Устройство для измерения нестабильности частоты

 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться при оценке характеристик источников колебаний Устройство для измерения нестабильности частоты состоит из частотомера 1 процессора 2, печатающего устройства 3 регистров 4 5 цифрового компаратора 6, генератора 7 импульсов и счетчика 8 импульсов 2 ил

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (yy) )RQ (ы) 2ОО3985 Cf. (51) 1 23 ОО (21) 4Q38999/23 (22) 27.0533 (46) 30.11.93 Бил. Ию 43-44 (7Ц Инпитут теппофизики СО PAH (72) Борисов БД; Мишнев А.С. (73) Институт лазерной физики СО PAH (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ HECTA—

БИЛЬНОСТЙ 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. печатающего ус-ройства 1, регистров 4, 5, цифрового компаратора 6, генератора 7 импульсов и счетчика 8 импульсов. 2 ил.

2003985

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 па фазовому детектору, усилителю, перестраиваемаму фильтру верхних частот, фильтру ФАП, опорному генератору, регулируемому усилител а. Выходы каналов поданы на вход измеригеля среднеквадратическаго значенияя.

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 кампаратар, Однако указанное устройство, реализующее прямую оценку характеристики нестабильности, обладает недостаточной точностью иэ-за малой избирательности ега передаточной функции. Кроме того, при малых интервалах измерения t ега время выборки г становится соизмеримо или больше г, что дополнительно удлиняет общее время наблюдения гн, снижая быстродействие устройства.

Действительно, в этом устройстве для уменьшения вклада минимальных значений

re- "мертвого" времени r и исключения

"провалов™ в передаточной характеристике, из-за этого вклада используется рандомизация (случайнае 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, jzя =! — кривая 1,t /т„= И— кривая 2, и рандомизираванной передаточной характеристики — кривая 1И для наиболее интересного случая At - t<, N - 100»

1. Видно, чта кривая Ш сильна отличается ат . кривых i, И, повторяя форму фильтра нижних частот с очень малой избирательностью.

Эта приводит к ухудшению точности по сравнению с "идеальным" (t„- 0) измерением.

Цель изобретения- повышение быстродействия при малых интервалах измерения

40 а5

56

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 этом выход генератора соединен со счетным входом счетчика, выход счетчика соединен с первым входом цифрового компаратара, второй вход катарога 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 компаратара соединен с входом управления записью в первый регистр и входам управления чтением частотомера.

В отличие ат известного в предлагаемом устройстве не производится перезапуск частотамера по окончании первого иэ смежных интервалов, т.е, не происхадитфизическаго 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 непрерывна считать до окончания второго смежного интервала частотомера и счетчика длительности интервала.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, чта содержит формирователь,. смежных интервалов и новую связь между элементами. Таким образом, оно соответствует критерию изобретения "новизна"..

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие изобретение от прототипа. не были выявлены, поэтому ани обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг,2 изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройства состоит из частотомера 1, процессора 2, печатающего устройства 3, первого регистра 4, второго регистра 5, цифраврго компаратора 6, генератора 7, счетчика 8;

Устройство работает следующим образом.

2003985

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 интервалон, 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 — кад интервала 2 т,, то по достижении счетчиком 8 текущего интервала кода ти цифровой компаратар с вь1хода "Равна" дает сигнал на перепись кода частоты, накопленного за время ти, из частотомера для считывания процессором и на перепись кода интервала 22 из второго регистра 5 B 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 t>, переписанному в первый регистр 4, Па этому второму сигналу компаратора в процессор считывается из частотомера код частоты за интервал 2 ги, так>ке непрерывно накапливающийся в нем. Этот код считывается и обрабатывается процессором с учетом кода за первый 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 када 2 err из второго

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ЧАСТОТЫ, содержащее частотомер, процессор, печатающее устройства и цифровой компаратор, отличающееся тем, что. с целью повышения быстродействия при малых интервалах измерения и точности за счет формирования смежных интервалов измерения с предельна малой паузой между ними, внедены формирователь смежных интервалов, выполненный ввиде узла,,содержащего генератор импульсов, счетчик импульсов, регистра в первый. Если это время меньше периода генератора 7, формирователь смежных интервалов "не замечают" его, чта технически, используя ЭСЛ-логику, легко реализовать за время, меньшее 10 с (при

-в частоте генератора 10 Гц). Дополнительно

8 нетрудно 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 кривой I на фиг.1 (до толщины линии графика), обеспечивая точность измерения большую, чем у прототипа, Для конкретного значения спектральной плотности фазовых флуктуаций, наприл1ер S(;) — — f, 2 мо>кно получить количестненну1а оценку выигрыша, который в данном случае составляет ЗЗ;ь. Нетрудно оценить и выигрыш в быстродействии при малых ти . если г1 =

-з -1"

=10 с, у прототипа r< = 10, а у предлагаемого устройства т „10 с, то при И =- 100 парных выборок нетрудно поцсчитать время набл адения для двух устройств:

Тн.прототипа = {2.10 + 10 )100= i0,2 с;

Ти..предл. = (2.10 + 10 )100 -= 0,2001 с, Таким образом, использование изобретения позноляет повысить быстродействие устройства для измерения нестабильности частот при малых интервалах измерения и точность. (56) Гайманан Р,Е. l1 др. Комплекс Bf1BBp3T) ры для оценки флуктуацианных характеристик колебаний. Измерительная техника, N

10, 1978, первый и Второй регистры, причем выход генератор- соединен са счетным входом счетчика импульсов, выход счетчика импульсов соединен с первым входом цифроного компаратора, второй вход которого соединен с ВыхОдОм первого рсгистра, 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 нхо55 дом управления Записью н первый регистр и входом управления ч ения частотомера.

Жиг f

Составитель М.Щукин

Редактор Т,Пилипенко Техред М.Моргентал Корректор М,Максимишинец

Заказ 3323.

Тираж Подписное

НПО"Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101