Цифровой инфранизкочастотный фазометр-частотомер Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к информационно- преобразовательной и измерительной технике и может быть использов айо как по прямому .назначению, так и в системах автоматического регулирования длительно протекающими процессами, в системах ФАПЧ инфранизкочастотных генераторов, в системах контроля параметров движения объекта,в фазочувствительных вольтметрах и т.д.

Известен цифровой инфранизкочастотный фазометр-частотомер, содержащий формирователь временных интервалов, логические элементы И, ключи, генератор опорной частоты, делитель или умножители частоты, счетчики импульсов, блок управления и цифровое отсчетное устройство Ul.

Укaзaннo /Iy устройству присущи недостаточная точность и ограниченность снизу частотного диапазона входных сигналов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому явг.яется фазометр-частотомер, содержащий эталонный генератор, выход которого через управляемые вентили связан с входами сумгдарующего и вычитающего .счетчиков игетульсов, формирователь.

регистрирующее устройство, делитель частоты, включенный во входную цепь вычитающего счетчика последовательно с управляемым вентилем, выполненным на логических элементах и реверсивном счетчике, блок управления, один из входов которого связан с формирователем, другой вход - с вычитаиощим счетчиком, а выходы - с уп10равляемыми вентилями 2.

Известный фазометр-частотомер также имеет недостаточную точность измерения и ограниченность снизу частотного диапазона входных сигна15лов , обусловленные некратностью и непостоянством отношения частоты входных сигналов и тактовой частоты, а также зависимостью результата измерения и частотного диапазона от

20 значения коэффициента деления делителя частоты.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширениевниз частотного диапазона входных сигна25лов.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой инфранизкочастотный фазометр-частотомер, содержащий формирователь временных интер30валов, первый и второй элементы И, переключатель режимов работы, эталонный генератор, состоящий из после довательно соединенных кварцевого генератора и делителя частоты, блок цифрового отсчета, блок управления, первый и второй счетчики импульсов, входы которых соединены с выходами логических элементов И,а установочные входы соединены с первым и вторым вы ходами блока управления, вход -kOTOрого соединен с первым входом второго логического элемента И и подключе к второму выходу фор1 шрователя временных интервалов, входы которого соединены с входными клеммами фазометра-частотомера, первый и третий выходы формирователя временных интервалов соединены с первым входом первого логического элемента И через переключатель режимов работы, установочный которого соединен с третьим выходом блока управления, причем выходы первого счетчика импульсов соединены с входами блока цифрового счетчика, введены задатчик числа, цифровой блок деления, первый и второй управляемые делители частоты, выходы которых соединены с вторыми входами соответственно второго и первого элементов И, вход второго управляемого делителя частоты- соединен с выходом первого управляемого делителя частоты,причем вход последнего соединен с выходом эталон ного генератора, а установочные вход первого управляемого делителя частоты подключены к выходам второго счет чика импульсов и входами Делимое цифрового блока деления, выходы которого соединены с установочными вхо дами второго управляемого делителя частоты, а входы Делитель - с выходами задатчика числа, установочный вход которого подключен к третьему выходу блока управления. На чертеже приведена функциональная схема цифрового инфранизкочастот ного фазометра-частотомера. Устройство содержит формирователь 1 временных интервалов, первый 2 и второй 3 логические элементы.И, первый 4 и второй 5 счетчики импульсов, блок 6 управления, первый 7 и второй 8 управляемые делители частоты, цифровой блок 9 деления, задачик 10 числ-а, эталонный генерратор 11, состо ящий из кварцованного генератора 12 и делителя 13 частоты, переключатель 14 режимов работы, блок 15 цифрового отсчета. Входы формирователя 1 временных интервалов подключены к входным клем мам фазометра. Первый и третий выходы формирователя 1 соединены с входами переключателя 14 режимов работы выход которого подключен к первому входу первого логического элемента И 2. Второй выход форг/шрователя 1 соединен с первым входом второго логического элемента ИЗ. Выходы первого 2 и второго 3 логических элементов И подключены к входам соответственно первого 4 и второго5 счетчиков. Выходы первого счетчика 4 соединены с входами блока 15. Установочные входы счетчиков 4 и 5 подключены соответственно к первому и второму выходам блока б. Выходы второго счетчика 5 подключены к соединенным между собой входам первого управляемого делителя 7 и входам Делимое цифрового блока 9. Входы цифрового блока 9 подключены к вь1ходам задатчика 10 числа, а выходы - к установочным входам второго управляемого делителя 8. Выходы управляемых делителей 7 и 8 соединены с вторыми входами соответственно второго 3 и первого 2 логических элементов И. Вход первого управляемого делителя 7 подключен через делитель 13 частоты к выходу кварцованного генератора 12, а вход второго управляемого делителя 8 частоты соединен с выходом первого управляемого делителя 7 частоты. Установочные входы переключателя 14 режимов работы и задатчика 10 числа объединены и подключены к третьему выходу блока б управления. Устройство работает следующим образом. Инфранизкочастотные сигналы tJ(t) Um sinflt(1) U(t) Umq sinfet- x) f (2) фазовый сдвиг и частота F Q/lJi которых подлежат измерению, поступают на входы формирователя 1 временных интервалов. На его первом, втором и третьем выходах формируются прямоугольные импульсы, длительность которых пропорциональна временному сдвигу сигналов . , At kAtx kMx/, периоду utq kT k/F, a также импульс фиксированной длительности At tg (k - коэффициент пропорциональности) . В режиме измерения фазового сдвига - при положении переключателя 14, указанном на чертеже - на первый вход логического элемента И 2 поступают импульсы длительностью at с первого выхода формирсгвателя временных интервалов 1. В режиме измерения частоты - при противоположном положении автоматического переключателя - на первый вход логического блока элемента И 2 поступают импульсы длительностью Atj с третьего выхода формирователя 1. На второй вход логического элемента И -2 поступают импульсы тактовой частоты f, которая формируется следующим образом. На вход первого управляемого делителя 7 частоты с выхода эталонного генератора И поступают импульсы опорной частоты fg. Последние формируются путем деления в k kQ const число раз выходной частоты f кварцованного генератора 12 с помощью делителя 13 частоты. С помощью управляемого делителя 7 частоты осуществляется адаптивное к измерению периода деление частоты fn в N - fo сч- NT |где N - число импульсов, поступающих во второй счетчик 5 им пульсов в течение времени, определяемого длительностью At f выходных импульсов формирователя 1. Так как на счетчик 5 импульсов через логический элемент И 3 поступают в течение времени ut( счетные импульсы частотой (3), то на установочные входы управляемого делителя 7 частоты поступает код числа N-r kT-.ц. Одновременно код числа NT-поступает и на еходы Делимое цифрового блока 9 деления. На входы Делитель поступает с выхода задатчика 10 код числа Ng. При измерении фазового сдвига устанавливается Ыо Ыо ЗбО/дЧ, гдедЧ 1;0,1;0,01дискретность отсчвта результата измерения фазового сдвига,град/импульс а при измерении частоты - NO N; IOO/A, где д 1; 0,1; 0,01 и т.д. - дискретность отсчета частоты Гд/импульс (при ,01/имп. и д - 0,01 Гц/имп. .000, Nj, 10.000) . На установочный ЕХОД второго управляемого делителя 8 частоты с выхода цифрового блока 9 деления пост пает кол числа (4) Так как на вход управляемого делите ля 8 частоты поступают счетные импульсы частотой (3), то частота счетных импульсов на его выходе ста нет равной 44 fc4/N i it °ii-.; в режиме измерения фазового сдви га f а первый счетчик 4 импульсов через логический элемент И 2 поступ число импульсов, равное (N() ..е. измеряемому фазовому сдвигу в градусах. Оно индицируется с помощь блока 15 цифрового отсчета. .В режиме измерения частоты F на счетчик 4 импульсов поступает число импульсов, равное () N,t,.fc.to-N;;|f -i| - t,P. Так как to const, полагая t(,l, получим Np (Гц) . При индикации числа Np коэффициенти 100 учитывается путем переноса запятой влево на соответствующее число знаков. При ,1, например, запятая переносится влево на три знака. В предлагаемом устройстве повыше- ние точности измерения и расширение вниз частотного диапазона входных сигналов достигается за счет исключения погрешности измерения от некратности и непостоянства отношения частот входного сигнала и счетных импульсов. Формула изобретения Цифровой инфранизкочастотный фазометр-частоте мер, содержащий формирователь временных интервалов, первый и второй элементы И, переключатель режимов работы, эталонный генератор, состоящий из последовательно соединенных кварцевого генератора и делителя частоты, блок цифрового отсчета, блок управления, первый и второй счетчики импульсов, входы которых соединены с выходами элементов И, а установочные входы соединены с первым и вторым выходами блока управления, вход которого соединен с первым входом второго элемента И и вторым выходом формирователя временных интервалов, входы которого соединены с входными клеммами фазометра-частотомера, первый и третий выходы формирователя временных интервалов соединены с первым входом первого элемента И, через переключатель режимов работы, установочный вход которого соединен с третьим выходом блока управления, причем выходы первого счетчика импульсов соединены с входами блока цифрового отсчета, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения вниз частотного диапазона входных сигналов, в него введены задатчик числа, цифровой блок деления, первый и второй управляемые делители частоатл, выходы которых соединены с вторыми входами соответственно второго и первого элементов И, вход второго управляемого делителя частоты соединен с выходом первого управляемого делителя частоты, причем вход последнего соединен с выходом эталонного генератора, а устаноночные входы - с выходами второго счетчика импульсов и входами Делимое цифрового блока деления, выходы которого соединены с установочными входами второго управляемого делителя частоты, а входы Делитель - с выходами задатчика числа, установочный

вход которого подключен к третьему выходу блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 368554, кл. G 25/00, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № 189485, кл. G 01 R 25/00, 1967.