Устройство допускового контроля частоты Советский патент 1983 года по МПК G01R23/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДОПУСКОВОГО КОНТРОЛЯ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к автоматике и южeт быть использовано в устройствах измерительной техники.

Известно устройство допускового контроля частоты, содержащее, датчик образцовых интервалов времени, счетчик с программным управлением и анализатор 1 JОднако точность контроля измеряемых частот и разрядность счетчика этого устройства зависят от величины измеряемой и эталонной частот.

Наиболее близким к изобретению является устройство допускового контроля частоты, содержащее генератор эталонных частот, три триггера и анализатор, подключенный к выходам второго и третьего триггера 2 .

Недостатком известного устройства .является зависимость погрешности измерений от точности установки номинального значения частоты, соответствующей нижней границе допуска far-j и верхней границе допуска faTj э также сложность измерения частот f и 9то ПР измерении сигналов низких и инфранизких частот, имеющих незначительную нестабильность частоты.

Например, при измерении частоты 1 кГц, имеющей относительную нестабильность df/f 10 необходимо установить значение граничных частот: f9Ti 999,9+0,01 Гц; fjr-lOOO, 40,01 Гц, где допуск составляет 0,01 Гц.

Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение диапазона измеряемых частот.

Поставленная цель достигается

10 тем, что в устройство допускового контроля частоты, содержащее входные измерительную и эталонную шины, анализатор и три триггера, причем выход первого триггера соединен с 0-входом

15 второго триггера, выходы второго и третьего триггеров соединены соответственно с первым и вторым входами анализатора, введены два делителя частоты, два блока нормирования сиг20налов и четвертый триггер, при этом вход первого делителя частоты соединен с входной измерительной шиной устройства, входная эталонная шина устройства соединена с входом второ25го делителя и с первыми входами первого и второго блоков нормирования сигналов, вторые входы которых соединены соответственно с выходг1ми первого и второго делителей частоты,пря30 мне выходы первого и второго блоков нормирования сигналов соединены соот ветственно с С-входами первого, второго и третьего, четвертого триггеров, а инверсные выходы первого и второго блоков нормирования частоты соединены соответственно с В-входами третьего, четвертого и первого, втО рого триггеров, 0-вход первого триг% гера соединен с О-входом четвертого триггера и с шиной логической 1, прямые выходы первого и четвертого триггеров соединены соответственно с О-входами второго и четвертого триггеров. На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 .пример выполнения блока нормирования сигналов; на фиг.3-5 - временные диаграммы работы четырех триггеров соответственно при измерении сигналов f} f,,-,.+ л f (1 ) ; f,,. -uf fV f,r лf (2); (3) Устройство содержит измерительную и эталонную входные шины 1 и 2 для подключения источников измеряемой и эталонных частот первого и второго делителей 3-1, 3-2 частоты, подключенных к первому и второму блокам 44-2 нормирования сигналов, первый, второй, третий и четвертый триггеры 5-1, 5-2, 5-3 и 5-4, анализатор б, состоящий из первого, второго и третьего указателей 7-9 допусков частоты и элемента И 10, блок 4 нормирования сигналов, состоящий из блока 11 синхронизации, первый и. второй входы 12 и 13 которого соединены соответственно с входной эталонной, шиной 2 и выходом делителя 3 частоты, а прямой и инверсный выходы 14 и 15 блока 4 соединены с С и R-входами первбго, второго, третьего и четвертого триггеров 5-1, 5-2, 5-3, 5-4. Устройство работает следующим образом. Перед началом работы первый, второй, третий и четвертый триггеры 5-1 , 5-3, 5-4 устанавливаются в однозначное состояние (шина установки на фиг.1 не показана). Сигналы измеряемой и эталонных частот.преобразуются первым и вторым делителями 3-1, 3-2 частоты, первым и вторым блоками 4-1, 4-2 нормиро1вания сигналов в импульсные последойательности, имеющие длительность импульсов t и длительность периодов соответственно il/fg-f- п. где п - коэффициент деления fjc и fgr измеряемая и эталонная час готы (фиг.3-5), Величины 1и , х связаны соотношением ./n ufjf/f ,где &f отклонение измеряемой частоты от номинального значения. Длительность .импульсов tj, как следует из работы блока 4 (фиг.2), определяющаяся периодом эталонного сигнала, равна l/fg-f . При этом скваж ность импульсов прямого и инверсного выходов 14 и 15 первого и второго блоков 4-1, 4-2 определяется коэффициентом деления п первого и второго делителей 3-1 и 3-2. Основной и инверсный сигналы f и fy первого блока 4-1, основной и инверсный сигналы f 3 и f второго блока 4-2 поступают на С и R-входы первого, второго, третьего и четвертого триггеров 5-1, 5-2, 5-3 и 5-4. Сравнение измеряемой f и эталонной fg частот осуществляется первым, вторым, третьим и четвертым триггерами 5-1, 5-2, 5-3, 5-4. При этом возможны три случая. Первый-случай: fj( af , т.е. измеряемая частота превышает верхнюю границу допуска zs:f. В этом случае на каждый период обнуляющих сигналов э-|- первого и второго триггера 5-1, 5-2 приходится два синхронизирующих сигнала fj( и на выходе второго триггера 5-2 появляется импульс, который регистрируется первым указателем 7 допуска (фиг.З). Второй случай: fgr -i fx , т.е. измеряемая частота находится в. пределах допуска Af. В этом случае соотношение между обнуляющими fj; и fjr и синхронизирующими fx и f 3-f сигналами первого, второго, третьего и четвертого триггеров 5-1, 5-2, 5-3, 5-4 таково, что на один синхронизирующий импульс приходится один обнуляющий импульс, при этом на выходах второго и третьего триггера 5-2 и 5-3 одинаковый уровень сигналов (логический О), срабатывает элемент 10 И и второй указатель 8 регистрирует значение измеряемого сигнала в пределах допуска (фиг.4). Третий олучай: т.е. измеряемая частота- выходит,за границу нижнего допуска uf, В этом случае на каждый период обнуляющих сигналов fх второго и третьего триггеров 5-2, 5-3 приходится два синхронизирующих импульса сигнала fgr и на выходе третьего триггера 5-3 появляется импульс, который регистрируется третьим указателем 9 допуска (фиг.5). Таким образом, если разница частот -Образцового и измеряемого сигналов по модулю /l/fgr x/ такова, что ;Г1ри вычитании длительности периодов |1реобразованных сигналов полученный результат соответствует выражению вида ll/f -l/f/ I tM, то возможно срабатывание триггеров 5-1 и или 5-3 и 5-4, т.е. допуск на номинальное значение частоты определяется длительностью импульсов преобразованных сигналов.

В предлагаемом устройстве погрешность измерений зависит только от частоты сигналов эталонного) генератора, поскольку длительность импульсов и эт определяется длительностью периодов сигналов эталонного источника fyf i Кроме того, измерения- проиэ-. цедятся на пониженных частотах, чем. нижр частота f и относительно номинальной частоты f , тем выше разрешающие свойства устройства: снимаются ограничения по нижнему пределу измерения относительной погрешности

,f3rПутем .изменения коэффициента деления п можно обеспечить измерение нестабильности частоты любых прецизионных генераторов.

Введение двух делителей частоты, двух блоков нормирования сигналов, четвертого триггера и соединение их с остальными блоками устройства- позволяет повысить точность измерений и расширить диапазон измеряемых частот так как вновь введенные блоки позволяют преобразовать образцовый и измеряемые сигналы в последовательность импульсов с нормированной длительностью и сравнить между собой длительности периодов преобразованных сигналов с точностью до длительности импульса. Форг ла изобретения Устройство допускового контроля частоты, содержащее входные измерительную и эталонную шины, анализатор и три триггера, причём выход первого триггера соединен с D-входом второго

триггера, выходы второго и третьего триггеров соединены соответственно с первым л вторым вxoдa чй анализатора, отличающееся тем, что, .с целью повышения точности измерения

и раслиирения диапазона измеряемых частот, введены два делителя частоты, два блока нормирования сигналов и четвертый триггер, при этом вход первого делителя частоты соединен с

входной измерительной шиной устройства, входная эталонная шина устройства соединена с входом второго делителя частоты и с первыми входами первого и второго блоков нормироаания сигналов, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго делителей частоты, прямые выходы первого и второго блоков нормирования сигналов соединены

соответственно с G-входами первого, второго и третьего, четвертого триг-, геров, а инверсные выходы первого и второго блоков нормирования частоты соединены соответственно с R-входами

третьего, четвертого и первого, второго триггеров,0-вход первого триггера соединен с D-входом четвертого триггера и с шиной логической 1, прямые выходы первого и четвертого

триггеров соединены соответственно с D-входами второго и четвертого, триггеров. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 527671, кл. G О R 23/10, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР № 711487, кл. G о1 R 23/02, 1980 (прототип).

Фиг.1

Га V/C-5x 5;1

Я-gx

.JJouiV

Фut.J

H f-fi

,or.P,,

. «rt

. У7аг.

/b4f

To tt/fy

g-gy f-1

iu.

.я

JfozM

Фиг.5

Л