Устройство для измерения непрерывных физических величин Советский патент 1981 года по МПК G01D5/244 

I

Изобретение относится к области техники измерения и преобразования видов информации.

Известно устройство для измерения непрерывных физических величин, содержащее генератор тактовых импульсов, элемент И, соединенный со счетчиком импульсов, реверсивный счетчик, блок сравнения, соединенный с дешифратором, накопитель импульсов, формирователи импульсов опроса и блок управления 1.

Однако известное устройство не обладает достаточно высоким бьгстродействием, так как измерение ведется путем последовательных приближений к истинному значению измеряемой физической величины, кроме того, в устройстве не предусматривается получение сигнала, пропорционального нестабильности измеряемой физической величины.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства, расширение его функциональных возможностей за счет одновременности срабать вания всех разрядов блока записи кода за счет получения сигнгша, пропорционального нестабильности измеряемой физической величины.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, злемент И, соединенный со счетчиком импульсов, формирователь, линию задержки, блок сравнения, соединенный через дешифратор с блоком индикаторов, и входной триггер, вь1ход которого подключен к элементу И, введены второй счетчик, регулируемая линия задержки, делитель частоты с переменным коэффи1Ц1ентом деления, выходной триггер иtoблок записи кода, содержащий инверторы, элементы И и триггеры, причем каждые два элемента И ощшми своими входами связаны с выходом соответствующего разряда первого счетчика, один непосредственно, другой - через

15 инвертор, а другими входами - с выходом линии задержки, выходы каждых двух элементов И соединены со входами соответствующих триггеров, выходы которых через дешифратор соединены с блоком индикаторов, причем

30 выходы триггеров, соответствующих младшим разрядам первого счетчика, дополнительно соединены со входами блока сравнения, другие входы которого подключены к разрядным выходам второго счетчика, .при этом .импульсный выход переноса второго счетчика связан с первым логическим входом Л выходного триггера, другие логические входы 3л и К которого подсоединены, соответственно, к ийвареным и прямым выходам блока сравнения, а счетный вход выходного триггера соединен со счетным входом второго счетчика и выходo I генератора тактовых импульсов, причем выход указанного генератора через делитель частоты с переменным коэффициентом деления дополнительно соединен со вторым входом элемента И, первый вход входного триггера через регулируемую линию задержки соединен с источником стартового сигнала, а другой вход - с источником стопового сигнала, который через пинию задержки дополнительно соединен с первыми входами элементов И блока записи кода и через дополнительно формирова тель - со входом установки в О первого счетчика импульсов. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы отдельных функциональных элементов. Устройство состоит из входного триггера 1, линии задержки 2, источника стартового сигнала 3, источника стопового сигнала 4, элемента И 5, делителя 6 частоты с переменным коэффициентом деления, генератора 7, первого счетчика импульсов 8, формирователя 9 и линии задержки 10, блока записи кода 11, содер жащего элементы И 12-1 :12-п, инверторы и триггеры , дешифратора 15, блока индикаторов 16, блока сравнения 17, второго счетчика 18, выходного триггера 19. Физическая величина, преобразованная во временные интервалы между стартовыми 3 и стоповыми 4 импульсами, выделяется на триггере 1 и измеряется путем заполнения времен ных интервалов импульсами высокой частоты генератора 7, количество которых при каждом изменении подсчитывается счетчиком 8. При поступлении стартового импульса 3 через линию задержки 2 на %ход триггера 1, последний устанавливается в состояние логичес кой единицы и разрешает прохождение тактовых импульсов генератора 7 через делитель 6 и элемент И 5 на счетчик 8. Такое состояние устройства соответствует режиму измерения. При поступлении стопового импульса 4 на вход триггера 1, последний устанавливается в логический ноль и запрешает прохождение тактовых импульсов на вход счетчика 8. Одновре менно стоповый импульс через линию задержки 10 приходит на первые входы элемента И 12 блока записи кода 11 и разреигает прохождение сигнала-С каждого разряда счетчика. 8 через инверторы , элементы И на триггеры , которые устанавливаются в состояния, идентичные состояниям соответствующих разрядов счетчи-, ка 8. Стоповый импульс 4 своим задним фронтом запрещает прохождение сигала на входы триггеров и поступая через формирователь 9 на входы установки в ноль счетчика 8, устанавливает его в нулевое исходное состояще. Это означает, что режим измерения закончен, информация о предыдущем измерении физической величины хранится в блоке записи кода и что процесс измерения можно начинать заново. Частота измерений при этом ограничивается требуемой чувствительностью устройства и при значении ее 1 10 может быть достигнута 10 кГц. Информация об измеряемой физической величине со счетчика 8 переписывается в блок записи кода 11с частотой измерений и через дешифратор 15 поступает на блок индикаторов 16. Если измеряемая физическая величина стабильна, то на блоке индикаторов 16 будет постоянно высвечиваться число, характеризующее данную величину. Нестабильность же измеряемой физическрй величины вызовет изменение длительностей импульсов на выходе триггера 1 и соответственно числовых значений, подсчитываемых ком 8, и может быть определена по выражениюV -.baaicZjiii, .тлп где2уу|йх- максимальное числовое значение; минимальное числовое значение. Учитывая то, что в этом случае изменять свой числовой код будут лищь младшие разрядь1 счетчика 8, для выделения кривой нестабильности измеряемой физической величины в устройство дополнительно введен второй счетчик, емкость которого значительно меньше емкости первого счетщша. .Так, например, при чувствительности устройства Ы0 емкость первого счетчика Ы.;, -100000, тогда как достаточная емкость второго счетчика Nij -1000. Выделение кривой нестабильности осуществляется следующим образом. Тактовые импульсы с частотой о и длительностью to С выхода генератора 7 поступают на счетный вход счетчика 18 емкостью NO. и синхронизируйщий вход Т триггера. 19. Срабатывание, счетчика 18 и триггера 19 происходит соответственно по передним и задним фронтам импульсов. В процессе счета на выходе переноса счетчика 18 образуется последовательность импульсов с периодом следования TO.- jS и длительностью, равной длительности тактовых импульсов to . При 5 этом, Появление импульса переноса соответствует установке счетчика 18 в нулевое исхо ное состояние и на входы блока сравнения 17 с разрядных выходов счетчика 18 поступает код числа О. Если допустить, что с блока записи кода 11 на другие входы блока 17 поступает код числа NX - О, то при переходе счетчика 18 блок 17 срабатыва ет и на ее прямом выходе S появляется сигнал 1, а на инверсном выходе s си нал О. Допустим теперь, что с блока записи кода 11 на входы блока 17 поступает код числа PS.NI( |Ч|.При появлении импульса переноса на выходе счетчика 18 сигнал на вхоДахС},3/з, триггера 19 имеет значение 1, а на входе К - значение О и триггер задним фронтом тактового импульса, поступающего на синхронизирующий вход Т, устанавливается в состояние, соответствующее сигналу 1 на выходе устройства. В процессе счета через интервал времени - в счетчике 18 устанавливает код числа N у и блок 17 сраб тывает. При этом по заднему фронту тактового импульса триггер 19 устанавливается в состояние, соответствующее сигналу О на выходе, поскольку на входах -i . PL Ф ггера 19 в данный момейт времени сигнал им ет значение О, а на входе К - значение 1. При появлении следующего импульса переноса триггер 19 опять устанавливается в состояние, соответствующее сигналу 1 на вы ходе, а через интервал времени, равный -тг-) снова возращается в исходное состояние. в результате на аналоговом выходе образуется .периодическая последовательность импуль сов с фиксированным периодом следования, -- No равным Тр - и длительностью, пропорциональной числу преобразуемого i т.е. сигнал, пропорциональный нестабильности измеряемой физической величины, который обрабатывается далее известными радиотехническими способами. Количественная оценка нестабильности в этом случае может быть произведена по выражению. у . агор где&А |, максимальный размах амплитуды кривой нестабильности; К. - коэффициент пересчета; 2с,р- среднее числовое значение (снимается визуально с блока индикаторов или получается расчетным путем, когда известна средняя составлйющая измеряемой физической величины). . Дополнительно введенная регулируемая линия задержки 2 позволяет изменять код числа NX и приближать его среднее значение к наиболее удобному числуК.. Погрешность, вносимая в измерения, при этом будет незначительна, так при чувствительности устройства 1-., изменение кода числа NX с помощью регулируемой линии задержки 2 на 500 единиц, вызовет погрещность измерения не более 1%. Для более удобного представления информации об измеряемой физической величине в устройство дополнительно введен делитель частоты с переменным коэффициентом деле1шя 6, с помощью которого регулируется чувствительность устройства. С увеличением коэффициента деления делителя чувствительность устройства уменьшается. Дополнительное введение в устройство регулируемой линии задержки 2 и делителя частоты с переменным коэффициентом деления 6 повыщает универсальность устройства и дает возможность представления информации в более удобном виде. Таким образом, предлагаемое устройство отличается повыщенным быстродействием, надежностью, универсальностью и позволяет получать информацию о среднем и мгновенном значениях измеряемой физической величины, а также непрерьшно производить как количественную, так и качественную оценку нестабильности ее мгновенных значений с диапазоном чувствительности от 10 до Формула изобретения Устройство для измерения непрерьшных физических величин, содержащее генератор тактовых импульсов, элемент И, соединенный со счетчиком импульсов, формирователь, линИю задержки, блок сравнения, соединенный через деишфратор с блоком индикаторов и входной триггер, выход которого подключен к элементу И, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей за счет, одновременности срабатьшания всех разрядов блока записи кода и за счет получения сигнала, пропорционального нестабильности измеряемой физической величины, в устройство дополнительно введены второй счетчик, регулируемая линия задержки, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, выходной триггер и блок записи кода, содержащий инверторы, элементы Ии триггеры, причем каждые два элемента И одними своими входами связаны с выходом соответствующего разряда первого счетчика, один непосредственно, другой через инвертор, а другими входами - с выходом линии задержки, выходы каждых 7 дэзос. элементов И соединены со входами соответствующих триггеров, выходы которых через дешифратор соединены с блоком индикаторов, причем выходы триггеров, соответствую щих младшим разрядам первого счетчика дополнительно соединены со входами блока (фавнення, другие входы которого подключе- ны к разрядным выходам второго счетчика, при этом импульсный выход переноса второго счетчика связан с первым логическим входом jf/f выходного триггера, другие логические входь О л и К. которого подсоединены соответственно, к инверсным и прямым выходом блока сравнения, а счетный вход выходного триггера соединен со счетным входом второго счетчика и выходом генератора тактовых импульсов, причем выход указанного . генератора через делитель частоты с переменным коэффициентом деления дополнительно соединен со вторым входом элемента И, первый вход входного триггера через регулируемую линию задержки соединен с HctoMHHKoM стартового сигнала, а другой вход - с источником стопового сигнала, который через линию задержки дополнительно соединен с первыми входами элементов И блока записи кода и через формирователь со входом установки в О первого счетчика импульсов. Источники информации, принятые во внимание Т1ри экспертизе 1- Авторское свидетельство СССР № 437967, кл. G 01 R 3/00, 1975.

С

.