Устройство для измерения нестабильности частоты

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соеэ СоветскикСоцидлистичвсиикРеспубпии(23) Приоритет -9 кудареживВ кеветет СССР ае деваю взебрвтевкЯ н еткрытнЯ(5 М) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСТАБИЛЬН ЧАСТОТЫНаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения нестабильности частоты, содержащее триггер, соединенный первым входом со входом устройства непосредственно, а вторым входом через линию задержки, при этом выходы триггера через Формирователи соединены со входами фильтра нижних частот, выход которого соединен с индикатором и первыми входами двух амплитудных компараторов, причем выходы амплитудных компараторов соединены с соответствующими входами коммутатора, выход которого соединен с управляющим входом линии задержки, кроме того, вторые входы амплитудных компараторов соединены с источниками сигналов крайних знаков диапазона 2 адиотех быть ис аметров нически пользов частотыИзве ерен быстрых жащее по тотный к ты, лини фильтр н устройст вого дет линии за одерные часчастотектор, ирующеефазо- дом вы оиство обладае Однако алой точ очной ра астоте,тью частэто устр остью из решающей бусловле ты опорнвходящератора,ума само ГЗ Недостаткам ва являются ни обусловленнаяератора, ого комп фазового шпаратора. бный блок 9 я выходногс ала цифроана я 6 к одному сет вид (ф редназначен для искретно-аналог огового преобмасштабу с выц (й) = к цз 1 п ц/с веде с зовате етение относится к ризмерениям и можетно для измерения парколебаний.тно устройство для измфлуктуаций сигналов, сследовательно соединеномпаратор, умножителью задержки, Фазовый деижних частот и регистрво, причем первый входектора соединен со входержки, а второй входлинии задержки1. мерения и недостаспособностью по нные нестабильноого эталонного ге о в состав частот- и высоким уровнем го частотного комизвестного устройсткая точность измерени естабильностью порога3 90081 фчение более равномерного ее получения.Поставленная цель достигаетсятем, что в способе измерения частотыпутем формирования образцового интервала времени и подсчета числаимпульсов за этот интервал времениформируют количество временных ин- .тервалов, равное количеству разрядов числа, пропорционального измеряемой частоте, причем образцовый интервал времени при выделении информации о цифре старшего разряда измеряемой частоты формируют таким образом, чтобы счетчик не переполнялся, 15а образцовые интервалы времени привыделении информации о цифрах каждого последующего разряда измеряемойчастоты поочередно увеличивают вчисло раз, равное числу циФр, содержащемуся в одном разряде счетчика.При осуществлении способа формируют образцовые временные интервалы,количество которых равно числу. разрядов числа, пропорционального изме-,25ряемой частоте; при выделении цифрыстаршего разряда, формируют образцовый временнои интервал таким образом,цтобы счетчик не переполнялся; привыделении цифры каждого последующего30разряда образцовые временные интервалы поочередно увеличивают в числораз, равное основанию счета.Яа Фиг.1 изображена структурнаясхема устройства, реализующая данный.способ измерения частоты с помощьюуправляемого разрядноселективногоустройства (УРСУ); на фиг,2 - диаграммы работы УРСУ.Устройство для реализации способасодержит ключ 1, счетчик 2 ( в данном 40случае одноразрядный по числу селектируемых разрядов) и блок 3 формирования временных интервалов,. Выходнаяинформация снимается в виде номераселектируемого разряда и цифр селектируемого разряда.Устройство работает следующимобразом.Если частота входных импульсовравна, например, 1 = 1185385 Гц, 50то при установке базы времени, равной С = 10с, показания счетчикаравны Формула изобретения где т - частота импульсов на входе; Г - длительность базы времени; т.е. селектируется цифра первого разряда числа.При переключении блока .3 в положение, при котором образцовый интервал времени равен Т- - 10 10с,счетчик переполняется один раз ипоказывает цифру и = 1, т,е. селектируется цифра второго слева разряда.-3При г = 100 10 с счетчик переполняется 14 раэ и показываети = 8.На диаграмме (фиг,2) показана последовательность выделения цифрыселектируемого разряда числа,Таким образом осуществляется селекция разрядов числа, пропорционального частоте.Данное устройство, реализующеепредлагаемый способпозволяет осуществить селекцию по разрядам числа,пропорционального частоте, при срав- .нительной простоте реализации. Приэтом начало поступления информациисдвинуто относительно начала измерения в рассматриваемом примере 1 мс,что необходимо для получения информации о старшем разряде, При обычномспособе измерения с точностью доГц в рассматриваемом примере нацалопоступления информации сдвинуто относительно начала измерения на 1 с,.Предлагаемый способ измерения частоты позволяет ускорить начало получения информации и обеспечивает болееравномерное поступление информации.Применение такого способа измерениячастоты в системах позволяет сократить,обьем информации, циркулируемойв системах, при решении задач управления и контроля за счет выделенияи использования той информации, которая необходима системе в данный момент времени.Предлагаемый способ измерения частоты позволяет решатьзадачи дистанционного контроля и управления заменьшее время и более простыми средствами,При наличии средств преобразования параметра в частоту сигналаданный способ измерения .может использоваться для измерения любых параметров,Способ измерения частоты путемФормирования образцового интервалаарра раярЮа книрра геееятируегтоа ООЗОФАлааХгю/г Тираж 71 одписн оектная, 4 Филиал ППП "Патент Ужгород, у 5 94 времени и подсчета числа импульсов за этот интервал времени, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью ускорения получения информации и обеспечения более равномерного ее получения, Формируют количество временных интервалов, равное количеству разрядов числа, пропорционального измеряемой частоте, причем образцовый интервал времени при выделении информации о цифре старшего разряда измеряемой частоты формируют таким образом, чтобы счетчик не переполВНИИПИ Заказ 4661/ 0081 6нялся, а образцовые интервалы времени при выделении информации о цифрах каждого последующего разряда измеряемой частоты поочередно увеличивают в число раз, равное числу цифр, содержащемуся в одном разряде счетчика,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1 О 1. Ермолов Р.С. Цифровые частотомеры. "Энергия", 1973, с.13-172. Авторское свидетельство СССР й 541123, кл. 6 01 К 23/00, 1976.где 13 9400 где Р - коэфФициент передачи фильтра 7;М - коэффициент ослабления сигнала масштабным блоком 9, характеризует флуктуацию частоты или .нестабильность частоты, Это следует, из того, что при С = соп 5 Й и Й с(Т где Т, - период девиации частоты исследуемого сигнала ) выражение Ц(1) можно представить в виде 00 (г) = ЩМРУ(с) - р (-с. )в =Э)с нестабильность частоты исследуемого 26 сигнала.Так как полученная переменная составляющая выходного напряжения 13(1), характеризующая Флуктуации частоты, в КЦОМРТ, раз увеличена по 25 сравнению со значением нестабильности частоты Ью(1), то, следовательно, разрешающая способность по частоте возрастает в КМР 1 раз. Так как в предлагаемом устройстве нет блоков и узлов с нестабильными порогами срабатывания, то и точность при измерении возрастает. Параметры переменной составляющей полученного сигнала 1 Я (й), поступающего на индикатор 835 характеризуют параметры нестабильности частоты (максимальное и минимальное значения отклонения частоты, сред. неквадратическое значение нестабильности частоты, мгновенное значение нестабильности частоты и т, д.) и спектральный состав флуктуаций частоты исследуемого сигнала.Выходные сигналы реверсивного счетчика 4 (фиг. 1), поступающие на45 цифровой индикатор 5, характеризуют мгновенное значение .частоты исследуемого сигнала. Поэтому с цифрового индикатора можно снимать информацию в цифровой форме, характеризующей не50 только мгновенное значение частоты, но и стабильность частоты, номинальное значение частоты, и другие параметры частоты исследуемого сигнала.Одновременно сигналы с выходов реверсивного счетчика 4, несущие инфор 55 мацию о мгновенном значении частоты исследуемого сигнала в цифровой форме, используются для непосредственд 0 14ного ввода в цифровую вычислительную машину или микропроцессор. Использование ЦВИ позволяет автоматизировать процесс статистической обработки измерений параметров частоты (мгновенного значения частоты, номинального значения частоты, дисперсии частоты и т,д.) и параметров нестабильности частоты(мгновенного значения нестабильности частоты. максимального и минимального значений нестабильности частоты, среднеквадратического значения нестабильности частоты и т. д,).Кроме того, предлагаемое устройство очень просто переводится из рабочего режима в режим самоконтроля. Для этого необходимо соединить вход и выход элемента 2 задержки накоротко или исключить его из устройства, при этом исследуемый сигнал подается одновременно на первый вход амплитудного компаратора 10 и на вход блока 3 выделения периода, В результате этого моменты появления счетных импульсов совпадают с моментами перехода исследуемого сигнала через нулевые значения.Устройство работает в режиме самоконтроля аналогично его работе в рабочем режиме, но при этом амплитуды входных сигналов амплитудного компаратора 10 находятся на нулевых уровнях,Такой режим работь 1 устройства позволяет определять его чувствительность, так как характеризует уровень собственных шумов устройства.Изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства, повышение разрешающей способности по частоте и точности измерения за счет исключения из состава устройства блоков, обладающих большими Флуктуациями порогов срабатывания, и за счет увеличения амплитуды сигнала, поступающего на индикатор, который не сет информацию о параметрах частоты исследуемого сигнала, В итоге повышается достоверность результатов измерения, расширяет область применения таких измерителей параметров частоты. Так как устройство обеспечивает непосредственное сопряжение с цифровой вычислительной машиной или микропроцессором, то это позволяет автоматизировать процесс статистической обработки результатов измерения, Все это приводит к повышению техникоэкономических и эксплуатационных показателей измерителя параметров частоты,15 940080 16Формула изобретения , ному входу реверсивного счетчика,первый и второй управляющие входы коустройство для измерения нестабиль- торого покдлючены соответственно кности частоты, содержащее элемент за- первому и второму выходу амплитудно держки, амплитудный компаратор, ин-го компаратора, при этом и-выходовдикатор и фильтр нижних частот, выход реверсивного счетчика подключены сокотаоасо чен к вхо н икато940080 Составитель Н, КаплРедактор Н. Чубелко Техред М.Гергель ректор И. Иуск аказ 4661/6 илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 717 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 3035, Москва, Ж, Подписноеного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д.1 66631 ОЯУ 940081 Васп : К 0108907 Рае : 30/03/2001 ИцпЬег ой радея : 4 Ргеч.оыя босцтеп ; ЯБ 940080 Кех босытеп : ЯУ 940082ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциапистическикРеспубики и 9400814(23) ПриоритетОпубликовано 3 О, 06, 8 2, Бюллетень24Дата опубликования описания 30. 06.82 ло делам нзаоретеннй н открытий(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке техническихсредств контроля и управления,Известен способ измерения частоты,5в котором измеряется период, а значение частоты определяется как величина, обратная измеренному периоду, Этот.способ измерения частоты основан наформировании образцового интервалавремени и подсчете числа импульсовизмеряемой частоты за эталонный интервал времени1,Недостатком способа является то,что информация поступает неравномерно с течением времени, так как онавыдается полностью о всех разрядахчисла, пропорционального частоте,вмомент окончания счета числа импульсов, что задерживает начало поступления информации. Кроме того, способ сложен из-за большого объемасчетчика,2Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ измерения частоты, в которомформируют образцовый интервал вре -мени таким, цтобы при минимальномзначении частоты заданного диапазона счетчик совершал тт полных оборотов, а при максимальном значениичастоты заданного диапазона-(и+1)полных оборотов, а значение измеряемой частоты определяют по числу импульсов измеряемой частоты при неполном заполнении счетчика2.Недостатками известного способаявляются затягивание начала поступления информации и неравномерностьее поступления, что объясняется тем,что вся информация регистрируется вмомент окончания образцового интервала времени максимальной длительности, определяемой точностью измерения,Цель изобретения - ускорение начала получения информации и обеспе