Способ измерения частоты импульсных сигналов и устройство для его осуществления

 

1. Способ измерения частоты импульсных сигналов, основанный на подсчете числа полных периодов за время измерения, начало которого совпадает с началом периода измеряемой П(л) flf Гизн) частоты, и учете дробной части периода , формировании вспомогательной частоты, пропорциональной числу полHfcix периодов, квантовании текущего времени после очередного импульса измеряемой частоты, аннулировании результата квантования, если момент окончания периода измеряемой частоты наступает раньше момента окончания времени измерения и повторении квантования с учетом нового значения числа полных периодов до тех пор, пока момент окончания времени измерения не наступит раньше момента окончания периода измеряемой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, частоту кванто- g вания формируют суммированием вспомогательной частоты, пропорциональной числу полных периодов, с вспомо-1 гательной частотой, пропорциональной количеству импульсов суммарной частоты за текущее время после оконча- 2 ния очередного импульса измеряемой частоты. 4 :л ел vl

СОЮЗ СОВЕТО44Х

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECllYEiËÈH

gyp G 01 R 23/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2867775/18-21 (22) 10. 01. 80 (46) 23. 09. 83. Бюл. 9 35 (72) В.И.Тимофеев., Е.К.Алексеев, В.A.Eôèìoâ и В.Т.Мильченко (71) Центральное конструкторское бюро гидрометеорологического приборостроения Госкомитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды (53) 621. 317 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 370538,. кл. G 01 R 23/10, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 587409, кл. G 01 R 23/10, 1978. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ИМПУЛЬС

НЫХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ измерения частоты импульсных сигналов, основанный на подсчете числа полных периодов за время измерения, начало которого совпадает с началом периода измеряемой

su„„ a частоты, и учете дробной части периода, формировании вспомогательной частоты, пропорциональной числу полных периодов, квантовании текущего времени после очередного импульса измеряемой частоты, аннулировании результата квантования, если. момент окончания периода измеряемой частоты наступает раньше момента окончания времени измерения, и повторении квантования с учетом нового значения числа полных периодов до тех пор, пока момент окончания времени измерения не наступит раньше момента окончания периода измеряемой частоты, о т л ич а ю щ и и с .я тем, что, с целью повышения точности, частоту кванто- Я вания формируют суммированием вспомогательной частоты, пропорциональной числу полных периодов, с вспомогательной частотой, пропорциональной количеству импульсов еуммарной частоты за текущее время после оконча- Я

ЪФ ния очередного импульса измеряемой частоты.

1043570

2. Устройство для осуществления способа по. и. 1, содержащее два эле- . мента И, первые входы которых подключены к входной шине времени измерения, счетчик периодов измеряемой частоты, вход которого подключен че- рез первый элемент И к входной шине измеряемой частоты, а выход подключен к управляющим входам первого двоичного Умножителя,и счетчик"дробной части периода измеряемой частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены два делителя с постоянными коэффициентами деления, второй двоичный умножитель, дополнительный счетчик, сумматор и элемент!

Изобретение относится к электроиз мерительной технике и может быть использовано при цифровом измерении частоты импульсных сигналов.

Известен цифровой способ измерения частоты следования импульсов, ос- 5 нованный на подсчете числа импульсов измеряемой частоты в течение эталонного интервала времени и подсчете числа импульсов умноженной частоты в течение проМежутка времени между 1Ц последним зарегистрированным импульсом измеряемой частоты и концом эталонного интервала времени (1).

Недостатком такого способа явля- 15 ется невысокая точность измерения частоты; обусловленная тем, что за время измерения частота входного сиг; нала может изменять .я, а дробная часть периода будет заполняться час- 0 тотой, которая прямо пропорциональна частоте в начале эталонного интервала времени.

Известен способ измерения частоты импульсных сигналов, основанный. на подсчете числа полных периодов за .время измерения, начало которого совпадает с началоМ. периода.из-. меряемой .частоты,и.учете дробной части периода,в котором формируют.вспомогательную частоту, пропорциональную целому числу периодов измеряемой частоты, и заполняют этой частотой текущее время после очередного импульса измеряемой частоты, аннулируют результат заполнения, если момент 35 окончания периода измеряемой частоты наступает раньше момента окончания времени измерения, и повторяют операцию заполнения с учетом нового значения числа полных периодов до тех 4Q пор, пока момент окончания времени .измерения не наступит раньше момента задержки, выход которого подключен к первому входу сумматора, а вход. соединен с выходом второго двоичного умножителя, счетный вход которого соединен через первый делитель с постоянным коэффициентом деления, с счетным. входом первого двоичного умножителя, а управляющие входы соединены с выходами дополнительного счетчика, вход которого подключен через второй делитель с постоянным коэффициентом деления к входу счетчика дробной части периода измеряемой частоты и выходу сумматора, второй вход которого соединен с выходом двоичного умножителя.

1 окончания периода измеряемой частоты (2) .

Недостатком известного способа и устройства, его реализующего, является невысокая точность измерения, обусловленная тем, что дробная часть периода заполняется частотой, пропорциональной числу полных периодов плюс единица.

Целью изобретения является повышение точности измерения частоты им- пульсных сигналов.

Для достижения поставленной цели согласно способу измерения частоты импульсных сигналов, основанному на подсчете числа полных периодов за время измерения, начало которого сов падает с началом периода измеряемой частоты, и учете дробной части периода, формировании вспомогательной частоты, пропорциональной числу полных периодов, квантовании текущего времени после очередного импульса измеряемой частоты, аннулировании результата квантования, если момент окончания периода измеряемой частоты наступает раньше момента окончания времени измерения, и повторении квантования с учетом нового значения числа полных периодов до тех пор, пока момент окончания времени измерения не наступит раньше момента окончания периода измеряемой частоты, частоту квантования формируют суммированием вспомогательной частоты, пропорциональной числу полных периодов, с вспомогательной частотой, пропорциональной количеству импульсов суммар- ной частоты за текущее время после окончания очередного импульса измеряемой частоты.

В устройство для реализации способа, содержащее два элемента И, первые входы. которых подключены к вход104 3570 ной шине времени измерения, счетчик периодов измеряемой частоты, подключенный через первый элемент И к входной шине измеряемой частоты, а выход подключен к управляющим входам перво" го двоичного умножителя, и счетчик дробной части периода измеряемой частоты, введены два делителя с постоянными коэффициентами деления, второй двоичный умножитель, дополнительный счетчик, сумматор и элемент задержки, 10 выход которого подключен к первому входу сумматора, а вход . — к выходу второго двоичного умножителя, счетный вход которого соединен через первый делитель с постоянным коэффициен- 35 с том деления, с счетным входом первого двоичного умножителя, а управляющие входы соединены с выходами дополнительного счетчика, подключенного входом через второй делитель с посто- о янным коэффициентом деления к входу счетчика дробной части периода измеряемой частоты и выходу сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого двоичного умножителя.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

Устройство содержит элементы И

1 и 2, делители 3 и 4 с постоянными .коэффициентами деления, счетчик 5 периодов измеряемой частоты, двоичные умножители 6 и 7, дополнительный счетчик 8, сумматор 9, элемент 10 задержки и счетчик 11 дробной части периода измеряемой частоты, входную З5 шину 12 измеряемой частоты, входную шину 13 времени измерения, входную шину 14 опорной частоты.

Устройство, реализующее способ измерения частоты импульсных сигна- 4Q лов, работает следующим образом.

Для нормальной работы необходимо, чтобы начало времени измерения было синхронизировано с импульсами измеряемой частоты. В исходном состоянии 45 делители 3 и 4 с постоянными коэффициентами деления, счетчик 5 периодов, и счетчик 11 дробной части периода измеряемой частоты обнулены, в дополнительном счетчике 8 записана единица. С каждым импульсом входной частоты, поступившим за время измерения, делитель 4 с постоянным коэффициентом деления, дополнительный счетчик

8 и счетчик 11 дробной части периода измеряемой частоты устанавливаются в исходное состояние. После поступления на шину 13 сигнала Т» элементы И 1 и 2 открываются и начинают пропускать импульсы измеряемой часто. ты F с шины 12 и импульсы опорной @ частоты Го с шины 14.

Подсчет числа полных периодов за время измерения Т„ „осуществляется с помощью счетчика 5 периодов, в ко- 65 тором к концу времени измерения записано количество импульсов N

kg= En< т где Е г. — целая часть выражения в скобках.

Формирование вспомогательной частоты F, пропорциональной числу полных периодов, осуществляется с помощью двоичного умножителя 6 н

Г о 4 где Г„ — опорная частота

A — емкость счетчика 5 периодов.

Формирование вспомогательной час- тоты Г2, пропорциональной количеству импульсов суммарной частоты, осуществляется с помощью двоичного умножителя 7, о "8 з

2 ., В где К вЂ” коэффициент деления делите3 ля Э с постоянным коэффициентом;

Ng - код в дополнительном счетчи. ке 8Ф

 — емкость. дополнительного

"четчика 8 °

"8 я где N — число импульсов, прошедшее через сумматор 9 в счетчик

ll дробной части периода за время после окончания очередного импульса измеряемой частоты;

К вЂ” коэффициент деления делите4 ля 4 с постоянным коэффициентом.

Суммирование вспомогательных частот осуществляется с помощью сумматора 9

"S F й8

F 2

4 К, Поскольку частоты F< и F2 синхронизированы с опорной частотой F возможны случаи, когда импульсы частот F> и Fg совпадают во времени и в счетчик 11 дробной части периода может записаться всего один импульс вместо двух. Для исключения совпадения импульсов F< и F2 предназначвн элемент задержки 10, который задерживает импульсы F2 с выхода двоичного умножителя 7 на время, необходимое для записи импульса частоты

F в счетчик ll дробности части пе-, 1 риода. К концу времени измерения в

1043570

Составитель В.Новоселов

Редактор Н.Джуган Техред M.Tenep Корректор A,ÄçÿòêÜ,Заказ 7332/48 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

Ф по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент ., г.ужгород, ул.Проектная, 4 счетчике 11 дробной части периода будет нодсчитан код Мц, уточнякиций результат измерения частоты импульсных сигналов.

До тех бор,пока на делитель 4 с постоянным коэФфициентом деления не поступит количество импульсов„ равное К4, дополнительный счетчик 8 сохраняет свое исходное состояние, код на его выходах соответствует единице.

° Ивобретение обеспечивает повышение точности измерения. Если в иэвестном максимальная погрешность из" мерения равна0,25, - Т, то в предлагаемом техническом решении максимальная погрешность равна025. Т - - г т.е. в и раз меньше. Предлагаемый способ и устройство, его реализукщее, позволяют либо повысить точность измерения (прн заданных F,&gal

Fx 1д:.. F>щах (при заданных Fо, 8 ), либо уменьшить Fo (при заданных щ; щах ) °