Устройство для формирования числового эквивалента измеряемого параметра

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в цифровых устройствах для измерения периодов. Цель изобретения - повьшение точности измерений. Устройство содержит накопительный счетчик 1, счетчики 2 и 3, элемент 4 ИЛИ, элементы 5 и 6 И, триггер 7, логический блок 8, блок 9 памяти и блок 10 управления. Введение в устройство счетчиков 2, 3, логического блока, блока управления, элемента ШШ, блока памяти и образование новых связей между элементами устройства обеспечит отсутствие изменений формируемого числового эквивалента измеряемого параметра при колебаниях измеряемого параметра в зависимости от его среднего значения до 1/6-1/3 величины, -соответствунщей весу младшего разряда . 2 табл., 4 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (и) (рр 4 (01 R 23/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ASTOPCNOMV Самдатвветви

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3768851/24-21 (22) 25.07;84 (46) 30.04.86. Вюл. В 16 (71) Казанский авиационный ордена

Трудового Красного Знамени и ордена

Дружбы народов институт ai».À.Н.Ту-. полева (721 Ю.К.Майоров и В.Е.Мишин (53) 621. 317 (088. 8) (56) Ермолов Р.С. Цифровые частотомеры. — Л.: Энергия, 1973, с.35, рис.2-2.

Авторское свидетельство СССР

Ф 504983, кл.. С 01 R 23/10, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРИИРОВАНИЯ ЧИС.ЛОВОГО ЭКВИВАЛЕНТА ИЗИЕРЯЕИОГО ПАРАNETPA (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в цифровых устройствах для измерения периодов. Цель иэобретения— повышение точности измерений. Устройство содержит накопительный счетчик

1, счетчики 2 и 3, элемент 4 ИЛИ, элементы 5 и 6 И, триггер 7, логический блок 8, блок 9 памяти и блок 10 . управления. Введение в устройство счетчиков 2, 3, логического блока, блока управления, элемента ИЛИ, блока памяти и образование новых связей между элементами устройства обеспечит отсутствие изменений формируемого числового эквивалента измеряемого параметра при колебаниях измеряемого параметра в зависимости от его сред- 3 него значения до 1/6-1/3 величины, -соответствующей весу младшего разряда. 2 табл., 4 нл. С:

1228033

10

30

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в цифровых устройствах для измерения периодов.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для формирования числового эквивалента измеряемого параметра; на фиг.2 — ось значений измеряемого параметра и его числового,эквивалента; на фиг.3 — изменение предельной амплитуды колебаний измеряемого параметра, до достижения которой отсутствуют колебания числового эквивалента; в зависимости от среднего значения измеряемого параметра; на фиг.4 — временные диаграммы выходных сигналов блока управления.

Устройство для формирования числового эквивалента измеряемого параметра содержит накопительный счетчик 1, первый 2 и второй 3 дополнительные ,счетчики, элемент HJIH 4, первый 5 и . второй 6 элементы И, триггер 7, логический блок 8, блок 9 памяти и блок 10 управления. Счетный вход накопительного счетчика 1 соединен с выходом первого дополнительного счетчика 2, счетный вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 4, первый и второй входы элемента ИЛИ 4 соединены с выходами элементов И 5 и 6.

Первый и второй установочные входы триггера 7 соединены с выходами логического блока 8, первый и второй входы которого соединены с выходами разрядов второго дополнительного счетчика 3. С выходом триггера 7 сое. динен первый вход второго элемента

И 6. Счетный вход второго дополнительного счетчика 3 соединен с выходом первого элемента И 5 сигнальные входы блока 9 памяти соединены с выходами разрядов накопительного счетчика 1. Первый выход блока 10 управления соединен с установочными входами накопительного и первого дополнительного счетчиков 1 и 2, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы блока управления соединены .соответственно с установочным входом второго дополнительного счетчика 3, третьим входом логического . блока 8, первым входом первого элемента И 5, вторым входом второго эле мента И 6 и установочным входом блока 9 памяти. Первый вход блока 10 управления является первым входом

11 устройства, а второй вход первого элемента И 6 — вторым входом 12 устройства.

Устройство для формирования числового эквивалента измеряемого параметра работает следующим образом.

На вход 12 поступают импульсы, подсчет которых производится в процессе формирования числового эквивалента, а на вход 11 — импульсы, определякяцие продолжительность интервалов времени, за которые производится формирование числового эквивалента, т.е.периодами импульсов, поступающих на вход 12, производится квантование интервалов времени, информация о длительности которых поступает на вход 11. На время подсчета импульсов первый элемент И 5 открыт сигналом с блока 10 управления (фиг.4а), а второй элемент И 6 сигналом с блока 10 управления закрыт (фи .4б). Импульсы с входа 12 поступают на счетные входы дополнительных счетчиков 2 и 3, а с выхода первого дополнительного счетчика 2— на счетный вход накопительного счетчика 11. Коэффициент пересчета дополнительных счетчиков 2 и 3 принимается равным трем. После окончания квантуемого интервала времени, за котобурый производится формирование числового эквивалента измеряемого параметра в накопительном счетчике 1, сигналом с блока 10 управления задается импульс на вход элемента И 6 (фиг.4б). Если триггер 7 находится в единичном состоянии, то с выхода элемента И 6 поступает дополнительный импульс на счетный вход первого дополнительного счетчика 2. Если триггер 7 находится в нулевом состоянии, то дополнительный импульс на вход счетчика 2 не подается.

При подаче на вход счетчика 2 дополнительного импульса могут иметь место две ситуации.

Если до этого в счетчике 2 было зафиксировано число 2, то поступление дополнительного импульса на вход счетчика 2 приводит к переходу этого счетчика s нулевое состояйие и подаче с его выхода на вход накопительного счетчика 1 дополнительного импульса.

Поэтому к ранее сформированному в счетчике 1 числу прибавляется едини1228033

30

ЬН=N

З

4А ьА г

Ь А т е И, -1-i,ã ь 112 jii 2 "Ю.г. ца, т.е. происходит коррекция формируемого числового эквивалента измеряемого параметра. При других состояниях счетчика 2 этого не произойдет.

Затем с блока 10 управления подается импульс на вход логического блока 8 (фиг.4в). При этом, если в дополнительном счетчике 3 зафиксировано число О, с выхода логического блока

8 подается сигнал на вход триггера 10

7, устанавливающий его в единичное состояние. Если в дополнительном счетчике 3 зафиксировано число 1, то с выхода логического блока 8 подается сигнал на установку триггера 7 в 15 нулевое состояние. Если в дополнительном счетчике 3 зафиксировано число 2, то сигнал с выхода логического блока 8 на переключение триггера 7 не поступит и триггер 7 сохранит прежнее состояние. Сигналами с устройства 10 управления число, зафиксированное в накопительном счетчике 1, заносится в блок 9 памяти (фиг.4г), а затем накопительный счет- 25 чик "1 и дополнительные счетчики 2 и

3 устанавливаются в исходное состояние сигналами с выходов блока 10 управления (фиг.4д). Далее циклы . формирования числового эквивалента измеряемого параметра повторяются.

Следовательно, если в текущем цикле измерения в дополнительном счетчике

2 зафиксировано число два, а в дополнительном счетчике 3 в предшествующем цикле измерения зафиксировано 35 число ноль или в предшествующем цикле измерения в дополнительном счетчике 3 зафиксировано число два, а до этого в нем фиксировалось число ноль, то к подсчитанному накопительным счетчиком 1 количеству импульсов добавляется еще один. Таким образом, формируемый числовой эквивалент зависит не только от значения измеряемого параметра в текущем цикле изме45 рения, но и от его значения в (упредыдущем, а в некоторых случаях и в более ранних циклах измерения.

На основании рассмотренного функционирования устройства для формирования числового эквивалента измеряемого параметра можно определить значения предельной амплитуды колебаний измеряемого параметра, до достижения которой формируемый числовой эквива4 лент носит стабильный характер. При этом используются обозначения

А - измеряемый параметр;

N — - числовой эквивалент измеряемого параметра

0 = f Т = КА; — частота импульсов, поступающих на вход 12; — продолжительность ин- тервалов времени, информация о которых поступает на вход 11;

- коэффициент пропорциональности между числовым эквивалентом измеряемого параметра и измеряемым параметром; — среднее значение измеряемого параметра, относительно которого могут происходить его колебания; некоторые значения числового эквивалента, которые могут фиксиро. ваться счетчиком 1, и соответствующие случаи, когда в счетчиках 2 и

3 фиксируется нулевое значение; — значения измеряемого параметра, которым соответствуют числовые эквивалейты; — вес младшего разряда счетчика 1 приращение измеряемого параметра, которому соответствует вес младmего разряда счетчика 1; вес разрядов счетчиков 2 и 3

Ф 1

3 приращение измеряемого параметра, которому соответствует вес разрядов счетчиков 2 и 3

3 — промежуточные числовые эквиваленты, не фиксируемые счетчиком 1

1228033 6 параметр прежде, чем попасть в пределы, указанные в верхней строке.

N =Я, +4N2=$, -2аИ

Остальные промежуточные числовые эквиваленты определяются аналогичным образом.

A„„, ;А;, А1,, А, А; А °

111.2 — значения измеряемого параметра, которым соответствуют проиежуточ- 0 ные числовые эквиваленты с одинаковыми индексами.

А А +ЬА = А — 2ЬА

111 1- ° г z

А =А. + 2dA= A-dA

1-1 2 2 2

Остальные значения измеряемого параметра, которым соответствуют промежуточные числовые эквиваленты, определяются аналогичным образом. 20

Используеиые обозначения поясняются фиг.2. На фиг.2 совиещены ось значений изиеряеиого параметра и ось числовых эквивалентов.

1 25

Для фиксации ситуаций, при которых производится коррекция числового эквивалента, формируемого в накопительном счетчике 1, т.е.добавление в, этот счетчик единицы, составлена табл. 1. В табл. 1 записаны пределы, в

30 которых может находиться значение измеряемого параметра во время предшествующего цикла измерения и пре- делы, в которых иожет находиться значение измеряемого параметра в те- Зз кущем цикле измерения. Знак "+" обозначает, что при конкретной ситуации, определяемой таблицей, и сформированному в текущем цикле измерения числу в накопительном счетчике 1 добавляет-40 ся единица. Значок "-" обозначает, что добавления единицы ие произво. дится. При простаиовке значков верхние границы в состав пределов не включены. Если в клетке проставле- 45 ны два значка, то при данной ситуации добавление единицы может произойти, а может и не произойти. Это зависит от того, в каких пределах находилось значение измеряемого параметра до попадания в пределы, соогветствующие столбцаи. Раскрытие этой неопределенности приведено в табл.2 °

В табл.2 столбцы. табл ° 1, включающие неопределенность, представлены каждый в виде двух столбцов. Вверху этих столбцов занесены пределы, в которых может находиться измеряемый

А,1 A;+ аАг Аср и изменяется от аА2 до 0,5 аАг, При А+ 0,5 аАг a A«« А+ аАг предельная амплитуда колебаний

N N +2aN = N -SNq.

1-1,2 г 1

На основании рассмотренного функционирования предлагаемого устройства можно определить зависимость предельной амплитуды колебаний аА„ измеряемого параметра от среднего значения измеряемого параметра, до которой формируемый числовой эквивалент является устойчивыи.

При А и А А,+ 0,5 аА2 предельная амплитуда колебаний а Апр Аер и изменяется от 0 5 ЬАг до аА .

При А;+ аА Аср A + 1,5 аА предельная амплитуда колебаний

< A„= А;+ 2 ЬАг- Аср и изменяется от аАг до 0,5 аАг.

ПРи А;+ 1>5 аАга Аср а А;+ 2 аА2 предельная аиплитуда колебаний аАо Ас А; — а А и изменяется от 0,5 аА2 до аА

При А, + 2hА> Ac <А;+ 2,5ЬА2. предельная амплитуда колебаний

Ь Ав A1+ Аср и изменяется от аАг до 0,5 аАг.

При А„ + 2,5 аА йА А;„предельная амплитуда колебаний аА„ А. — А,— 2 аА2 и изменяется от 0,5 hAz до аАг.

При изменении А, в других пределах характер изменейия 6А „ повторяется.

На фиг.3 графически представлен характер изменения относительной предельной амплитуды колебаний по оси значений измеряемого параметра для предлагаемого устройства (сплошная линия) и известного устройства (пунктирная линия).

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает отсутствие изменений формируемого числового эквивалента измеряемого параметра при колебаниях измеряемого параметра в зависимости от его среднего значения до

1/6-1/3 величины, соответствующей

Таблица 1

<,, т А; А;-;А,, Аifт А; А, -,А,, А„,-, А;,, А„т А, А;,> А,q

7 12280 весу младшего разряда, что повышает точность измерения. формула изобретения.5

Устройство для формирования числового эквивалента измеряемого параметра, содержащее накопительный счетчик, два элемента И и триггер, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью 10 повышения точности измерения, в него введены два дополнительных счетчика, логический блок, блок управления, элемент ИЛИ и блок памяти, причем счетный вход первого дополнительного t5 счетчика соединен с выходом элемента

ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом первого элемента И и счетным входом второго дополнительного счетчика, а второй вход — с выходом вто- 20 рого элемента И, первый вход которого соединен с выходом триггера, пер33 8 вый и второй установочные входы которого соединены с выходами логического блока, первый и второй входы которого соединены с выходами разрядов второго дополнительного счетчика, первый выход блока управления — с установочными входами накопительного счетчика и первого дополнительного. счетчика, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы блока памяти соединены соответственно с установочным входом второго дополнительного счетчика, третьим входом логического блока, первым входом первого элемента И, вторым входом второго элемента

И и установочным входом блока памяти, сигнальные входы которого соединены с выходами разрядов накопительного счетчика, вход блока управления является первым входом устройства, а второй вход первого элемента И вЂ” вторым входом устройства.

1228033

А; тA;,!

А;., тА;

А,, —;A;>

А;,-, А;,!, А14,- А;„,!

А; 4 А;

А;, - . A!+ L-1 1 ИД

0 11 ИЖ,1 %+1 2 уезд

Иб 1 Ni tZ

"с-12 4 Ai,1 Ai,,2 4 1. 4с+1,1 4 1,р Рие. Я

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

ВНИИПИ Заказ 2284/46 Тираж 728 0

Таблица 2