Способ измерения частоты

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании быстродействующих низкочастотных частотомеров, тахометров, измерителей частоты сердечных сокращений и т.п.,Цель изобретения - повышение точности измерения частоты.На фиг.1 приведена Функциональная схема устройства; на фиг .2 -временные диаграммы работы устройства для осуществления способа измерения частоты.Устройство для измерения частоты 15(Фиг.1) содержит источник 1 опорногонапряжения, ключ 2, интегратор 3,ключ 4, интегратор 5, операционныйусилитель 6, общую шину 7, резистор8, конденсатор 9, блок 10 сравнения, 20генератор 11 импульсов опорной частоты, ключ 12, счетчик 13, блок 14цифровой индикации, блок 15 запускаи сброса, формирователь 16 опорногоинтервала времени, входной формирователь 17, вход,18, ключи 19-22 иэлемент ИЛИ 23.На фиг.2 обозначено: У (г) - сигнал на входе 18 устройства с измеряемой частотой Р 3 Б (С) -Ц,гБ30гО ф и гб( ) г 1(Б (С) - напряжение на выходах ключайз2, интегратора 3, ключа 4, усилителя6, блока 10, ключа 12, Формирователей16 и 17 и элемента 23; Б, (Т) -Б г- напряжения соответственнона первом, втором, третьем и четвер"том выходах блока 15 запуска и сброса.Для пояснения предлагаемого способа измерения частоты рассмотрим ра" оботу устройства, реализующего этотспособВ исходном состоянии при отсутствии сигнала О, (С) с измеряемой частотой Р на выходе 18 и, следовательно, на выходе входного формирователя17 по сигналам низкого уровня на выходе формирователя 16 опорного интервала времени и первом выходе блока15 запуска и сброса, ключи 2, 4, 12,19 и 21 закрыты, а на втором выходеблока 15 запуска и сброса формируется управляющий сигнал высокого уровня, которым интегратор 3 со сбросомустанавливается в режим "Сброс", т,е.ц, =О.С приходом на вход 18 устройствавходного сигнала с измеряемой частотой Рна выходе формирователя 17 формируется импульс длительностью Т, на время действия которого открывается ключ 2, передним фронтом импульса Тинтегратор 3 со сбросом переводится в режим "Интегрирование" и начинает интегрировать опорное напряжение 00 источника 1 опорного напряжения. Одновременно по переднему фронту импульса Т формирователь 16 опорного итервала вре" мени начинает формирование опорного интервала времени длительностью Т(ТТ) путем подсчета определенного числа И импульсов опорной частоты Р с периодом следования Т,г(Т, =Н Т) . Импульс длительностью Тчерез элемент ИЛИ 23 поступает на управляющий вход ключа 4, открывая его.Таким образом, по переднему Фронту импульса Тключ 2 открывается на интервал времени длительностью Т, а ключ 4 - на интервал времени длительностью ТВ процессе интегрирования на выходе интегратора 3 со сбросом формируется напряжение аз(й):0 оц И) - - ц=- - -Э 3 ор У,о 1где с- постоянные времени интегрирования интегратора 3со сбросом,Через открытый в течение опорного времени ключ 4 напряжение Бз поступает на вход интегратора 5. На выходе операционного усилителя 6 к моменту окончания опорного интервала времени формируется напряжение 0 (С=Т )ц,(с)де= 2 УОТой В момент окончания опорного интервала времени ключ 4 закрывается. Накопленный за время интегрирования на конденсаторе 9 заряд с этого момента сохраняется неизменным до окончания интервала времени Т . Напряжение на выходе операционного усилителя 6 при этом неизменно и составляет2УоТ аог 1 Л ф1Интегрирование опорного напряженияБ интегратором 3 со сбросом продолждется до окончания интервала времениТ, К моменту окончания интервала времени Т на выходе интегратора 3 сосбросом формируется напряжение По заднему фронту импульса Т с выхода входного формирователя 17 ключ 2 закрывается, прекращая интегрирование опорного напряжения источника 1 опорного напряжения интегратором 3 со сбросом. По сигналам управления ключи 20 и 22 закрываются, а ключи 12, 19 и 21 открываются, Переключением ключей 19-22 обеспечивает 20 ся перекоммутация выводов конденсатора 9, что приводит к смене полярности напряжения на выходе операционного усилителя 6 при сохранении его абсолютного значения Одновременно высокий логический уровень с первого выхода блока.15 запуска и сброса через элемент ИЛИ 23 переводит ключи 4 и 12 в открытое состояние. При этом начинается интег рирование интегратором 5 напряжения П(1=Тх), а на счетчик 13 начинают поступать импульсы опорной частоты Р с генератора 11 импульсов опорной частоты. Напряжение на выходе операционного усилителя 6 (на конденсаторе 9) изменяется по законуУ(с=Т+е)=П (е=Т)г,+ йПо Тоо 45. Конденсатор 9 разряжается, и момент полного разряда конденсатора фиксируется блоком 10 сравнения. Длительность интервала времени Т, . за который конденсатор 9 полностью разряжается, определяется из уравнения В момент фиксации блоком 10 сравнения достижения нулевого напряжения на конденсаторе 9 устройство возвращается в исходное состояние: ключи 2, 4, 12, 19 и 21 закрыты, ключи 20 и 22 открыты, интегратор 3 со сбросом установлен в режим "Сброс". За интервал времени Т в счетчик 13 поступило И=Т Р импульсов опорной час" тоты.В результате в счетчике 13 формируется код результата измерения Я, который индицируется блоком 14 ийдикации 2 Тоо И=ТР= -- -Р х 10 2 Т о цо Г 2 РТ 2 Р оТаким образом, погрешность результата измерения зависит только от нестабильности опорной частоты Р тогда как в известных устройствах погрешность измерения частоты значительно больше, поскольку зависит от нестабильности отношения сопротивлений резисторов и постоянной времени интегрирования,Формула изобретения Способ измерения частоты, основанный на преобразовании периода изме-ряемой частоты в напряжение, посредством интегрирования первого опорного напряжения в течение этого периода с сохранением результата преобразования до окончания измерения, преобразовании длительности опорного интервала времени, начало которого совмещают с началом периода измеряемой частоты, в напряжение посредством интегрирования второго опорного напряжения в течение этого интервала времени с сохранением результата преобразования до окончания периода измеряемой частоты и определении длительности информативного интервала времени, пропорционального значению измеряемой частоты, посредством интегрирования напряжения, пропорционального длительности периода иэме1597762 Составитель В.Новоселов а Техред Л.Олийнык Корректор С ЧеРн ктор Н.Я аказ 3051 ИИПИ Госуда Тираж 559 Подписное венного комитета по изобретениям и откр 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. ням при ГКНТ СССР здательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 Производственно ряемой частоты, от напряжения противоположной полярности, пропорционального длительности опорного интервала времени, до нуля, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повыше 5 ния точности измерения, в качествевторого опорного напряжения используют текущее значение результатапреобразования периода измеряемойчастоты в напряжение.