Измерительный частотный преобразователь

Союз Советскик Социалистических Республик(51)М, Кл,с присоединением заявки Но(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий6 01 К 7/32 Опубликовано 07,11,81. Бюллетень Й 9 41 Дата опубликования описания 07. 11. 81(54 ) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к технике измерения неэлектрических величин и может быть использовано При построении телеметрических систем одновременного контроля силовых и температурных воздействий на исследуемый объект.Известен пьезоэлектрический преобразователь, содержащий два пьезорезонатора укрейленных на торцевых выступах упругого кольца и подключенных к двум автогенераторам.Измеряемое усилие прикладывается к кольцу. Закрепление резонаторов на кольце дифференциально по отношению к прилагаемому усилию 1 1.Известное устройство в значительноймере устраняет температурную погрешность измерения, однако не позволяет проводить одновременные изьЬрения температуры и силовых усилий.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к данному изобретению является пьезоэлектрический преобразователь,содержащий двухпараметровый частотный датчик, выходы которого соединены с . входами первого и второго автогенераторов и два реверсивных счетчика 2 ),Известное устройство позволяет производить одновременные измерения температурных и силовых воздействий на исследуемый объект, однако имеет недостаточную точность измерения,что объясняется следующими факторами.Девиация высоких частот генерации Г 4 иво всем диапазоне изменения воздействующих на двухпараметровый частотный датчик параметров Р и Т достигает порядка 1 относительно частот генерации Ги Го при начальных условиях. 15 Частоты 1 и 1 в известном преобразователе преобразуются в коды,с которыми проводят дальнейшие вычислительные операцииПолезная информация об измеряемых 20 параметрах находится следовательно вмладших разрядах преобразователейчастота-код, 99 преобразуемой информации не является полезной. Необходимая точность измерения может быть 25 достигнута при использовании высокораэрядных преобразователей частотакод, однако подобного рода усложнения приводят к уменьшению надежностисхемной реализации, повышению числа 30 сбоев за одно измерение и, следова 879333Формационных импульсов с выходовинтервалов 15 и 18, Реверсивный счетчик 9 и счетчик 10 обнулены и готовы к считыванию информации с выходовблока 7В соответствии с алгоритмом вычитания (5) на суммирование в реверсивный счетчик 9 в процессе измеренияпоступают импульсы частоты Г 4 в течение времени Т, а на вычитание - импульсы частоты Г в течение времениТ.Счетчик 10 в течение времени Т 9считывает импульсы частоты Г 4, в течение времени Т 4 импульсы частоты Г.Отсчет временных интервалов Т,Т , ТЗ, Т 4 начинается после подачивнешней команды "Пуск", по которой 15на 5 входы триггеров 13 и 14 начинают поступать импульсы частот Г иГ соответственно, По первому импульсу частоты Г, с выхода генератора опорной частоты 6 формирователь 8 2 Оначинает формировать импульсы положительной полярности Т, Т, Т 1 Т,Передними фронтами этих ймпульсовоткрываются элементы 19 и 20 дляпрохождения информации с выходов инверторов 15 и 18 на входы счетчиков9 и 10.Элемент 16 открыт триггером 13,элемент 17 закрыт триггером 13. Следовательно, с появлением на 5 входахтриггеров 13 и 14 двух положительныхимпульсов частот Г, и Г, на выходе д узла 7 появится логический нульна время, равное длительности импульса частоты Гр, поступающего на элементы 16 и 17. В это время выход е,узла 7 остается в состоянии логической единицы,Тем самым обеспечивается приоритет операции суммирования перед операцией вычитания в реверсивном счет Очике 9, поскольку выходы,д и е, элементов 19 и 20 подключены непосредственно ко входам счетчиков 9 и 10.На фиг. 3 условно принято, что переброс триггеров в обратное состояние 4и считывание импульсов счетчиками 9и 10 происходит по отрицательнымфронтам импульсов.Пусть на первый триггер 13 поступает положительный импульс частотыГ раньше, чем на второй триггер 14поступает импульс частоты Г (Фиг.ЗТТ - первые импульсы). Элемент 16 открыт для инвертирования импульсов свыхода генератора 6. На выходе д уз/гла,7 появляется импульс (Фиг.Зд)длительностью равной длительности импульса частоты Г, Импульс (Фиг.Здпервый импульс) записывается на суммирование в счетчиках 9 и 10. Импульс (Зв) инвертируется инвертором 15. Отрицательным фронтом этогоимпульса триггер 13 перебрасывается посчетному входу в противоположноесостояние. На неинвертирующем выходетриггера 13 появляется логический 65 нуль, Элемент 16 закрывается. Элемент17 открывается по входу, связанномус инвертирующим выходом триггера 13При наличии на 5 входе триггера14 положительного импульса частотыГ на выходе элемента 17 г появляется импульс длительностью равнойдлительности импульса частоты(фиг.Зг - первый импульс). Этот импульс через инвертор 18 и элементы20 и 19 поступает на счетный входсчетчика 9, где записывается на вычитание и на счетный вход счетчика10, где суммируется с первым пришедшим импульсом. На фиг, Зд,е показаныимпульсные последовательности, записываемые счетчиками 9 и 10,Аналогичным образом разделяютсясигналы с частотами Г и Г 2 в случаях, когда импульс частоты Г поступает на 5 вход триггера 14 раньше,чем на Я вход триггера 13 поступает импульс частоты Г . Однако вовсех случаях импульс частотысоответствующий импульсу частотына выходах д и е, появляется раньшеимпульса частоты Гб, соответствующего импульсу частоты Г (фиг.Зв,г).Таким образом измерительный частотный преобразователь основан нагетеродинировании высоких частоти 1 генерации автогенераторов споследующим вычислением параметровР и Т путем подсчета импульсовочастот Г,/ и 1 за определенные интервалы времени Т,/, Т , Тэ, Т .Путем гетеродинирования можнодостичь полезной девиации частотыпорядка 100, однако практическидостаточно преобразовать спектр сигнала до полезной девиации порядка50 Ъ относительно начальных частотГо и Го Подобного рода переносспектра в сторону более низких частот позволяет значительно уменьшитьчисло разрядов счетчиков 9 и 10 иоперировать непосредственно с частотным сигналом, а не с его кодом,как это делается в известном преобразователе, Следовательно, устранением промежуточного частота-кодпреобразования и значительным уменьшением числа разрядов счетчиков путем генеродинирования высоких частот колебаний Г и 1повышаетсяоточность измерения параметров Р и ТОтсутствие в предлагаемом преобразователе таких сложных узлов, каквычислительного устройства, реализующего Функцию перемножения векторасигнала исследуемых параметров наобратную матрицу коэффициентов (5)и запоминающего устройства, в котором хранится обратная матрицакоэффициентов (5), значительноупрощает предлагаемый преобразователь по сравнению с известными решениями и дает возможность использовать его при построении автономныхтелеметрических систем обработки информации. формула изобретенияИзмерительный частотный преобра 5 зователь, содержащий двухпараметровый частотный датчик, выходы которого соединены с входами первого и второго автогенераторов и два реверсивных счетчика, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения исследуемых параметров, в него введены источник эталонной частоты, первый и второй смесители, блок разделения сигна лов и формирователь временных интервалов, причем выходы первого и второго автогенераторов через соответствующие смесители подключены к блоку разделения сигналов, выходы источника эталонной частоты соединены с входами первого и второго смесителей, блока разделения сигналов и формирователя временных интервалов, выходы которого подключены к уп. равляющим входам блока разделения сигналов, а его выходы соединены с соответствующими информационными и управляющими входами первого и второго реверсивных счетчиков.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 558189, кл. 6 019/08, 1975.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 27173 б 8, кл. С 01 К 7/32,04.01.79 (прототип).879333 Составитель Н, Горшкова Техред А,Вабинец Корректор А. Ференц Редактор Т. Куэ а акаэ 97 4/ лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Тираж 910 ВНИИПИ Государстве по делам иэобр 113035, Москва, ЖПодписноного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д