Устройство для измерения нестабильности частоты

БРЕЖНЕВ ПН Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам САНИЕ К(УЦ Инпитут теппофизики СО РАН(73) Институт лазерной физики СО РАН(54 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСТАБИЛЬНОСТЙ ЧАСТОТЫ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться при оценке характеристик источников колебаний. Устройство дпя измерения нестабильности частоты состоит из частотомера 1. процессора 2, печатаоцего устройства 3 регистров 4, 5, цифрового компаратора 6, генератора 7 импульсов и счетчика 8 импульсов. 2 ил.Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может использоваться при оценке характеристик источников колебаний,Известно устройство для измерения нестабильности частоты, содеожащее в основном и дополнительном каналах по фазовому детектору, усилителю, перестраиваемому Фильтру верхних частот, фильтру ФАП, опорному генератору, регулируемому усилитела, Выходы каналов поданы на вход измерителя среднеквадратическаго значения,Однако указанное устройство обладает большой методической погрешностью. (до десятков процентов), так как для оценки характеристики нестабильности реализует косвенный метод верхнечастотной дисперсии.Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее частотомер, процессор, печатающее устройство и цифровой компаратар,Однако указанное устройство, реализующее прямую оценку характеристики нестабильности, обладает недостаточной точностью иэ-за малой избирательности ега передаточной функции. Кроме того, при малых интервалах измерения ти ега время выборки г становится соизмерима или больше г,. что дополнительно удлиняет общее время наблюдения тн, снижая быстродействие устройства.Действительно, в этом устройстве для уменьшения вклада минимальных значений гв- "мертвого" времени тм и исключения "провалов" в передаточной характеристике, из-эа этого вклада используется рандомизация (случайное дрожание) длительности интервалов. При этом передаточная характеристика не имеет "провалов" да нуля, но ее форма сильно деформируется, теряет избирательность, что приводит к потере точности,На фиг.1 представлены формы передаточных характеристик (квадратов их модулей), построенных для рекомендованных отношений т, г= - кривая 1,тв /ти = И - кривая 2, и рандомизированной передаточной характеристики - кривая 1 И для наиболее интересного случая Ь "ти, й - 100 1. Видно, чта кривая Ш сильно Отличается от . кривых 1, И, повторяя форму фильтра нижних частот с очень малой избирательностью. Эта приводит к ухудшению точности по сравнению с "идеальным" ( т- О) измерением.Цель изобретения- повышение быстродействия при малых интервалах измерения 5 10 15 20 25 30 35 40 а 5 50 55 и точности за счет формирования смежных интервалов измерения с предельно малой паузой между ними,Цель достигается тем, что в устройство для измерения нестабильности частоты, содержащее частотомер, процессор, печатающее устройство и циФровой компаратор, введен формирователь смежных интервалов, который содержит генератор, счетчик, первый и второй регистры, при атом выход генератора соединен со счетным входом счетчика, выход счетчика соединен с первым входом цифровага компаратара, второй вход которого соединен с выходом первого регистра, вход записи первого регистра соединен с выходам второго регистра, а предустановочные входы первого и второго регистров и вход запуска частотомера соединены с шиной предустановки процессора, выход циФрового компаратора соединен с входом управления записью в первый регистр и входам управления чтением частотомера.В отличие от известного в предлагаемом устройстве не производится перезапуск частотомера по окончании первого иэ смежных интервалов, т.е, не праисхадитфизическага Формирования конца первого и начала второго смежных интервалов, пауза между которыми и формирует "мертвое" время, а производятся только считывания соответствующих значений частот и сигналов управления при продолжающих непрерывно считать до окончания второго смежного интервала частотомера и счетчика длительности интервала.Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что содержит формирователь, смежных интервалов и новую связь между элементами, Таким образом, оно соответствует критерию изобретения "новизнаПри изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие изобретение от прототипа, не были выявлены, поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия",На Фиг,2 изображена блок-схема предлагаемого устройства,Устройство состоит из частотомера 1, процессора 2, печатающего устройства 3, первого регистра 4, второго регистра 5, цифрового компаратора 6, генератора 7, счетчика 8; Устройство работает следующим образом.2003985 10 20 35 40 Цикл измерений начинается со сброса счетчика, предустановки регистров и запуска частотомера от процессора. Частота измеряемого источника колебаний начинает подсчитываться частотомером (возможна работа в режиме периодамера). Одновременно счетчик 8 начинает накапливать импульсы генератора 7 интервалов, Код текущего значения интервала непрерывно подается на первый вход цифрового кампаратора б. Так как в результате предустановки в первый регистр 4 записывается код интервала длительностью ти , а во второй регистр 5 - код интервала 2 ги, то по достижении счетчиком 8 текущего интервала кода ти цифровой компаратор с выхода "Равно" дает сигнал на перепись кода частоты, накопленного за время ти , из частотомера для считывания процессором и на перепись кода интервала 2 ти из второго регистра 5 в первый. Так как счетчик 8, не останавливаясь, продолжает непрерывно накапливать код, то следующий второй сигнал "Равно" с выхода компаратора появляется при равен-. стве кода текущего интервала коду длительности 2 ти , переписанному в первый регистр 4, По этому второму сигналу компаратора в процессор считывается из частотомера код частоты за интервал 2 ги, такке непрерывно накапливающийся в нем, Этот код считывается и обрабатывается процессором с учетом кода за первьй интервал ги и требуемой характеристики нестабильности. Следующие по программе из процессора сигнал предустановки и запуска начинает новый цикл измерений,В реальном разработанном устройстве "мертвое" время определяется фактически временем переписи кода 2 ги из второго Формула из а бр ете н ия УСТРОЙСТВО. ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ЧАСТОТЫ, содержащее частотомер, процессор, печатающее устройство и цифровой компаратор, отличающееся тем, что. с целью повышения быстродействия при малых интервалах измерения и точности за счет формирования смежных интервалов измерения с предельно малой паузой между ними, введены формирователь смежных интервалов, выполненный в виде узла, содержащего генератор импульсов, счетчик импульсов,регистра в первый. Если это время меньше периода генератора 7, формирователь смежных интервалов "не замечают" его, что технически, используя ЭСЛ-логику, легко реализовать за время, меньшее 10 с (при-в частоте генератора 10 Гц), Дополнительно8нетрудно удовлетворить и другому условию - считыванию по сигналу компаратора кода частоты (периода) за время, меньшее периода измеряемой частоты, для исключения погрешности на стыке интервалов, При этих условиях предлагаемое устройство работает как измеритель нестабильности с очень малым "мертвым" временем и обладает передаточной функцией, практически совпадающей с кривойна фиг.1 (до толщины линии графика), обеспечивая точность измерения большую, чем у прототипа, Для конкретного значения спектральной плотности фазовых флуктуаций, наприл 1 ер 5(;) -- 1,2 мокно получить количественную оценку выигрыша, который в данном случае составляет ЗЗ;ь. Нетрудно оценить и выигрыш в быстродействии при малых ти, если=10 с, у прототипа т = 10, а у предлагаемого устройства т 10 с, то при И =- 100 парных выборок нетрудно поцсчитать время наблюдения для двух устройств:Тн.прототипа = (2.10 + 10 )100= 10,2 с; Типредл = (2,10 + 10 )100-= 0,2001 с, Таким образом, использование изобретения позволяет повысить быстродействие устройства для измерения нестабильности частот при малых интервалах измерения и точность.(56) Гайманав Р,Е. и др. Комплекс аппаратуры для оценки флуктуационных характеристик колебаний. Измерительная техника, М 10, 1978,первый и второй регистры, причем выход генератора соединен со счетным входом счетчика импульсов, выход счетчика импульсов соединен с первым входом цифроного компаратора, второй вход которого соединен с выходом первого регистра, вход записи первого регистра соединен с 50 выходом второго регистра, а предустановочные входы первого и второго регистров и вход запуска частотомера соединены с шиной предустановки процессора, выход цифрового кампаратара соединен с вхо дом управления записью в первый регистри входам управления чтения частотомера,2003985 О/ц,Зак Подписное кий комбинат "Патент", г. Уж ул.Гагарина,Редактор Т,Пилипен оизводственно-из Составитель М,ЩукинТехред М.Моргентал Тираж НПО"Поиск" Роспатента3035, Москва, Ж, Раушская н орректор М,Максимишинец