Аналоговый широкодиапазонный измеритель частоты

Союз Советских Социалистических Респуолик) Зависимое от видетельства 01 г 23/00(51) М. Гасударственный комитет Совета Министров СССР 32 публиковано 15.11.74, Бюллетень4 ата опубликования описания 22,04.75 53) УДК 621.317.761(088.8) оо делам изооретвиий и открытий, Г, Выскуб, И. М. Кольцов Б, С, Розов, П, И. Са Московский ордена Трудовог физическВ. Л. Мамаев, В. П. Михеев, остин и А, А. Щуренков Красного Знамени инженерной институт(71) Заявитель 54) АНАЛОГОВЫЙ ШИРОКОДИАПАЗОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ2 Изобретение может быть и различных системах автоматич ля и управления технологичес ми параметрами; например, со тоэлектрическими или иным датчиками предлагаемое уст служить широкодиапазонным ствующим измерителем скоро механических объектов. спользовано в еского контрокими и други- вместно с фои частотными рой ство можетбыстродей- сти движения Известны широкодиапазонные аналоговые измерители частоты, в частности, логарифмические интенсиметры. Такие частотомеры позволяют перекрывать диапазон частот не менее чем в пять порядков. Однако при из мерении быстроменяющихся величин, т. е. при быстром изменении частоты, использовапие логарифмических частотомеров во всем диапазоне измерения (10 - 10 Гц) снижает быстродействие измерителя, так как для из мерения низких частот у интенсиметров требуется большая постоянная времени усреднения. Уменьшение постоянной усреднения повышает погрешность измерений, особенно на низких частотах, Использование линейных 25 частотомеров на низких частотах также требует больших постоянных времени усреднения.Целью изобретения является повышение быстподействия измерителя во всем диапа- ЗО зоне измеряемых сигналов и уменьшения погрешностей при измерении низких частот.Эта цель достигается тем, что в предлагаемый измеритель введено дифференцирующее устройство, вход которого объединен с входом формирователя прямоугольных импульсов, а выходы дифференцирующего устройства и формирователя подключены соответственно к переключающей схеме и конденсаторному частотомеру, выход которого также подключен к переключающей схеме,Для автоматического подключения дифференцирующего устройства в предлагаемом измерителе переключающая схема состоит из порогового элемента - триггера Шмитта и двух ключей, причем вход триггера Шмитта подключен к первому входу первого ключа, а его выходы подключены соответственно к вторым входам первого и второго ключей.Дифференцирующее устройство в данном случае выполняет роль линейного измерителя низких частот с диапазоном измерения в 2 - 3 порядка по частоте, например, от 10 Гц до 1000 Гц,Синусоидальность измеряемых сигналов или их близость к синусоиде позволяет использовать принцип дифференцирования для преобразования частоты сигнала в выходное напряжение или ток. Действительно, имея сигнал вида Г = Уоз 1 па 1, можно путем диф45 10 15 20 25 30 35 40 45 3ференцирования получить сигнал, зависящий от частоты - Г(1) = (1 о о) сов в 1.При этом для устранения влияния нестабильности амплитуды сигнала на погрешность измерений необходимо обеспечить постоянство амплитуды сигнала с датчика, например, путем использования усилителей с. автоматической регулировкой усиления.На чертеже показана блок-схема описываемого измерителя, состоящего из дифференцирующего устройства 1, формирователя 2 прямоугольных импульсов, логарифмического частотомера 3 и переключающей схемы 4.Переключающая схема 4 состоит из триггера Шмитта 5 и двух ключей 6 и 7. Дифференцирующее устройство можно реализовать из обычной дифференцирующей ЯС-цепочки и двухполупериодного выпрямителя.Работает устройство следующим образом.Измеряемые сигналы подаются на дифференцирующее устройство 1, выполняющее роль линейного измерителя низких частот, и одновременно на формирователь 2, который преобразует входные синусоидальные сигналы в прямоугольные. Для формирования прямоугольных сигналов можно использовать триггер Шмитта, Сформированные формирователем 2 сигналы подаются на конденсаторный частотомер 3. Сигналы с выхода конденсаторного частотомера 3 и дифференцирующего устройства объединяются с помощью переключающей схемы 4.Переключающая схема 4, управляемая сигналом с выхода частотомера или с выхода дифференцирующего устройства, служит для автоматического подключения конденсаторного частотомера и дифференцирующего устройства к выходу измерителя, Это осуществляется прерыванием сигналов с блоков 4 и 1 с помощью ключей 6 и 7, управляемых триггером Шмитта 5.В дифференцирующем устройстве ЯС-цепочка служит для получения сигнала вида (Ров) созыв, а двухполупериодный выпрямитель - для выделения амплитуды этого сигнала (Уои).При низких частотах входного сигнала измерение проводится дифференцирующим устройством 1, и сигнал с него через переключающую схему 4 поступает на выход измерителя, а сигналы с частотомера 3 блокируются переключающей схемой 4.Переключающая схема 4 меняет свое состояние, прерывая сигнал с выхода дифференцирующего устройства 1, и подключает к выходу сигнал с частотомера 3, когда управляющий схемой сигнал превысит пороговое значение. В этом случае преобразование частоты входного сигнала в напряжение происходит следующим образом: из квази- периодических входных сигналов формируются прямоугольные импульсы, частота следования которых преобразуется частотомером 3 в выходкой сигнал, подаваемый через переключающую схему 4 на выход измерителя скорости.Г 1 ри снижении частоты переключающая схема отключает сигнал с выхода частотомера и подключает к выходу дифференцирующее устройство. Предмет изобретения 1. Аналоговый широкодиапазонный измеритель частоты, содержащий последовательно соединенные формирователь прямоугольных импульсов и конденсаторный частотомер, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия измерителя во всем диапазоне измерений и повышения точности при измерении низких частот, он снабжен дифференцирующим устройством и переключающей схемой, причем один вход переключающей схемы соединен с выходом конденсаторного частотомера, а второй - с выходом дифференцирующего устройства, вход которого подключен к входу формирователя прямоугольных импульсов.2. Измеритель частоты по п. 1, отл ичающ и й с я тем, что для автоматического подключения дифференцирующего устройства, переключающая схема содержит триггер Шмитта и два ключа, причем вход триггера Шмитта подключен к первому входу первого ключа, а его выходы подключены соответственно к вторым входам первого и второго ключей,450108а ааючаящая менаСоставитель В. СтепановРедактор С, Хе 1 йфнщ Техред М. Семенов Корректор Т, Гревцова Заказ 940/7 Изд. М 1125 Тираж 678 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССРпо делам изобретений и открытий Москва, Ж-З 5, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2