Способ цифрового измерения мгновенной частоты медленно меняющихся процессов

п 450 И 2 спи е ИЗОБРЕТЕНИЯ Саюа Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Зависимое от авт. свидетельства22) Заявлено 02,02,73 (21) 1878410/18-10с присоединением заявкиМ. Кл. б 01 г 23/02 осударственный комитет авета Министров СССР по делам изобретенийи открытий) СПОСОБ ЦИФРОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ МГНОВЕННО АСТОТЫ МЕДЛЕННО МЕНЯЮЩИХСЯ ПРОЦЕССОВ 5 Изобретение относится к области электрических измерений и, в частности, предназначено для цифрового измерения мгновенной частоты процессов малой скорости как детерминированных, так и медленно меняющихся.Изобретение может быть использовано при исследовании временных дрейфов усилителей постоянного тока, их возбуждения на инфра- низких частотах, переходных процессов в цепях с большими значениями постоянной времени, а также в медицине при измерении частоты пульса, дыхания и других физиологических параметров.Известен способ цифрового измерения мгновенной частоты медленно меняющихся процессов, при котором измерение мгновенной частоты процесса производится путем регистрации каждого интервала между соседними импульсами,Способ предусматривает преобразование периода в напряжение постоянного тока, характер изменения которого с целью линеаризации шкалы (при реализации способа) корректируется с помощью диодно-резистивных цепей, обеспечивающих кусочно-линейную аппроксимацию гиперболической функции, Необходимость применения коррекции, выполненной по гиперболическому закону, обусловлена тем, что при измерении частоты имеет место обратная зависимость шкалы (убывает с увеличением частоты) и ее нелинейный характер,Скорректированное напряжение преобразуют в интервал времени, значение которого обратно пропорционально периоду входного сигнала и прямо пропорционально частоте входного сигнала.Однако известный способ обладает значительной погрешностью измерения, обусловленной недостаточно высокой степенью точности воспроизведения гиперболической функции,Другим недостатком является низкое быстродействие устройств, реализующих известный способ. Уменьшение быстродействия обусловлено тем, что процесс измерения начинается только со второго импульса; первый импульс, поступивший на схему измерения, подготавливает ее к работе.Реализация известного способа требует сложной схемы, неудобной в настройке и эксплуатации, что обусловлено использованием аналогового функционального преобразователя, стабильных источников зарядного напряжения и т. д.Для повышения быстродействия и точности измерений по предлагаемому способу интервал преобразования между двумя соседними импульсами запоминают, формируют импульсы, частота следования которых прямо пропорциональна запомненному напряжению, затем из импульсной последовательности с одинаковой частотой следования импульсов вы деляют два первых и измеряют временной интервал между ними.На чертеже изображена блок-схема устройства, реализующего предложенный способ, и показаны формы сигналов, формируемых ее узлами.Блок-схема содержит следующие основные функциональные узлы; управляемое устройство памяти 1, импульсный генератор 2 с линейной модуляционной характеристикой, старт-стопную схему (отмечена пунктирной линией), содержащую узлы 3 - 6, и генератор 7 опорной частоты.Измерение частоты производят следующим образом. Импульсы измеряемой частоты процессов, преобразованные в электрические сигналы, поступают на вход управляемого устройства памяти 1, представляющего собой управляемый генератор пилообразного напряжения (стабилизатор тока с запоминающим конденсатором). Первый импульс запускает генератор, и запоминающий конденсатор начинает заряжаться по линейному закону до напряжения(Гс - -- КТп,где У, - напряжение на запоминающем конденсаторе;Т, - период измеряемого процесса, т. е.временной интервал между предыдущим и последующим входными импульсами;К - коэффициент пропорциональности.Второй импульс прекращает заряд конденсатора, и на нем устанавливается постоянное напряжение до прихода третьего импульса. Это напряжение поступает на вход импульсного генератора 2 с линейной модуляционной характеристикой, и на выходе генератора в зависимости от напряжения на конденсаторе формируется импульсная последовательность с переменной частотой следования импульсовг- . - -К, Ус =- К,К Тп, (2)где 1 г - частота импульсного генератора;К - коэффициент пропорциональности,Сформированная импульсная последовательность поступает на вход старт-стопной схемы, где в узле 3 из этой последовательно сти выделяются импульсы с одинаковой частотой следования, а в узлах 4, 5 - первый и второй импульсы соответственно. Узел 6 формирует импульс, длительность которого равна 5 временному интервалу между импульсами, выделенными узлами 4, 5 и равна периоду Т, между импульсами, выделенными узлом 3,Таким образом1 1Л 10 Из формулы (3) очевидно, что между периодом импульсного генератора и периодом измеряемого процесса возникает обратно про порциональная зависимость.Измерение периода Тосуществляют, например, счетным методом, Для этого на вход узла 6 подают опорные импульсы с генератора 7 с частотой201 оп г1 макс.гК 1 гДе 1 оп.г - частота опоРного генеРатоРа;1 мапс. г - МаКСИМаЛЬНО ВОЗМожиаЯ Чаетотаизмеряемого процесса.25 В промежуток времени Т, импульсы с опорного генератора 7 проходят через узел 6, выполняющий функции ключа, на выход устройства и на счетчик, осуществляющий измерение периода Т, по числу импульсов опорного гене.30 ратора 7.Предложенный способ позволяет повыситьбыстродействие и точность измерения. При этом точность зависит лишь от линейности модуляционной характеристики управляемого 35 генератора. Предмет изобретенияСпособ цифрового измерения мгновенной 40 частоты медленно меняющихся процессов путем преобразования интервала между двумя соседними импульсами и формирования гиперболической функции, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точ ности измерений, интервал преобразования внапряжение запоминают, формируют импуль,ы, частота следования которых прямо пропорциональна запомненному напряжению, затем из участка с одинаковой частотой следо вания импульсов выделяют два первых и измеряют временной интервал между ними.450112 ставитель В. Степановехред О. Гуменюк 1(оррект юри 1 стор С, Хейфиц писное ов СССР пографпя, пр. Сапунов 397 ого комитета изобретенийаз 256513 Изд. М ЦНИИПИ Государствен по де.та Москва, уТираж 678 Совета Мини с от рытпй наб д 45