Brevet FR2202293A1 — publié le 19740503

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour mesurer des fréquences, par comptage des impulsions délivrées par un étalon de fréquence, pendant au moins une demi-période de la fréquence à mesurer, et en calculant ensuite la fréquence à mesurer à partir du nombre des impulsions comptées. De tels procédés et dispositifs sont connus et utilisés en grand nombre. Dans l'application pratique de ces procédés, les impulsions délivrées par l'étalon de fréquence sont totalisées au cours d'une demi-période (c'est-à-dire un t) ou pendant une pério- de entière (deux) de la fréquence à mesurer et le résultat désiré est calculé à partir du total ainsi obtenu.Dans le cas d'instruments de mesure présentant un large domaine de mesure, il se présente, dans ce cas, une difficulté qui réside dans le fait que, pour obtenir un résultat exact dans la plage de fréquences la plus élevée, la fréquence de l'étalon de mesure doit entre sensiblement supérieure à la fréquence maximale à indiquer et cela en déprit du fait qu'un étalon de fréquence présentant une fréquence aussi élevée ne s'impose ni du point de vue de la durée de mesure ni de celui du domaine normal de mesure. Un moyen d'éviter cette difficulté pourrait consister à utiliser pour le calcul constamment un nombre plus élevé de périodes de la fréquence à mesurer. Cela conduit cependant, dans la plage de mesure inférieure, ctest-à-dire à des fréquences relativement basses, à des temps de mesure intolérablement longs. La présente invention a pour objet d'éviter les inconvénients de la technique antérieure et crée, à cette fin, en particulier, un procédé et un dispositif de mesure de fréquence qui, tout en permettant une courte durée de mesure dans la plage de fréquences inférieure, assurent une indication précise également dans la plage de fréquences supérieure, sans que pour autant la fréquence de l'étalon de fréquence ne doivent être choisie trop élevée. Suivant la présente invention, ce résultat est obtenu en particulier d'une manière aussi simple que possible par le fait que le comptage des impulsions délivrées par l'étalon de fréquence est effectué au cours d'un nombre suffisant de périodes de la fréquence à mesurer pour qu'un nombre dtimpulsions minimal prédéterminé soit dépassé. Etant donné que la précision du résultat de mesure dépend directement du nombre des impulsions de l'étalon de fréquence comptées, cette précision est obtenue automatiquement gracie au nombre minimal choisi. Le procédé de l'invention peut store réalisé d'une manière particulièrement simple lorsque les périodes ou demi-périodes de la fréquence à mesurer sont totalisées, lorsque, en partant des nombres 1 et 10, il est examiné chaque fois à des intervalles de puissance de dix si les impulsions délivrées par l'étalon de fréquence ont déjà dépassé le nombre minimal, lorsque, au moment où la puissance de dix suivant ce dépassement est atteinte, le comptage de périodes de la fréquence à mesurer ainsi que le comptage des impulsions de l'étalon de fréquence sont interrompus et les sommes totales sont mises en mémoire, lorsqu'ensuite, en divisant le résultat du comptage des impulsions par le résultat du comptage des périodes, il est obtenu un résultat intermédiaire et, lorsque, enfin, la fréquence à mesurer est calculée en divisant la valeur quantitative de la fréquence de 1 'étalon de fréquence par le résultat intermédiaire. Dans la mise en application du procédé suivant l'invention, le coût du dispositif de mesure sur le plan des circuits peut être très sensiblement réduit lorsqu'il est prévu un compteur pour totaliser les périodes de la fréquence à mesurer et un deu xième compteur pour totaliser les impulsions de l'étalon de fréquence ainsi qu'un dispositif de commande destiné à délivrer des signaux de commande lorsque le compteur de périodes atteint des états espacés d'un intervalle de puissance de dix ; en outre, il faut, dans ce cas, prévoir sur le compteur de fréquence d'étalon une sortie de commande pour délivrer un signal d'arrêt constant loraque le nombre minimal d'impulsions à compter est atteint, et la sortie du dispositif de commande ainsi que la sortie de commande du compteur de fréquence d'étalon doivent chacune entre reliées à une entrée d'un circuit logique E. La sortie du circuit BX doit, dans ce cas, pour mettre fin aux processus de totalisation des deux compteurs ainsi que pour activer un dispositif calculateur lorsque des signaux de commande s'appliquent simultanément sur les deux entrées, outre reliée à un circuit de commu station. En vue de réduire encore davantage le cobt sur le plan des circuits, il est tout particulièrement avantageux que, dans le cas d'un tel dispositif de mesure présentant une indication décimal. pour exprimer la valeur à mesurer en oscillations par s.- conde, la fréquence de l'étalon de fréquence soit accordée quantitativement avec un nombre formant puissance de dix, que, pour calculer directement la suite des chiffres du résultat à indiquer, il soit prévu un dispositif pour former la valeur inverse du nombre accumulé dans le compteur de fréquence d'étalon et qu'il soit connecté au dispositif d'indication décimale un dispositif automatique de déplacement de virgule qui est commandé tant par la sortie du compteur de périodes que par le compteur de fréquence d'étalon.Manifestement, cet agencement et le choix de la fréquence de l'étalon de fréquence permettent de réduire les opérations de calcul nécessaires à la formation d'une valeur inverse, la tSche à accomplir par le dispositif calculateur se trouvant en même temps réduite par le dispositif de mise en place automatique de la virgule. i)e la même manière, on peut, en choisissant pour la fréquence de l'étalon de fréquence de manière appropriée une saleur égale à 1/6 fois un nombre formant puissance de dir; ëjgalement obtenir directement des résultats en cas de mesure de vitesses de rotation par simple formation d'une valeur inverse. En prévoyant, de manière appropriée, deux étalons de fré quence ou un circuit multiplicateur pour la fréquence d'étalon, on peut dans ce cas également obtenir la possibilité de passer d'un régime de mesure de fréquence à un régime de mesure de vitesse de rotation. Le contenu original et techniquement avantageux de l'objet de la présente invention est défini par les caractéristiques données dans les revendications, qui peuvent être prises isolément et notamment être combinées de diverses façons entre elle. La présente invention est expliquée plus en détail ci-des- sous à l'aide d'exemples de réalisation illustrés aux dessins annexés. La fig. 1 est un sch4a-bloc d'un dispositif de mesure présentant les caractéristiques de la présente invention. La fig. 2 représente une variante du dispositif de mesure de la fig. 1 pour mesurer des fréquences. La fig. 3 représente un dispositif de mesure suivant l'in Invention qui peut être utilisé au choix pour mesurer des vitesses de rotation et des fréquences. Le dispositif de mesure représenté à la figure 1 comprend un compteur 1 qui, par l'intermédiaire de l'entrée de mesure 2, est alimenté avec la tension dont il s'agit de mesurer la fréquence. Le compteur 1 est relié, par une ligne de commande 3, à un deuxième compteur 4 et active celui-ci au début de la mesure de sorte que, en même temps qu'il se produit l'opération d'addition de signaux à mesurer dans le compteur 1, les impulsions délivrées par l'étalon de fréquence 5 sont totalisées dans le compteur 4.Dès que le compteur 4 a totalisé un nombre minimal déterminé d'impulsions de l'étalon de fréquence 5, il arrose le processus de comptage et met en même temps fin, par l'intermédiaire de la ligne de commande 6, au processus de comptage du compteur i. En outre, le dispositif calculateur 7 est activé par l'intermédiaire d'une ligne de commande 8 de sorte que, en divisant le résultat obtenu dans le compteur d'étalon de fréquence par le résultat du comptage de la valeur à mesurer, on peut établir un résultat intermédiaire qui, après division de la valeur quantitative de la fréquence de l'étalon de fréquence par le résultat intermédiaire dans le dispositif calculateur 7, donne le résultat final, lequel est ensuite représenté par un dispositif indicateur 9 qui n'est activé qu'au moment requis. La fig. 2 représente un dispositif à mesure suivant lain- vention dans lequel la fréquence de l'étalon de fréquence 5 est fixée à 100 kHz. Le dispositif de mesure représenté est destiné à mesurer des fréquences et le détecteur 10 est réalisé de manière connue. Contrairement au cas du dispositif de mesure suivant la fig. 1, il est ici monté en aval du compteur 1 un circuit logique OU qui, chaque fois que le compteur atteint les positions 1, 10, 100 et 1000, délivre un signal au circuit ET 11. Le compteur 4 est réalisé de façon que, le compteur se trouvant en position 1 000, un signal d'arrêt constant soit déli vré au circuit ET 11.Par conséquent, dès qu'il est accumulé dans le compteur 4 le nombre minimal d'impulsions de l'étalon de fréquence 5, le circuit ET 11 est préparé de telle façon à l'opération de commutation et à la cessation des processus de comptage par l'intermédiaire du dispositif de commutation 20 et des lignes de commutation 12 et 13 que, lorsque la puissance de dix suivante est atteinte dans le compteur 1, le processus de comptage des deux compteurs 1 et 4 se trouve interrompu. Etant donné que, de la manière décrite, on a la certitude qu'il se trouve dans chaque cas dans le compteur 1 un nombre formant puissance de dix et que, en outre, l'étalon de fréquence est également accordé quantitativement sur une puissance de dix, la détermination chiffrée du résultat final dans le dispositif calculateur 7, qui est activé par l'intermédiaire de la ligne de commande 14, peut être obtenue par simple formation de l'inverse de la valeur accumulée dans le compteur 4. Pour assurer la mise en place correcte de la virgule lors de l'indication dans le dispositif indicateur 9, le dispositif calculateur est, en outre, connecté à la sortie du circuit OU 15 prévu à la sortie du compteur 1 de sorte que le résultat est établi en tenant compte de l'lmportance de la valeur accumulée dans le compteur 1. Le dispositif de mesure suivant la fig. 3 est réalisé de façon que, par actionnement d'un commutateur 16, on puisse passer du régime de mesure de fréquence par le détecteur 10 à celui de mesure de vitesse de rotation par le détecteur et converti s- seur de valeur à mesurer 17. Comme représenté, le commutateur 16 permet à la fois de commuter l'entrée du compteur 1 et de commuter également le compteur 4 chaque fois sur l'une ou l'autre dei deux sorties 5a ou 5b de l'étalon de fréquence 5.Alors que la sortie 5a délivre, comme dans l'exemple de réalisation de la fig. 2, des impulsions présentant une fréquence de 100 kHz, les impulsions appliquées à la sortie 5b présentent une fréquence égale à 1/6 fois 106 Hz, c'est-à-dire 166 2/3 kMz. La délivrance des différentes fréquences est obtenue en prévoyant dans l'éta lon de fréquence 5 deux oscillateurs présentant des sorties séparées. En remplacement de cet agencemett, on peut évidemment aussi prévoir un oscillateur dont la succession d'impulsions est multipliée ou divisée par un facteur approprié. Le choix de la fréquence appliquée à la sorte 5b permet, suivant l'invention, de déterminer également en cas de mesure de vitesse de rotation le résultat de mesure par simple formation de la valeur inverse du nombre accumulé dans le compteur 4. Le déroulement du processus correspond alors en détail à celui décrit à propos de la fig. 2 à cette seule exception près que, pour déterminer l'emplacement de la virgule dans le dispositif indicateur 9, il est prévu un dispositif de déplacement automatique de virgule 18 qui est commande tant par le circuit OU 15 que par le compteur 4. Le processus de mesure, qui se déroule de manière identi- que en cas de mesure de fréquences et de vitesses de rotation, est encore décrit brièvement ci-dessous à l'aide d'un exemple concret. Il s'agit de mesurer une valeur de cinq tours par minute s'appliquant au détecteur et convertisseur de valeur à mesurer 17. Àu début de l'opération de mesure, tous les compteurs et circuits logiques se trouvent amenés à l'état zéro. La première impulsion arrivant à l'entrée du compteur 1 est enregistrée simultanément par un circuit de commande principal 19 qui active ensuite, par l'intermddiaire de lignes de commande non réprésen tées, l'ensemble du montage, En même temps que se produit le processus de comptage dans le compteur 1, le compteur 4 reçoit de l'étalon de fréquence 5 des impulsions d'étalon. Lorsque la valeur minimale prédgterminée est atteinte par le compteur 4, celuici active le circuit ET 11.Compte tenu de la fréquence choisie pour l'étalon de fréquence 5, cette activation se produit au bout d'une durée de temps égale à 104 x 6,0 x 10 6 secondes, ce qui correspond à 0,06 seconde. Après un tour de rotation, c'est-à-dire au bout de 0,2 minute, le compteur 1 et le circuit OU 15 délivrent le premier signal ou circuit OU 11. À ce moment, la commande du dispositif de commutation 20, par l'intermédiaire des lignes de commande 12 et 13 provoque l'interruption du processus de comptage dans les compteurs 1 et 4. À cet état~, le compteur 4 a atteint 0,2 x 60 x 5 x 105, ctest-à-dire 2 x 106. La formation de valeur inverse effectuée ensuite dans le dispositif calculateur 7 donne, en tant que résultat chiffré, la valeur 5 000. En même temps que le résultat final est transféré du dispositif calculateur 7 dans le dispositif indicateur 9, la mise en place de la virgule s'effectue au moyen du dispositif automatique 18 prévu à cette fin. BEVEaDICBIIONS 1 - Procédé pour mesurer des fréquences, par comptage des impulsions délivrées par un étalon de fréquence au cours d'au moins une demi-période de la fréquence à mesurer, et pour calculer ensuite la fréquence à déterminer à partir du nombre des impulsions comptées, caractérisé en ce que le comptage des ipèiÔni délivrées par l'étalon de fréquence est effectué pendant un nombre suffisant de périodes de la fréquence à mesurer pour qu'un nombre minimal prédéterminé dtimpulsions soit dépassé. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les périodes ou demi-périodes de la fréquence à mesurer sont totalisées, en ce que, en partant des nombres un et dix, il est chaque fois examiné à des intervalles de puissance de dix si les impulsions délivrées par étalon de fréquence ont déjà dépassé le nombre minimal, en ce que, au moment où la puissance de dix faisant suite à ce dépassement est atteinte, le comptage de périodes de la fréquence à mesurer ainsi que le comptage des impulsions de l'étalon de fréquence sont interrompus et les sommes totales sont mises en mémoire, en ce qutensuite, en divisant le résultat du comptage d'impulsions par le résultat du comptage de périodes, il est établi un résultat intermédiaire et en ce que, enfin, la fréquence à mesurer est calculée en divisant la valeur quantitative de la fréquence de l'étalon de fréquence par le résultat intermédiaire. 3 - Dispositif de mesure électronique pour la mise en application du procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, le dispositif comportant un compteur pour totaliser les périodes de la fréquence à mesurer et un compteur pour totaliser les impulsions de l'étalon de fréquence, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif de commande 15 pour délivrer des signaux de commande chaque fois que le compteur de périodes atteint des positions situées à des intervalles de puissance de dix, en ce qu'il est prévu, sur le compteur de fréquence d'étalon 4, une sortie de commande pour délivrer un signal d'arr8t constant lorsque le nombre minimal d'impulsions à compteur est atteint, en ce que la sortie du dispositif de commande 15 et la sortie de commande du compteur de fréquence d'étalon 4 sont chacune connectée à une entrée d'un circuit logique ET il et en ce que la sortie du circuit ET, en vue de mettre fin aux processus de totalisation des deux compteurs 1, 4 ainsi que d'activer un dispositif calculateur 7 lorsque des signaux de commande 8lap- pliquent simultanement sur les deux entrées, est connectée à un dispositif de commutation 20. 4 - Dispositif de mesure suivant l'une des revendications 1 à 3, comprenant un dispositif indicateur décimal pour repré senter la valeur à mesurer en oscillations par seconde, caractérisé en ce que la fréquence de l'étalon de fréquence 5 est accordée,qu3ntitativement, sur un nombre formant puissance de dix, en ce que, pour permettre de calculer directement la séquence de chiffres du résultat à indiquer, il est prévu un dispositif 7 permettant de former la valeur inverse du nombre aceumulé dans le compteur de fréquence d'étalon 4, et en ce qu'il est connecté au dispositif d'indication décimale 9 un dispositif automatique de mise en place de virgule 18 qui est commandé tant par le dispositif de commande 15 prévu à la sortie du compteur de périodes 1 que par le compteur de fréquence d'étalon 4. 5 - Dispositif de mesure suivant l'une des revendications 1 à 3, destiné à mesurer des vitesses de rotation et comprenant un dispositif d'indication décimale pour représenter la valeur à mesurer en tours par minute ainsi qu'un détecteur et un convertisseur de valeur à mesurer pour transformer le mouvement angulaire de l'objet étudié en impulsions électriques, caractérisé en ce que l'étalon de fréquence 5 est accordé, du point de vue quantitatif, sur une fréquence égale à 1/6 fois un nombre formant puissance de dix, en ce que, pour permettre de calculer directement la séquence de chiffres du résultat à indiquer, il est prévu un dispositif 7 pour former la valeur inverse du nombre accumulé dans le compteur de fréquence d'étalon 4, et en ce qu'il est connecté au dispositif d'indication décimale 9 un dispositif de déplacement automatique de virgule 18 qui est commandé tant par le dispositif de commande 15 prévu à a sortie du compteur de périodes 1 que par le compteur de fréquence d'é- talon 4. 6 - Dispositif de mesure suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, afin de pouvoir utiliser le dispositif de mesure au choix pour mesurer des fréquences ou des vitesses de rotation en utilisant les mêmes dispositifs indicateur, compteur et calculateur 9, 4, 7, on peut faire passer la fréquence de l'étalon de fréquence 5 à partir d'un nombre formant puissance de dix à un autre nombre formant puissance de dix multiplié par le facteur 1/6. 7 - Dispositif de mesure suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu deux étalons de fréquence différents 5. 8 - Dispositif de mesure suivant l'un. des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu un étalon de fréquence commun 5 en aval duquel il est monté un circuit multiplicateur pour multiplier les impulsions de fréquence d'étalon par le facteur 1/6.