Измеритель дрейфа цифровых вольтметров и цифровых счетно импульсных частотомеров

Союз Советскин Социалистическин Республик(51) М. Кл. Н 03 К 13/О присоединением3) Приоритет ооудврстведдный комнт Совета Министров ССС по делам изобретенийи открытий 6 Бюллетень(088,8) 45) Дата опубликования описания 19,07,7(72) Авторы изобретени В. В, Регеда, А ензенский политехническ ститу 1) Заявител ЗМЕРИТЕЛЬ ДРЕЙФА ЦИФРОВЫХ ВОЛЬТМЕТРОВ И ЦИФРОВЫХ СЧЕТНО-ИМПУЛЬСНЫХ ЧАСТОТОМЕ ение,фВыу вольтги енн О т Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для экспериментальных исследований и контроля точности цифровых вольтметров и цифровых счетно-импульсных синхронизируемых частотомеров.Известны устройства для контроля точности измерения цифровых приборов, содержадцие источник образцового напряжения, схему сравнения кодов и датчик образцового кода, Недостатки этих устройств заключаются в невысоком быстродействии и низкои точности11,Прототипом предложенного прибора является измеритель дрейфа цифровых вольтметров и цифровых счетно-импульсных часотомеров, содержадций источник образцового напряжения, соединенный с суммирую-дцим устройством, генератор импульсов, со едйддеддный со входом "пуск" проверяемогоприбора, выход которого подключен ко входуустройства для сравнения кодов, Выходыпоследнего соединены с входами преобразователей числа импульсов в напряжение,торые через пороговые элементы соеди емногрудов у Г. П. Шльдков дд В, М. Шлянд иены соответственно со входами "спои "вычитание" реверсивного счетчикаход счетчика через преобразователь кнапряжеедие подключен к саьдэпддпудддеьгметру и делителю напряжения .,; .Описанный измеритель позволяеттрировать только дддейф цифровых Вольров, следовательно, сфера его примедограничена,Цель изобретеддддя - расширение фональных возможностей изме итепя,ункцирДля этого в предложенный измеритель введены генератор образцовой частоты, формирователь, цепочку задержек, распределитель импульсов, одновнбратор, триггер, клапан и переключатель режимов, Генератор образцовой частоты через формирователь подключен к одному из входов распределителя импульсов и ко входу цепочки задержек, выходы которой иодкдддо деньд к соответс;твуюдцим входам распределителя импульсов Выход последнего соединен с соответствуюдцим контактом переключателч режимов а управляюцдие входы подключены соответственно, к инверсному вьгходу реверсивногосчетчика. Прямой выход триггера соединен со вторым входом клапана, установочный вход триггера через одновибратор соединен с генератором импульсов, а нулевойвход триггера подключен к выходу "конецизмерения" проверяемого прибора.На чертеже приведена функциональнаясхема предложенного измерителя.Измеритель дрейфа цифровых вольтмечметров и цифровых счетно-импульсных частотомеров содержит генератор образцовойчастоты 1, соединенный через формирователь 2 со входом цепочки задержек 3 иодним из входов распределителя импульсов4, Все выходы цепочки задержек 3 подключены к соответствующим входам распределителя импульсов 4, Выход распределителя им 1 пульсов 4 соединен. с соответствующим контактом переключателя режимов 5,в 1 х с к ээ э неокл( р =,-: ; , э " ; ; в,.мого приборе 6, сэедккенкогэ с входом. трэйства для сравнения кодов , Бьпаэдьиэслеикегэ соединены с входами преобразо.т лей числа импульсов в напряжение 8входы которых через порэгэвые эпе,кт; 10 и 11, соответственно, соединеьхэдами "сложение" и вычитаниегн:ивнэгэ с: к=, 12. Выход реверскв, .и счетчика 1; динек со входом пре. бразэвателя кэр чжение 13 к однимходом клапа, .хэд преобразователякэд-иаиряжеив 1т.дключек к входу самспишушего вэл;.-.:а 15. Генератор им -пуск сов 16 пэркт "1 к входу "пуск" пров",эяемэгэ прибор 6, через делитель част:, ы 17 - к сброс. вым входам преобразоватепеЛ числа имнул,сэв в напряженке 8 и 9,а через эдковиэрптэр 18 - кустанэвэчкэмувходу триггера 19 нулевэй вход которогосоединен с выходом "конец измерения" проверяемого прибора 6. Прямой выход триггера 19 сосдикек со вторым входом клапана 14, выход которого подключен к одному управпяюшему входу распределителяимпульсов 4, другой управляющий вход которого соединен с инверсным выходом триггера 19. Выход преобразователя код - напряжение 13 через делитель напряжения 20соединен сэ входом суммирующего устройства 21, второй вход которого подключенк источнику образцового напряжения 22,а выход - к соответствующему контактупереключателя режимов 5,Измеритель работает следующим образом.При измерении дрейфа цифрэв:-.х счетно- импульсных синхронизируемых частотометров переключатель режимов 5 устанавливается в такое положение, при которэм выход распределителя импульсов 4 подключается к входу проверяемого прибора 6,т,е, частотомера,Работа цифрового счетно-импульсногочастотомера основана на подсчете числа периодов импульсов измеряемой частоты за опорный интервал времени Т и, причем началоопорного интервала времени Ти синхронизировано с импульсом измеряемой частоты,1 О а момент окончания опорного интервала времени Т, как правило, не совпадает с моментом прихода импульса измеряемой частоты, Инструментальная погрешность равна разности между реальным значением ин 15 тервала Т и его номинальным значениием и срГенератор эб"зцы:,э частоты 1 черезформирователь 2 задает ка вход цепочкизадержек 3 стабильную последовательностьэ эд ккфлэой следованияЦепочка задержек 3 представляет собой последовательно соединенные элементы задержки с величиной задержки каждого элемента ь25 Распределитель импульсов 4 организован таким образом, что в исходном состоянии устройства когда триггер 19 сброшен,ка вход проверяемого прибора 6 поступают импульсы со средней точки цепочки за 30 держек 3, задержанные на полтора периодаотносительно последовательности импульсов,поступающих с фэрмирователя 2,Импульсом с генератора импульсов 16запускаются проверяемый прибор 6 и од 35 ковибратор 18. Одновибратор 18 необходим для того, чтобы сдвинуть моментвозможной коррекции имлулссо, поступающих ка вход проверяемого прибора 6, относительно канада интервала времени40 По заднему фронту импульса с одновибратора 18 триггер 19 перебрасывается вединичное состояние и открывает клапан14, разрешая тем самым прохождение кода, записанного в реверсивном счетчике4 12, на управление распределителем импульсов 4. В зависимости от кода реверсивногосчетчика 12 распределитель импульсов 4подключает на вход проверяемого прибора6 один из выходов цепочки задержек 3,50 причем кулю реверсивного счетчика 12 соответствует подключение среднего выходацепочки задержек 3. Поэтому до конца опорного интервала времени Т ка вход проИверяемого прибора 6 будут поступать им 55 пульсы с одкэгэ и того же выхода цепочкизадержек 3,Пэ окончании периора 7 результат измерения в виде кода М поступит на устройство сравнения кодов 7 и сигналом60 "конец измерения" сбросится триггер 19.На второй вход устройства сравнения кодов 7 подается код Я, соответствующийноминальному значению частоты тУстройство сравнения кодов 7 выдает импульс на своем первом выходе, если значение кода И с проверяемого прибора 6 больше кода М , и на втором выходе, еслиЙ меньше й, Выделение дрейфа осуществляется на усредняюших элементах, которыми являются преобразователи числа им Опульсов в напряжение 8 и 9 совместно спороговыми элементами 10 и 11,Время усреднения равноту = и - гдеГи - коэффициент деления делителй частоты 17, а- частота следования импуль сов генератора импульсов 16.При условии, что середина импульса частоты 1 совпадает с окончанием номинальхного опорного интеовала времени 1количества кодов Я больших К и меньших М, будут равны между собой, Еслиодин из результатов сравнения появляетсячаше, то имеет место систематический уходмомента окончания интервала Ти в какуюлибо сторону от У и25В течение времени усреднения 7 навыходе преобразователей числа импульсовв напряжение 8 и 9 накапливается напряжение, пропорциональное количеству результатов сравнения ИМ и ИМ, Поокончании интервала времени 7 импульсомс делителя частоты 17 преобразователи 8и 9 сбрасываются, а пороговые элементы10 и 11, напряжение порога срабатываниякоторых равно половине максимально возможного напряжения на выходе преобразователей 8 и 9, оценивают напряжение насвоих входах, причем сработать может только один пороговый элемент 10 или 11.Если сработает пороговый элемент 10, фто импульс пройдет на вход "сложение"реверсивного счетчика 12, а если сработает пороговый элемент 11 - на вход "вычитание",После того как реверсивный счетчик 12изменит свое состояние, во время последуюших измерений частоты проверяемымприбором 6 распределитель импульсов 4,управляемый кодом реверсивного счетчика12, после открывания клапана 14 будетосуществлять сдвиг последовательности импульсов, поступающих через цепочку задержек 3, на величину одного элементазадержки. При этом если за время )55чаше получают результат сравнения Й ,то сдвиг происходит вправо от средней точки цепочки задержек 3, и влевэ - в случае более частой реализации результатаМ с Ц,Смешением момента прихода пос 60леднего импульса измеряемой частотыкор- к ректируется наметившийся уход моментаокончания опорного интервала измеренияТИСмешение момента прихода последнегоимпульса представляет собой сигнал обратной связи в устройстве, Это смещениезависит от значения кода реверсивногосчетчика 12. Преобразователь код напряжение 13, подключенный к выходу реверсивного счетчика 12, выдает напряжение,пропорциональное значению и повторяюшееформу дрейфа проверяемого прибора 6цифрового частотометра), Это напряжениерегистрируется самопишущим вольтметром15.При измерении дрейфа цифровых вольтметров переключатель режимов устанавливается в такое положение, при котэрэмвхэд проверяемого прибора 6, т,е. цифрового вольт;."-.тра, подключается через переключатель оежк;эв 5 к выходу с. рующегэ стдэ:"ства 2.На выходе источника образцовэго напряжения 22 устанавливается напряжение Д=( Я +0,5) о , где М - целое число, сэответствую 1 лее значен;-э контролируемойточки диапазона измерения проверяемогоприбора (цифрового вольтметра) 6, а значение кванта прбора 6,Напряжение Уэ соответствует границеперехода от числа М к числу М + 1 навыходе преверяемого прибора 6, Однаков реальных цифровых вольтметрах эта граница может не совпадать с указанным уровнем, а разность между ними определяетинструментальную пэгрешность прибора.С подключением генератора импульсов16 к проверяемому прибэру 6 (цифровомувольтметру пэ:;.==-:1:й с частотой импульсов генератора 16 будет выдавать на устройство сравнения кодов 7 результат измерений в виде кода М, На второй входустройства для сравнения кодов 7 подается код, соответствующий числу Й . Устройство для сравнения кодов 7 выдает единичный импульсный сигнал на первом своемвыходе, если значение кода К, поступающего с проверяемого прибора 6, большеч , а на втором - если значение кодаменьше ИВыделение дрейфа (низкочастотной составляющей погрешности проверяемого прибора 6) осуществляется введением усредняюших элементов, которыми являются преобразователи числа импульсов в напряжение8 и 9 совместно с пороговыми элементами 10и 11,Бремя усреднения Т определяется соУотношением 7: И (1/1) где- коэффициент деления делителя частоты 17, ачастота следования импульсов генератораимпульсов 16. В течение этого времениТуна выходах преобразователей 8 и 9 накапливаются напряжения, пропорциональные количествам результатов сравнения кодов ци й, соответствующих выполнению соотношений Йй и М 1 6 Я; соответственно, По окончании интервала времени Гимпульсом с делителя частоты 17 преобразователи 8 и 9 сбрасываются, а пороговыеэлементы 10 и 11, сработать из которыхможет только один, оценивают напряженияна своих входах.При этом на вход "сложение или "вычитание" реверсивного счетчика 12 поступит импульс, который вызовет изменениена определенное значение напряжения навыходе преобразователя код-напряжение 13и, следовательно, напряжения на выходеделителя напряжения 20,Напряжение на выходе делителя напряжения 20, подаваемое на второй вход суммирующего устройства 21, представляет собой напряжение обратной связи в устройстве,форма напряжения на выходе преобразователя код-напряжение 13 и его значение, с учетом коэффициента деления делителя напряжения 20, соответствуют форме и значению дрейфа проверяемого прибора 6 (цифрового вольтметра) и регистрируются с помощью самопишуцего вольтметра 1 МФормула изобретенияИзмеритель дрейфа цифровых вольтметров и цифровых счетно-импульсных частотомеров содержащий источник образцового напряжения, соединенный с суммирующим устройством, генератор импульсов, соединенный со входом пуск проверяемого прибора, выход которого подключен ко входуустройства для сравнения кодов, а выходыпоследнего. соединены с входами преобразо 5 вателей числа импульсов в напряжение, которые через пороговые элементы соединены, соответственно, со входами сложениеи вычитание" реверсивного счетчика, выход которого через преобразователь код 10 напряжение подключен к самопишущему вольтметру и делителю напряжения, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он содержит генератор образцовой частоты, фор 15 мирователь, цепочку задержек, распределитель импульсов, одновибратор, триггер,клапан и переключатель режимов, причемгенератор образцовой частоты через формирователь подключен к одному из входов20 распределителя импульсов и ко входу цепочки задержек, выходы которой подключены к соответствующим входам распределителя импульсов, выход последнего соединенс соответствующим контактом переключа 25 теля режимов, а управляющие входы подключены, соответственно, к инверсному выходу триггера и через клапан - к выходуреверсивного счетчика, прямой выход триггера соединон со вторым входом клапана,З 0 установочный вход триггера через одновибратор соединен с генератором импульсов,а нулевой вход триггера подключ.н к вы-,ходу "конец измерения" проверяемого прибора,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе." .1, Кончаловский В,.Юи др, Электрические измерительные преобразователи ,М., 1967 г., стр. 24, 2 М40 2, Авторскоесвидетельство СССР