Цифровой низкочастотный частотомер

Цифровой низкочастотный частотомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е 54э882

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.03.75(21) 2112202/21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано25.01.77.Бюллетень № 3 (45) Дата опубликования описания18.05,77

Q 01 Я 23/10

Гасударственный камнтет

Саввта Мнннстрав СССР па релам изааретеннй и открытий (53) УДК 621.317.761 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. С. Витер, Т. Г. Галамай и В. Б. Лудыкевич (71) Заявитель Львовский ордена Ленина политехнический институт (54) ЦИФРОВОЙ НИЗКОЧАСТОТНЫЙ ЧАСТОТОМЕР

Устройство относится к цифровой измерительной технике и может найти применение для точного измерения сигналов низкой и инфранизкой частоты в течение одного или нескольких ее периодов. 5

Известен цифровой низкочастотный частотомер, содержащий блок выделения периода соединенный через первый вентиль со входом первого счетчика, к разрядам которого подключены потенциальные входы группы схем совпадения, импульсные входы которой подсоединены к разрядам второго счетчика, генератор эталонной частоты и второй вентиль Pl) .

Недостатком является низкая точность преобразования интервала времени в число, 15 пропорциональное частоте, и, следовательно, низкая точность измерения частоты.

Цель изобретения — повышение точности измерения частоты.

Для этого в цифровой низкочастотный 20 частотомер, содержащий генератор эталонной частоты, последовательно соединенные блок выделения периода, вентиль, счетчик и группу элементов совпадения, а также второй счетчик, выходы которого соединены со 25 вторыми входами группы элементов совпадения, и второй вентиль, дополнительно введены датчик калиброванных интервалов времени, который включен между выходом блока выделения периода и первым входом второго вентиля, блок изменения частоты квантования, выход которого соединен со вторыми входами обоих вентилей, первый вход связан с выходом генератора эталонной частоты, второй вход — с вторым выходом первого счетчика, и блок вычитания частот, первым входом подключенный к выходу группы элементов совпадения, вторым входом— к выходу второго вентиля, а выходом — ко входу второго счетчика.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого частотомера.

Частотомер содержит блок 1 выделения периода изллеряемой частоты, устройство 2 изменения частоты квантования, вентили 3 и 4, счетчики 5 и 6, схему 7 вычитания частот, группу 8 схем совпадения, датчик

9 калиброванных интервалов времени, генератор 10 эталонной частоты.

543882

Частотомер работает следующим образом

В исходном состоянии вентили 3 и 4 закрыты, а счетчики 5 и 6 находятся в нулевом сэстоянии. Измерение производится в два этапа. 5

На первом этапе производится квантование периода Т измеряемой частоты импульсами генератора 10, При этом блок 1 открывает вентиль 3 на время, равное Т>, и импульсы генератора 10 через устройство 10

2 поступают на вентиль 3 и далее на вход счетчика 5. При поступлении первых N щ . мпульсов (Nm — коэффициент пересчета счетчиков 5 и 6) произойдет первое переполнение счетчика 5, что соответствует

15 ..Нтервалу времени

T1-- TO him () (Т вЂ” период IBGTDTblfp генератора 10)

Если период Тх не превышает величины

2Т,, то частота мпульсов, поступающих 20 на вход счетчика 5, до конца периода останется равной Рр, а если периодТХ) 27<> го произойдет второе переполнение счетчика

5, и устройство 2 уменьшит частоту импульсов в два раза, т. е. до Е, / 2. При каждом юследуюшем переполнении счетчика 5 час.Ота импульсов на выходе устройства 2

".1епьшается в два раза. После 1 -тэго пере. э;и ения этого счетчика частота импульсов выходе устройства 2 равна (2) . э и.:„..i"";пэлнение произойдет в момент вре35

- П sl

Т =Т+(Т К +2Т. N +4Т N

1 О ю 0 m o m ,1 г ... 2 Т Л) )=Т N -Т о, m o m о n;

2 40 (2 +2 «2 - ...+2 )= 1

О rn

I (осло 1-оследнегэ переполнения счетчика 5 па его вход доголнительно поступит количество импульсов

N=(T — Т )1 =(T — N Т 2 ) х 3 ) X. т о 2 "

" х Fî Nm ТР 2 " <Р Тх 0 о О 0

0 -Л 21 2 "

Посл . Окончания периода Т блок 1 х

3 ...Оывает вентиль 3 и запускает датчик 9. 50

Но.- ипается второй этап измерения — преобразование числа Я в sklc о, пропорциональное чар:тэте . Qa I ÷èlk 9 формирует импульс длите.п постыл Т .. Ьтпм импульсом открывается на внемя Т,, вентиль 4 и импульсы с выхода устройства 2 с частотой следования f посгупают 1а вхОд схемы 7 вычитания частот. На второй вход схемы 7 поступают импульсы с выхода группы 8 схем совпадения, которые являются двухвхоповыми. Входы каждой из схем подключены к прямому выходу одного из триггеров счетчика 5 и к инверсному выходу одного из триггеров счетчика 6, причем, если один из ее входов подключен к триггеру старшего разряда счетчика 5, то второй вхэд подключается к триггеру младшего разряда счетчика 6, и наоборот . Импульс появляется на выходе той из схем совпадения, которая подключена к находящемуся в единичном состоянии триггеру счетчика 5 и переходящему из нулевого в единичное состояние триггеру счетчика 6. Средняя частота следования импульсов 8 на выходе группы 8 схем совпадения определяется частотой импульсов 17, подаваемой с выхода схемы 7 на вхэд счетчика 6, и числом М в счетчике

5 и равна

17 N

П1

Частота 1 па выходе схемы 7 равна разности частот на двух ее входах

f =Х -Г (6) После подстановы: значения частоты Х по-. лучаем

N у у .р

7 Я

Щ

Й„„

7 К) г Я

"i1 или (8) К01шчестйо импyльсoз, пэс -„; пивш 1х в счетчик 6 =a время ТК разно

r1

И =- Р. Т

6 7 к К -N

ГП

С у четом выралъения 1, 4 ) Д.!я .Й,1, 2 g I g u лучим

М =Т.Я б К 111 Х (10) Таким образом, чис. 0, пслуче;пэе в счетчике 6 в конце второг0 этапа, прэпэрдионально измеряемой частоте.

Сравним погрешности преобра зован11я временного интервала Т>, в число, пропорциональное частоте, при измерепи11 частоты прототипом и предложенным устройством.

В обоих случаях погрешность содержит две основные составлжощие: погрешность

0 квантования периода Т. и погрешпост с1 преобразования числа Й,7, пропэрциональ2

НОГО периоду в число, пропорциональное частоте, Примем, что оба устройства предназначены для измерения частоты в диапазоне MPH f Mayg причем +II j((; IMH l — 1л . Гэгда в прототипе число, прэпорциональиэе периоду, может изменяться в пределах Г1,. — М„„

" И1

543882 пл

ПР К N

l7l I7I

I7I (4 + Д) (14) и погре. цгэсть квантования временнэго интервала лежит в пределах {//К„-7И/Ящ

Я,„- коэффициент пересчета первого и второго счетчиков прототипа).

В предложенном устройстве в счетчике

5 записывается только разность (N7 - N )

Эта разность мэжет изменяться в пределах

1o-(N,п †7 )) . Следовательно, числэ может изменяться в пределах (р{ -(2{{л,- {) и погрешность квантования временногэ тервала Т изменяется в пределах (— — — ) .{ ги и„)

Время преобразования Np - N в прототипе определяется временем перепэлнения третьего счетчика импульсами с выхода ло гическ ой с хе мы "И ЛИ ", средняя частота следования которых равна о 7

Е

{31)

Время преобразования равно

N3 па Р (12) где N > — коэффициент пересчета третьег о

25 счетчика Пэследовательность импульсов на выходе схемы ИЛИ является неравномерной . При подсчете этих импульсов возникает погрешность Л, обусловленная этой неравномерностью. Поэтому интервал 1д, 30 может быть реформирован с этносительнэй погрешностью 6/N,, В течение времени t „ импульсы частоты i проходят на вход .б второго счетчика. Следовательно, результат преобразования И - { будет получен вэ втором счетчике также с гогрешностью

Ь/N- . Коэффициент пересчета N не превышает величины N п/I7l . Тогда пэгрешнэсттР

Q2 преобразован я N7- Ng может дoc тигн > ть веTIll ll1êû

40 (. (i 3)

l7I

Предельная погрешность измерения, опредеП ляемая суммой предельных значений О„и может достигнуть величины

B устройстве время преэбразэвания постоянно, погрешность его формирования может быть сколь угодно малой, и погрешность преобразования N7 {4 определяется неравномерностью следования импульсов на входе счетчика 6. Абсолютная величина погрешнэсти от неравномерности не превышает указаннэй ранее величины и, следовательно

6="— (15)

2= N

Предельная погрешность устройства

{ Д Ь+-{ (16)

5 = — +—

{IP N N

l7I

Сравнение предельных значений погрешностей устройства показывает, что погрешность снижена am раз. Так, при отношении Кмэ /

/?, и„= {О устройстве погрешность меньше

1 в 10 раз.

Формула изобретения

Цифровой низкэчастотный частотомер, cDдержащий генератор эталонной частоты, последовательно соединенные блок выделения периода, вентиль, счетчик и группу элементов совпадения, а также второй счетчик, выходы которогD соединены сэ вторымп входами гругпы элементов совпадения, и второйвентпль, отличаю щи йс я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены датчик калиорованных интерва OE времени, который включен между выходом олока выделения периода и первым входом второго вентиля, блок изменения частоты квантования, выход которого соединен со вторыми входами обоих вентилей, первый вход связан с выхОдэм генератОра эталоннОЙ частоты, вгорой вход — с вгорым выходом первого счет п1ка, и блэк вычитания частот, первым входом подключенный к выходу группы элементов совпадения, вторым входом — к выходу второго вентиля, а выходом— ко входу второго счетчика.

Исroчники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Aa ro рско е с виде гельс гво ССС P

¹ 277415, М. Кл. 5 01 R 23/10, or

22.04 69 (прототип).

543882

Составитель О. Богомолов

Редактор В. Хлебников Техред Н. Ацдрей уук Корректор Ж. Кеслер

Заказ 789/62 Тираж 1052 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 т

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная.