Измеритель частоты

 

Изобретение предназначено для измерения частоты гармонического сигнала за время, меньшее длительности периода колебаний. Измеритель содержит линии 1 и 6 задержки, перемножитель 2, сумматор 3, блок 4 вычисления отношения, блок 5 возведения в квадрат и блок 11 нелинейного преобразования . Введение линий 8 и 10 задержки, сумматоров 7 и 9 и образование новых функциональных связей П9 вышает быстродействие измерителя. , 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 R 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

gpss

1„, 4.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 41 23548 24-21 (22) 26.06.86 (46) 15.06.88.Вюл. У 22 (71) Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова (72) Н.П.Никитин, В.И.Лузин, В.А.Добряк и С.А.Худин (53) 621 .31 7 (088 .8) (56) Маркел Дж.Д., Грэй А.Х.

Линейное предсказание речи. М.:

Связь, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1287028, кл. С 01 R 23/00, 1985.

„„SU„„1402954 А1 (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение предназначено для измерения частоты гармонического сигнала за время, меньшее длительности периода колебаний. Измеритель содержит линии 1 и 6 задержки, перемножитель 2, сумматор 3, блок 4 вычисления отношения, блок 5 возведения в квадрат и блок ll нелинейного преобразования. Введение линий 8 и 10 задержки, сумматоров 7 и 9 и образование новых функциональных связей првышает быстродействие измерителя.

1 ил.

1402954 ц1 (") ц 1(") ц1 () + м

+ „ а ц,(t-ш„)

m-«-1 (2) при Т, М-с . к

Тогда Е i е (t-Кдс)

k--0 (3) при г. То э (4) T = N - d t + M Г>. при t N-dt + 2i .

50 н

a,(N,t) = — к о

+ U (t i -К 4 t) 5U (t-К д t)+U,(t-2 Г, — К 4 t)j

1

Х Ц„(е- i — Кд t) к=о

При 1 N dt+2

Между коэффициентом а„ и частотой входного сигнала ы имеется соответствие

Изобретение относится к электрорадиоизмерениям и предназначено для измерения частоты гармонического сигнала за время меньше длительности периода колебания.

Цель изобретения — повышение быстродействия путем уменьшения времени измерения, На чертеже представлена структурная схема устройства, Устройство содержит последовательно соединенные линию 1 задержки (ЛЗ), вход которой является входом устройства, перемножитель 2, сумматор 3 и блок 4 вычисления отношения, а также блок 5 возведения в квадрат, ЛЗ 6, сумматор 7, ЛЗ 8, сумматор 9, ЛЗ 10, / и блок 11 нелинейного преобразования, выход которого является выходом 20 устройства. Входы сумматора 7 соединены соответственно с входом ЛЗ 1 и выходом ЛЗ 6, а выход — с вторым входом перемножителя 2, выход которого соединен с вторым входом суммато- 25 ра 3 через ЛЗ 8, выход ЛЗ 1 подключен к входу ЛЗ 6 и через блок 5 возведения в квадрат — к входу сумматора 9 и входу ЛЗ 10, выход которой соединен с вторым входом сумматора 30

9, причем второй вход блока 4 вычисления отношения подключен к выходу сумматора 9, а выход — к входу блока

11 нелинейного преобразования.

Принцип работы измерителя частоты можно пояснить с позиций теории линейного предсказания. Линейный предсказатель определяется как устройство, на выходе которого и м

U (t) = — à U„(t mi )

1,„«1 tn 1 1 при t >,М где U (t) — входной сигнал; ц,(t) — предсказанное значение входного сигнала;

45 а — коэффициент авторегрессии (предсказания );

M — порядок предсказателя; — время задержки.

Основная задача анализа заключается в определении коэффициента а по наблюдаемой и задержанным реализациями U<(t). Наиболее распространенным критерием оценки а является критерий минимума кратковременной энергии погрешности предсказания (E=min).Погрешность предсказания

e(t) определяется как где 3t — малый интервал времени, 0(яесС) Э

Т вЂ” интервал времени, в течение которого производится оценка коэффициента а

Величина N связана с интервалом вре-. мени То соотношением

В частном случае, при М=2 (предсказатель второго порядка и а 1 (это соответствует предсказанию входного сигнала в виде незатухающего гармонического колебания) имеем л

U<(t) а ц (» п ) ц (2л ) при t 2ьyy

E = ». (ц, (t-К 4t) + a, U„(t- (>— к=о

K t) + U (t-2 — К, t)) В соответствии с выбранным критери1 3Е ем полагаем ---- = О, За, 1 а, >(N t) = — — arccos (- — — -) при

Д

t 7j N 4 + 2 р (6) 2954

10

3 140

Величину N можно выбрать, руководствуясь следующими рассуждениями.

Минимальное значение интервала времени Т,.„„= 2 С . Это соответствует тому случаю, когда оценка а, производится по трем значениям входного сигнала, сдвинутым друг относительно друга на время i>, при этом N О (выражение (4) в случае М = 2). Однако при такой оценке внешние помехи могут привести к ложной оценке величины а,, когда U„(t- Г>) близко к нулю.

Увеличение N ведет к повышению помехоустойчивости оценки и одновременно. к возрастанию времени Т>. Поэтому при сравнительно слабых внешних по— мехах (например, когда уровень входного шума значительно меньше уровня входного сигнала) целесообразно выбирать N=l тогда

+U1(t Г -K ht) (U1(t-K дt) + U<(t-2 -К л t)j

k=о I а (t)

1 (7) 1 U,(t-7 -К Д t) при t 7 2 Г + Д t.

"Г .

/ ). них помех. шения.

Алгоритм оценки параметра а,(t) и частоты cd(t) (выражения (Б), (7)), реализуется с помощью предлагаемого . устройства.

Устройство работает следующим образом.

Входной гармонический сигнал задерживается в каждой из ЛЗ 1 и 6 на время, при этом напряжение на выходе перемножителя 2 выражается в виде

5 1 Ъ

+ Б„(- 2 )) при -, 27 на выходе блока 5 возведения в квадрат

Ug(t) = U, (t-c ) при t, i на выходе сумматора 3

U (t) - . U(t- -Кд t) (U (t-K zt)+

kO

40

+ U, (t-21 — К с)) при t ?j 2 Q + d t, на выходе сумматора 9

U () =ZU,(t-; -KIlt)

В 45 пРи tv Cl,+3t, на выходе блока 4 вычисления отно,шения

U>(t) - à (t) при t,2 i>+ gt, 50 на выходе блока ll нелинейного преобразования

U (t) = + дt. 55

1О

Время 7 измерения частоты составляет

Ъ во всем диапазоне частот от cd®q < до ь3„,цси не зависит от величины м«J мин при этом 2 2 (i 4 3 с,> а на выходе измерителя частоты отсутствуют выбросы напряжения при воздействии на него аддитивных внешФормула и з о б р е т е н и я

Измеритель частоты, содержащий последовательно соединенные линию задержки, вход которой является вхо- : дом устройства, перемножитель, сумматор и блок вычисления отношения, а также вторую линию задержки, блок возведения в квадрат, входы которых объединены с входом перемножителя, и блок нелинейного преобразования, выход которого является выходом устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй и третий сумматоры, третья и четвертая линии задержки, причем входы второго сум" матора соединены соответственно с входом первой линии задержки и выходом второй линии задержки, а выход — с вторым входом перемножителя, выход которого через третью линию задержки подключен к второму входу первого сумматора, выход блока возведения в квадрат соединен с первым входом третьего сумматора и через четвертую линию задержки — с вторым входом третьего сумматора, выход которого подключен к второму входу блока вычисления отношения, а вход блока нелинейного преобразования соединен с выходом блока вычисления отно