Устройство для измерения мгновенной частоты следования импульсов Советский патент 1982 года по МПК G01R23/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННОЙ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ШШУЛЬСОВ

1

Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для измерения мгновенной частоты процессов малой скорости.

Известно устройство аналогичного назначения, содержащее преобразователь временного интервала в напряжение, формирователь гиперболической функции и старт-стопную схему управления 1 .

Недостатком этого устройства является значительная погрешность измерения частоты из-за недостаточно высокой точности воспроизведения гиперболической функции.

Наиболее близким по технической сущцости к изобретению является устройство для измерения низкой частоты, содержащее генератор линейно ; измеряющегося напряжения, два экспоненциальных преобразователя, компаратор, делитель напряжения, источник опорного напряжения, вольтметр мгновенного значения и блок управления.

состоящий из формирователя импульсов 2.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения частоты из-за влияния предыдущего цикла измерения на результаты последующего, которое оказывается тем больше, чем больше разница длительности циклов.

Методическая ошибка измерения-10обусловлена запуском генератора линейно изменяющегося напряжения с задержкой на время разряда экспоненциальных преобразователей.

Таким образом, при изменении час15тоты входных импульсов наблюдается большая динамическая погрешность измерения.

Цель изобретения - повьшхение точности измерения частоты.

20

Эта цель достигается тем,что в устройстве, содержащем последовательно соединенные генератор линейно изменяющегося напряжения, первый экспоненци)льн1лй преобразователь и компара тор, связанный своим вторым входом через делитель напряжения с источником опорного напряжения, второй экспоненциальный преобразователь, вольт метр мгновенных значений и блок управления, при этом источник входных импульсов через блок управления соединен со вторым входом первого экспоненциаль ного преобразователя и через второй экспоненциальнь|й преобразователь - с аналоговым входом вольтметра мгновенны значений, управляющий вход которого связан с выходом компаратора, а второй вход второго зкспонвнциального преобразователя соединен с выходом источника опорного напряжения, выход компаратора связан с вторым входом блокауправления, второй выход которого соединен с входом генератора линейно изменяющегося напряжения. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства;, на фиг. 2 - его временные диаграммы; на фиг. 3 - структура блока управления; на фиг. 4 - структура экспоненциального преобразователя. Устройство содержит генератор 1 линейно изменяющегося напряжения, пе вый экспоненциальный преобразователь 2, компаратор 3, делитель 4 напряжения, источник 5 опорного напряжения, второй экспоненциальный преобразователь 6, вольтметр 7 мгновенного значения, блок 8 управления, содержащий оДновибратор 9, триггер 10. Экспонен циальные преобразователи содержат эмиттерный повторитель 11, ключ 12, экспоненциальный генератор 13. Устройство работает следующим образом. На вход блока 8 управления (фиг. 3 пос гупает очередной импульс (Т;) измеряемой частоты (фиг. 1). При этом импульс с выхода одновибратора 9 (с выхода блока 8) сбрасывает генератор 1 линейно изменяющегося напряжения (фиг. 2, момент t) и взводит тригге 10, выходной сигнал которого управля ет экспоненциального преобра зоватедя 2. В течение действия импульса управ ления, поступившего на второй вход Преобразователя 2 с первого выхода блока 8 управления (с выхода триггера 10), электроннь1й ключ 12 закрыт. Одновременно импульс управления с первого выхода блока 8 управления поступает на вход второго экспоненциального преобразователя 6 и закрывает его ключ на время своего действия. Выходное напряжение , формируемое генератором 1 линейно изменяющегося напряжения после сброса с момента t и повторяемое эмиттерным повторителем 11, входящим в состав первого экспоненциального преобразователя 2, не проходит на вход экспоненциального генератора 13 преобразователя 2 (фиг. 4). Отключенные на время действия импульса управления от зарядных напряжений генераторы первого и второго экспоненциальньпс преобразователей начинают формировать на своих выходах экспоненциально изменяющиеся напряжения соответственно .n экспб (фиг. 2). Для генератора первого экспоненциального преобразователя 2 начальное напряжение в момент t равно выходному напряжению генератора 1 линейно изменяющегося напряжения, поступившему через эмиттерный повторитель 11 и открытый до момента t электронный ключ 12, т. е. t.i. ( Г.А.Н./1 а,для экспоненциального генератора второго экспоненциального преобразователя 6 начальное напряжение в момент t равно постоянному напряжению источника 5 опорного напряжения , поступившему через открытый электронный ключ экспбt ° , Далее происходит процесс формирования экспоненциально изменяющихся напряжений и (сспб момента равенства I „ „ on экcnГ д КГ где Кл - коэффициент деления напряжения делителем 4; UQ - напряжение на выходе делителя 4 напряжения. Мгновенное значение напряжения ЭКСПб пропорционально измеряемой частоте в момент .п. Момент .2 Фиксируется KOMnajiaTopOM Ч, содерж-гпцрм, например, сравнивающее устройстве, дифференцирующую цепь и диод. При выполнении условия U с на выходе сравнивающего устройства с момента t2 до момента tj появляет ся импульс, который поступает на дифференцирующую цепь. Импульс, сфо мированный дифференцирующей цепью в момент t по заднему фронту импульс с выхода сравнивакщего устройства, имеет полярность, противоположную импульсу, сформированному дифференцирунлцей цепью в момент tn, и через диод не проходит. Выходной импульс компаратора 3 запускает вольтметр 7 мгновенных значений, который измеряет напряжение в момент t2, Иj поступая иа второй вход блока 8 управления, перебрасывает триггер 10 данного бло ка в исходное состояние (фиг. 2, tlgbtxe - Р этом импульс управления с первого выхода блока 8 управле ления исчезает, ключи 12 экспоненци альных преобразователей замыкаются, в результате чего конденсатор экс- поненциапьного генератора преобразо вателя 6 заряжается до напряжения источника 5 опорного напряжения, а конденсатор экспоненциального гене- ратора преобразователя 2 быстро заряжается до выходного, прошедшего ч рез эмиттерный повторитель 1I, напря жения генератора 1 линейно изменяющ гося напряжения и в дальнейщем повто ряет это напряжение до прихода очередного импульса измеряемой частоты (фиг. 2, Uftj,,x2). Предлагаемое устройство для измерения мгновенной частоты следования импульсов отличается от известного более высокой точностью измерения и большим быстродействием. В предлагаемом устройстве более высокая точность измерения частоты обусловлена исключением систематической ошибки ее измерения и уменьше нием нелинейности преобразования час тоты следования импульсов в напряжение. Это реализуется в результате использования для измерения частоты импульсов фактического времени между НИШ, ИСКЛЮЧИВ из него время At формирования экспоненциально изменякмцихся напряжений путем устранения запаздывания запуска генератора линейно изменяющегося напряжения на время t и производя его запуск в предлагаемом устройстве сразу после сброса в момент t в отличие от известного устройства, где запуск генератора производится в момент t. Формула изобретения . Устройство для измерения мгновенной частоты следования импульсов, содержащее последовательно соединенные генератор линейно-изменяющегося напряжения, первый экспоненциальный преобразователь и компаратор, связанный своим вторым входом через делитель напряжения с источником опорного напряжения, второй зкспоненциальный преобразователь, вольтметр мгновенных значений и блок управл ения, при этом источник входных импульсов через блок управления соединен со вторым входом первого экспоненциального преобразователя и через второй экспоненциальный преобразователь - с аналоговым входом вольтметра мгновенных значений, управляющий вход которого связан с выходом компаратора, а второй вход второго экспоненциального преобразователя соединен с выходом источника опорного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения частоты, выход компаратора связан с вторым входом блока управления, второй выход которого соединен с входом генератора линейно изменяющегося напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Утямышев Р. И. Радиотехническая аппаратура для исследования физиологических процессов. М., Энергия, 1969, с. 275-297. 2.Авторское свидетельство СССР № 619869, кл. G 01 R 23/00, 1978.

Фае, 5

Фне.