Цифровой периодомер для струнных датчиков

(5 1 Н 3 13 ЯРДЫ: В,ф. НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВ КОМУ ТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ(46) 30,08,85. Бюл, Р 32 (72) Д,И.Самсонов и Г,Г.Сахаров (71) Сибирский Филиал Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института гидротехники им, Б,Е,Веденеева (53) 534,612.5(088,8)(56) Авторское свидетельство СССР У 823892, кл, С 01 Н 3/06, 1979.Ермолов Р.СЦифровые частотометры, Л Энергия, 1970, с. 34-39. (54)(57) ЦИФРОВОЙ ПЕРИОДОМЕР ДЛЯ, СТРУННЫХ ДАТЧИКОВ, содержащий последовательно соединенные коммутатор, первый вход которого предназначен для подключения к выходу струнного датчика, усилитель-ограничитель, делитель частоты и схему управления, последовательно соединенные схему совпадения и счетчик, а также Форми,80117617 рователь импульса возбуждения, включенный между вторым входом коммутатора и вторым выходом схемы управления, и кварцевый генератор, выход которого подключен к второму входу схемы совпадения, а второй .выход схемы управления соединен с третьим входом коммутатора и. вторыми вхоДами делителя частоты и счетчика, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен формирователем последовательности импульсов заполнения, включенным между первым выходом схемы управления и первым входом схемы ае совпадения, вторые входы Формирователя последовательности импульсов заполнения и схемы управления соединены с выходом усилителя-ограничителя, а третий вход формирователя последовательности импульсов подключен к выходу кварцевого генератора.( ) Изобретение относится к виброизмерительной технике и может бытьиспользовано в гидротехнике для измерения периода сигнала и преобразования его значения в код. 5Цель изобретения - повышение точности измерений,На .чертеже представлена структурная схема цифрового периодомера.Цифровой периодомер содержит 10последовательно соединенные коммутатор 1, усилитель-ограничитель 2,делитель 3 частоты, схему 4 управления, формирователь 5 последовательности импульсов заполнения, 15схему 6 совпадения и счетчик 7, атакже формирователь 8 импульса возбуждения, включенный между вторымвходом коммутатора 1 и вторым выходом схемы 4 управления, и кварцевый 20генератор 9, выход которого подклю"чен к второму входу схемы б совпадения. Второй выход схемы 4 управления соединен с третьим входом коммутатора 1 и вторыми входами делителя 3 частоты и счетчика 7. Выходусилителя-ограничителя 2 соединен свторыми входами схемы 4 управленияи формирователя 5 последовательности импульсов заполнения, а третий 30. вход формирователя 5 подключен к выходу кварцевого генератора 9.Устройство работает следующим образом.лКак правило, измеряемый сигналсодержит некоторое количество малыхпо амплитуде (по сравнению с амплитудой измеряемого сигнала) .гармонических составляющих, Момент перехода через ноль напряжения на выходе 40усилителя-ограничителя 2 при этомопределяется уравнением Я510 ЫО ф с - с( У о (ц),1 , ) = О,1=0 Можно определить период входного сигнала, используя выражениегде о; - заранее выбранные постоянные коэффициенты;вк - целые числа;Т - период входного сигнала;1 о - измерительный интервалвремени, содержащий в целых периодов входного сигнала,"1; - текущий момент времени.Полагая К достаточно малым, таким,что за К полупериодов АИ) не меняется, и, подставляя соответствую" щие значения 1; и 1 П, , получим ЕК ), Я1о. Б 1 п - 2 вя+ - 1+1 о 1 Шо Фо 5где АИ) - медленно изменяющаясяамплитуда входного сигнала;ы - частота измеряемого сигна ола;- время;ц " амплитуда гармонической3составляющей сигнала счастотой ш и фазойУ. 55Поскольку аА, момент К-го3перехода входного сигнала через ноль 1 определяется с ошибкой, равной(К+1)-й команд разрешения нет. Команды разрешения располагаются поУциклу так, чтобы ошибка квантования была минимальной. Это осуществляетпри различных значениях К, а, определяет точность измерения периода.При К=1, Ы= а=1 При К=Э а= або=1 а = або=3получаем ы;Т 351 п , т,е, ошибка в "а раз меньше, чем в предыдущем2 мослучае.Конкретные значения а, К, а выбираются, исходя из требований,предъявляемых к устройству, в частности к быстродействию, помехозащищенности и исходя из характера возможных помех и их частотного спектра.Устройство с различными весовымикоэффициентами с;, ск реализуется посредством использования формирователя 5 последовательности импульсов заполнения, который может быть35построен следующим образом,Формирователь 5 состоит из первого(К+1) разрядного сдвигового регистра,вход которого является первым входомформирователя его тактовый вход подЭ40ключен к второму входу Аормирователя 5,Первый выход этого регистра соединен с Ыа , второй с а ,- третий са,(К+1) с ак установочнымиквходами второгоа;-разрядного коль 1:оцевого сдвигового регистра, установочный вход которого подключен квторому входу формирователя 5, такто-.50вый вход является третьим входом, авыход - выходом формирователя 5,Перед началом работы на первомвходе формирователя 5 сигнал разрешения отсутствует, первый и второй . 55сдвиговые регистры, входящие в егосостав, обнулены и на входе формирователя 5 при поступлении на его 179 4третий вход (тактовый вход второгорегистра) сигналов от кварцевого генератора 6 команд разрешения нет,На первый вход формирователя 5 поступает сигнал разрешения. В момент.изменения сигнала на втором входеформирователя 5 (т.е, по переднемуили заднему фронту сигнала с выходаусилителя-ограничителя 2) на первомвыходе первого регистра появляетсяединица. Эта единица переписываетсяв а разрядов второго регистра, аостальные разряды второго регистраостаются обнуленными,Далее, при поступлении на тактовыйвход второго регистра (третий входформирователя 5) тактовых сигналовйа выходе этого регистра (выходеформирователя 5) иза;команд бу 1=одет К команд разрешения,В момент следующего изменениясигнала на втором входе Аормирователя 5 единица появляется и на втором выходе первого сдвигового регистра. Этот выход соединен с аустановочными входами второго регистра. В этот регистр записывается Ыр 1 единиц, На выходе Аормирователя 5 при поступлении на еготретий вход тактовых импульсов изКа; команд будет.а(, +Мкоманд1=6разрешения; При следующей сменесигнала на втором входе, на выходеформирователя 5 будет МаК+а. и т,д.,при (К+1)-й смене сигнала установитк кся Е аС команд разрешения из1=0команд, т,е, все,команды на выходеформирователя 5 будут командами разрешения. После снятия управляющегосигнала на первом входе Аормирователя происходит изменение содержимого цикла в обратном порядке. Послепервой смены сигнала с усилителяограничителя 2 количество командразрешения на выходе Аормирователяк1176179 Составитель В.КрапивинРедактор В,Ковтун Техред Ж.Кастелевич КорректорЛ,Бескид Заказ 5334/41 Тираж 534 Подписное ВНИИ 1 И Государственного комитета СССР пО делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ся оптимальным подключением установсчных входов второго регистра к соответствующим выходам первого регистра.5В начальный момент работы периодо-. мера схема 4, управления на втором выходе Формирует сигнал запуска. Под управлением этого сигнала коммутатор 1 подключает к входу устрой О ства выход формирователя 8 импульса возбуждения, а вход усилителя-ограничителя 2 отключает. Одновременно этот сигнал производит сброс счетчика 7 и делителя 3 частоты. После 15 переключения коммутатора 1 запускается формирователь 8, который Формирует импульс тока возбуждения датчика (не показан). Этот импульс тока возбуждает колебания струны, 20 которые преобразуются датчиком в ЭДС ответа датчика. После окончания импульса вызова схема 4 управления снимает сигнал запуска, Коммутатор 1 отключает выход Формирователя 8 и 25 подключает к входу устройства вход усилителя-ограничителя 2, Сигнал ответа датчика через коммутатор 1 поступает на вход усилителя-ограничителя 2, которым усиливается, и по- ЗО ступает на вход делителя 3 частоты .и на вход синхронизации (второйвход) схемы 4 управления. Схема 4 управления формирует на первом выходе сигнал разрешения, поступающий на первый вход формирователя 5 последовательности импульсов заполнения,на второй вход которого поступаетвыходной сигнал с усилителя-ограни 1чителя 2, и на .третий вход - выходной сигнал кварцевого генератора 9.Под действием этих сигналов Формирователь 5 последовательности вырабатывает сигналы, служащие сигналамиразрешения, поступающими на входсхемы 6 совпадения, которая присовпадении сигнала разрешения, поступающего с выхода формирователя 5,и тактового импульса от кварцевогогенератора 9 вырабатывает импульс,который подается на вход счетчика7. Выходные импульсы схемы 6 суммируются счетчиком 7. После поступления на вход делителя 3 частотыимпульсов с выхода усилителя-ограничителя 2 (в - целых периодов входного сигнала) делитель 3 частоты вырабатывает сигнал, поступающий навход схемы 4 управления, котораяснимает сигнал на первом входе формирователя 5. Формирователь 5последовательности прекращает вырабатывать сигналы разрешения в соответствии с алгоритмом его работы,Содержимое счетчика 7 сохраняетсядо прихода на его второй вход импульса сброса, Записываемый в счетчике 7 код соответствует периодуизмеряемого сигнала и являет -ся выходной величиной устройства.