Измеритель дрейфа цифровых вольтметров и цифровых счетно- импульсных частотомеров

Измеритель дрейфа цифровых вольтметров и цифровых счетно- импульсных частотомеров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22} Заявлено14 02 75 (21) 2104827/21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.06.76.Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания19.07.77 (и) 617153 (51) М. Кл.

Н 03 К 13/02

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий

РЗ) Ь ДК 681.325 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В, Регеда, A. В, Темногрудов, Г. II. Шлыков и В, М. Шляндин (71) Заявитель

Пензенский политехнический институт (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДРЕЙФА ЦИФРОВЫХ ВОЛЬТМЕТРОВ

И ЦИФРОВЫХ СЧЕТНО-ИМПУЛЬСНЫХ ЧАСТОТОМЕРОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для экспериментальных исследований и контроля точности цифровых вольтметров и цифровых счетно-импульсных синхронизируемых частотомеров.

Известны устройства для контроля точности измерения цифровых приборов, содержащие источник образцового напряжения, схему сравнения кодов и датчик образцо- щ вого кода. Недостатки этих устройств заключаются в невысоком быстродействии и низкой точности (11 .

Прототипом предложенного прибора является измеритель дрейфа цифровых вольт- 15 метров и цифровых счетно-импульсных частотомеров, содержаший источник образцового напряжения, соединенный с суммирую- щим устройством, генератор импульсов, со-едйпенный со входом "пуск проверяемого 20 прибора, выход которого подключен ко входу устройства для сравнения кодов. Выходы последнего соединены с входами преобразователей числа импульсов в напряжение, которые через пороговые элементы соеди- 25

HBHbI соответственно со входами сложение, и вычитание" реверсивного счетчика. Выход счетчика через преобразователь кодHBIIp2?KBHHB подключен K сап 1Опишущему вольт г метру и делителю цапряжения, r, ) .

Описанный измеритель по 3F.Оляет регистрировать только дрейф цифровых вольтметров, следовательно, сфера его применения

or ра ниче на.

Е(ель изобрете1п1я — расширение функциональных возможностей измерителя.

Для этого в предложенный из?-зритель введены генератор образцовой частоты, формирователь, цепочку задержек, распределитель импульсов, одновибратор, триггер, клапан и переключатель режимов, Генератор образцовой частоты через формирователь

ПОДКЛЮЧЕН К ОДНОМУ ИЗ ВХОДОВ РаСПРЕДЕЛИтеля импульсов и Ко входу депо iKH задержек, выходы которой иодк?по тены к соответс:твуюшим входам распределителя импульсов.

Выход последнего соединен с соответствуюшим контактом переключателч режимов, а управляюшие входы подключены, соответственно, к инверсному вьгходу реверсивного счетчика. Прямой выход триггера соединен со вторым входом клапана, установочный вход триггера через одновибратор соединен с генератором импульсов, а нулевой вход триггера подключен к выходу "конец измерения" проверяемого прибора.

На чертеже приведена функциональная схема предложенного измерителя.

Измеритель дрейфа цифровых вольтметр метров и цифровых счетно-импульсных частотомеров содержит генератор образцовой частоты 1, соединенный через формирователь 2 со входом цепочки задержек 3 и одним из входов распределителя импульсов

4. Все выходы цепочки задержек 3 подключены к соответствующим входам распределителя импульсов 4. Выход распределителя импульсов 4 соединен- с соответствующим контактом переключателя режимов 5, . lXD l К Л О ОГО 1lDDКЛ С -"С- У - К .: ОН ГН"- В-;; мог0 приборе 6, соединенного с входом - тройстBB для сpпв кения кодов (. Бьпаоды чослen,«.er D соединены с входамк преобразот лей 1исла импульсов в напряжение 8 ннходы которых через пороговые эле, - кт„: 1 0 и 1 1, соответственно, соедине ходами "сложение" и вычитание .ос:ИВНОГО СЧ - «с=, 12. ВЫХОД рЕВЕрСКВ. .и. счетчика 1; " . инек cD входом пре: бразователя код чжение 13 к одним

«ходом клапа ;, .D;Dg преобразователя код-.иаиряже«кс ) т-.дключек к входу самопишущего во|-.- .:а 15. Генератор им— пул1 сов 16 подкт "...1 к входу "пуск" пров" ряемого прибор« 6, через делитель част:, ы 17 — к сброс. Вым входам преобразователеЛ числа имнул .сов в напряженке 8 и 9, а через Одковиорптор 18 — кустановочному входу триггера 1 9,. нулевой Вход которого соединен с вы;Одом "конец измерения" проверяемого нркбора 6. Прямой выход триггера 1 9 сос дикек со вторым входом клапана 14, выход которого подключен к одному управляющему входу распределителя импульсов 4, другой управляющий вход которого соединен с инверсным выходом триггера 1 9. Выход преобразователя код — напряжение 13 через делитель напряжения 20 соединен со входом суммирующего устройства 21, второй вход которого подключен к источнику образцового напряжения 22, а выход — к соответствующему контакту переключателя режимов 5.

Измеритель работает следующим Образомм.

При измерении дрейфа цифров:,-х счетно- импульсных синхронизируемых частотометров переключатель режимов 5 устанавливается в такое положение, при котором выход распределителя импульсов 4 подключается к входу проверяемого прибора 6, т.е. частотомера, Работа цифрового счетно-импульсного частотомера основана на подсчете числа периодов импульсов измеряемой частоты за опорный интервал времени Т, причем начало опорного интервала времени 7и синхронизировано с импульсом измеряемой частоты, щ а момент окончания опорного интервала времени 7, как правило, не совпадает с моментом прихода импульса измеряемой частоты. Инструментальная погрешность равна разности между реальным значением ин15 тервала Т и его номинальным значении

7и с р

Генератор Об".. зцсвс". частоты 1 через формирователь 2 задает a вход цепочки задержек 3 стабильную последовательность

1с 1олтККХ ".„М ч ;,, с" Рс D DP СЛЕДОВанкя х „, Lle очка задержек 3 представляет соб ой последователь но с О еди не нные элема нты задержки с величиной задержки каждого элемента ь

25 Распределитель импульсов 4 организоeaí таким образом, что в исходном состояHHH устройства, KDI e триггер 1 9 c6pDllleH, ка вход проверяемого прибора 6 поступают импульсы со средней точки цепочки за30 держек 3, задержанные на полтора периода

Относительно последовательности импульсов, поступающих с формирователя 2.

Импульсом с генератора импульсов 16 запускаются проверяемый прибор 6 и од35 ковибратор 18. Одновибратор 18 необходим для того, чтобы сдвинуть момент возможной коррекции импульсов, поступающих ка вход проверяемого прибора 6, от--.Осителько канала интервала времени

40 По заднему фронту импульса с одновибратора 18 триггер 19 перебрасывается в единичное состояние и открывает клапан

14, разрешая тем самым прохождение кода, записанного в реверсивном счетчике

4 12, на управление распределителем импульсов 4-. В зависимости от кода реверсивного счетчика 12 распределитель импульсов 4 подключает на вход проверяемого прибора

6 один из выходов цепочки задержек 3, причем нулю реверсивного счетчика 12 соответствует подключение среднего выхода цепочки задержек 3. Поэтому до конца опорного интервала времени"Т ка вход проИ веряемого прибора G будут поступать им55 пульсы с одного и того же выхода цепочки задержек 3.

ПО Окончании периода 7„ результат измерения в виде кода Nq поступит на устройство сравнения кодов 7 и сигналом

"конец измерения" сбросится триггер 19.

На второй вход устройства сравнения кодов 7 подается код К, соответствующий номинальному значению частоты Х„

Устройство сравнения кодов 7 выдает импульс на своем первом выходе, если значение кода N» с проверяемого прибора 6 больше кода М, и на втором выходе, если

Я» меньше К . Выделение дрейфа осуществляется на усредняющих элементах, которыми являются преобразователи числа им- щ пульсов в напряжение 8 и 9 совместно с пороговыми элементами 10 и 11.

Время усреднения равно 7y = и» вЂ” где

Г уи — коэффициент деления делителй частоты 17, à f „— частота следования импуль-15 сов генератора импульсов 16.

При условии, что середина импульса частоты совпадает с окончанием номинальх ного опорного интервала времени Ти с » количества кодов N» больших Я и мень- 2î ших М, будут равны между собой. Если один из результатов сравнения появляется чаше, то имеет место систематический уход момента окончания интервала 7и в какую либо сторону от» и

В течение времени усреднения 7 на выходе преобразователей числа импульсов в напряжение 8 и 9 накапливается напряжение, пропорциональное количеству результатов сравнения И» > М и И» g . По окончании интервала времени 7 импульсом с делителя частоты 17 преобразователи 8 и 9 сбрасываются, а пороговые элементы

10 и 11, напряжение порога срабатывания которых равно половине максимально возможного напряжения на выходе преобразователей 8 и 9, оценивают напряжение на своих входах, причем сработать может только один пороговый элемент 10 или 11.

Если сработает пороговый элемент 10, то импульс пройдет на вход "сложение" реверсивного счетчика 12, а если сработает пороговый элемент 11 — на вход "вычитание".

После того как реверсивный счетчик 12 изменит свое состояние, во время последующих измерений частоты проверяемым прибором 6 распределитель импульсов 4, управляемый кодом реверсивного счетчика

12, после открывания клапана 14 будет осуществлять сдвиг последовательности импульсов, поступающих через цепочку задержек 3, на величину одного элемента задержки . При этом если за время )

55 чаще получают результат сравнения Я» >, то сдвиг происходит вправо от средней точки цепочки задержек 3, и влево — в случае более частой реализации результата

N» c Ц .Смещением момента прихода пос60 леднего импульса измеряемой частоты f корх ректируется наметившийся уход момента окончания опорного интервала измеренияТИ

Смешение момента прихода последнего импульса представляет собой сигнал обратной связи в устройстве. Это смещение зависит от значения кода реверсивного счетчика 12. Преобразователь код напряжение 13, подключенный к выходу реверсивного счетчика 12, выдает напряжение, пропорциональное значению и повторяющее форму дрейфа проверяемого прибора 6 (цифрового частотометра). Это напряжение регистрируется самопишущим вольтметром

15.

При измерении дрейфа цифровых вольтметров переключатель режимов устанавливается в такое положение, при котэрэм вхэд проверяемого прибора 6, -.å. цифрового вольт. ."-.тра. подключается через переключат:-.»-,ь веже; эв 5 к выходу с;.. руюшегo стээ .. — ss 21.

На выходе источника образцовэго напряжения 22 устгнавливается напряжение Д

=(» +0,5) о, где и — целое число, сэответствую1цее значен;. .-э контролируемой точки диапазона измерения проверяемого прибора (цифрового вольтметра) 6, а означение кванта пс::.бора 6.

Напряжение Uo соответствует границе перехода от числа N к числу Я + 1 на выходе преверяемого прибора 6. Однако в реальных цифровых вольтметрах эта граница может не совпадать с указанным уровнем, а разность между ними определяет инструментальную пэгрешность прибора.

С подключением генератора импульсов

16 к проверяемому прибору 6 (цифровому вольтметру,, пэ=;.==:»1:й с частотой импульсов генератора 16 будет выдавать на устройство сравнения кодов 7 результат измерений в виде кода М j . На второй вход устройства для сравнения кодов 7 подается код, соответствующий числу Й . Устройство для сравнения кодов 7 вьщает единичный импульсный сигнал на первом своем выходе, если значение кода Nj, поступаюmего с проверяемого прибора 6, больше

Я, а на втором — если значение кода меньше И

Выделение дрейфа (низкочастотной составляющей погрешности проверяемого прибора 6) осуществляется введением усредняюших элементов, которыми являются преобразователи числа импульсов в напряжение

8 и 9 совместно с пороговыми элементами 10 и 11.

Время усреднения 7 определяется соУ отношением 7 = I1 (4/ f ) где » — коэффиЪ циент деления делителя частоты 17, а частота следования импульсов генератора импульсов 16. В течение этого ВремениТу на выходах преобразователей 8 и 9 накапливаются напряжения, пропорциональные количествам результатов сравнения кодов и й, соответствующих выполнению соотношений Й < > и и К 4 6 Я; соответственно. По окончании интервала времени Г импульсом с делителя частоты 17 преобразователи 8 и 9 сбрасываются, а пороговые элементы 10 и 11, сработать из которых может только один, оценивают напряжения на своих входах.

При этом на вход сложение или "вычитание реверсивного счетчика 12 поступит импульс-., который вызовет изменение на определенное значение напряжения на выходе преобразователя код-напряжение 13 и, следовательно, напряжения на выходе делителя напряжения 20.

Напряжение на выходе делителя напряжения 20, подаваемое на второй вход суммирующего устройства 21, представляет собой напряжение обратной связи в устройстве. форма напряжения на выходе преобразователя код-напряжение 13 и его значение, с учетом коэффициента деления делителя напряжения 20, соответствуют форме и значению дрейфа проверяемого прибора 6 (цифрового вольтметра} и регистрируются с помощью самопишу цего вольтметра 15.

Формула изобретения

Измеритель дрейфа цифровых вольтметров и цифровых счетно-импульсных частотомеров, содержащий источник образцового напряжения, соединенный с суммирующим устройством, генератор импульсов, соединенный со входом пуск проверяемого прибора, выход которого подключен ко входу устройства для сравнения кодов, а выходы последнего. соединены с входами преобразователей числа импульсов в напряжение, которые через пороговые элементы соединены, соответственно, со входами сложение и вычитание" реверсивного счетчика, выход которого через преобразователь код О напряжение подключен к самопишущему вольтметру и делителю напряжения, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он содержит генератор образцовой частоты, фор15 мирователь, цепочку задержек, распределитель импульсов, одновибратор, триггер, клапан и переключатель режимов, причем генератор образцовой частоты через формирователь подключен к одному из входов

20 распределителя импульсов и ко входу цепочки задержек, выходы которой подключены к соответствующим входам распределителя импульсов, выход последнего соединен с соответствующим контактом переключателя режимов, а управляющие входы подключены, соответственно, к инверсному выходу триггера и через клапан - к выходу реверсивного счетчика, прямой выход триггера соединон со вторым входом клапана, установочный вход триггера через одновибратор соединен с генератором импульсов, а нулевой вход триггера подключ н к вы-, ходу "конец измерения проверяемого прибора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кончаловский В..Ю..и др. Электрические измерительные преобразователи, М., 1967 r., стр. 24, 25.

2, Авторское свидетельство СССР

М 494700, С» 01 р 13/02, 15.02.73.