, тем самым готовит их к работе в цикле. Значение коэффициента Кдц дискретного делителя 9 напряжения в виде кода поступает на узел 12 индикации, который индицирует значение измеряемой частоты. Действительно, при наступлении равен- ства напряжений , К„ Un TX Up ААН Откуда следует, что f , х- 21сд« Если выбрать A 2, - 10 , где О, 1, 2 . fx Из последнего выражения видно, что выбором Кд ц .делителя 8 напряжения можно менять нижний предел измерения. Так, например при я О нижний продол измерения будет равен 1 Гц, а при м 1О,1 Гц и т.д. Информация об установленном Кдц поступает в узел индикации на индикатор знака порядка.

Таким образом, код, соответствующий коэффициенту деления дискретного делителя 9, соответствует коду измеряемой частоты.

Использование новых элементов, т.е. делителя напряжения, дискретного делителя напряжения и двух селекторюв, позволяет свести время измерения частоты до величины, равной полупериоду исследуемого сигнала, а также расширить диапазон измеряемых частот, нижний предел кото- рого определяется порогом вствительности интегратора и напряжением источника опорного напряжения и может составлять менее 10 Гц. Верхний предел измерения определяется ценой младшего разряаа дискретного делителя напряжения и может достигать 1ОО кГц.

Формула изобретения

Измеритель инфранизкой частоты, содержащий последовательно соединенные усилитель-ограничитель, дифференцирующую цепь, триггер и селектор, интегратор выход которого подключен ко входу аналоговой ячейки памяти, источник опорного напряжения, узел индикации, блок сравнения и блок управления, первый вход которого соединен с выходом триггера, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени измерения и рёсширения диапазона измерения в область инфракрасных частот, в него дополнительно введены два селектора, делитель иапряже ния и дискретный делитель напряжения, причем выход источника опорного напряжения подключен непосредственно к пер вому входу дискретного делителя напря жени я и через делитель напряжения к од ному из входов селектора, выход которого соедингн со входом интегратора, выход дискретного делителя напряжения соединен с первым входом первого дополнительного селектора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу второго дополнительного селектора, первый вход которого подключен к выходу аналоговой ячейки памяти, вторые входы дополнительных селекторов объединены и соединены со вторым входом дискретного делителя напряжения, и шдходом блока управления, второй вход которого подключен к выходу блока сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Заявка ФРГ № 211750О, кл. G О1 R 23/09, 1977.