Цифровой частотомер

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения частоты гармонических, сигналов с повышенными точностью и помехоустойчивостью.Целью Вход изобретения является.повышение точное - ти измерения при малых отношениях сигнал - шум. Цифровой частотомер содержит формирующий блок 1, элемент 2 задержки , элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, элемент совпадения, счетчик 5 игенератор 7 импульсов Введение дополнительных одинаковых (п-1) каналов , каждый из которых состоит из последовательно соединенных элемента 2 задержки , элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, элемента k совпадения и счетчика f-, а также блока 6 управления и вычисления позволило повысить точность измерения частоты при отношении сигнал шум, близком к единице и менее, с у увеличением динамического диапазона измерений в сторону уменьшения амплитуды входного сигнала, i ил о е

„,Я0„„7O7562 союз советских со@а лист иесяих

РЕСПУБЛИК

1 рц G Ь1 R 23/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ ССа

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 изобретения является. повышение точности измерения при малых отношениях сигнал — шум. ЦиФровой частотомер содержит формируюций блок 1, элемент 2 задержки, элемент ИСКЛОЧЮЦЕЕ ИЛИ 3, элемент 4 совпадения, счетчик 5 и генератор 7 импульсов. Введение дополнительных одинаковых (и-1) каналов, каждый из которых состоит из последо" вательно соединенных элемента 2 за" держки, элемента ИСКЛОЧЮПЕЕ ИЛИ 3, элемента " совпадения и счетчика а также блока 6 управления и вычисления позволило повысить точность. измерения частоты при отношении сигналшум, близком к единице и менее, с ." a увеличением динамического диапазона измерении в сторону уменьшения ампли"

I т ды входного сигнала, 4 ил.

С: (21) 4804917/21. (22) 21. 03.90 . (46) 23 01.92. Бюл. 1". 3 (71) Красноярский политехнический институт (72) А,Л, Петров, И,Б, Плотников, С,В. Чепурных и И.К. Чмых (53) 621.317(0BB.Й) (56) ЦиФровые методы измерения сдвига фаз. - Новосибирск, Наука, 1979, с. 288.

Авторское саидетел,ство СССР

P, 1553914, кл, G O! R 23/10, 1990, (54) ЦИФРОВ0й ЧАСТОТОИЕР (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для определения частоты гармонических сигналов с повышенными точностью и помехоустойчивостью. Целью

ЬИ хоФ

GllHCAIHNE NSGEPE II Et- ИЛ

„Ф

° 3

1707562

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для рпределения частоты гармонических сигналов с повышенной точностью и помехоустойчивостью.

Целью изобретения является повышение точности измерения при малых отношениях сигнал — шум.

На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового частстомера; на фиг. 2 и 3 -, диаграммы, поясняющие работу частотомера; на Фиг. 4 - алгоритм работы блока управления и вычисления. !5

Цифровой частотомер содержит Фор- . мирующий бгок 1, вход которого >белеется входом частотомера, и и каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных элемента 2 задержки, элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, элемента 4 совпадения и счетчика 5, а также блок 6 управления и вычисления и генератор 7 импульсов, выход которого объединен с вторыми входами 25 формирующего блока 1, элементов 2 задержки, элементов 4 совпадения и синхровходом блока 6. Выход Формирующего блока 1 объединен с вторы<ли входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 и пер".ым 30 входом элемента 2 задер1«ки первого канала, при этом первый вход эле<лента .2 задержки каждого последующего канала подключается к выходу элемента 2 задержки предыдущего канала. Третьи 35 входы элементов 4 совпадения объединены с вторыми входами счетчиков 5 и управляющим выходом блока 6. Выходы счетчиков 5 подключены к соответствующим и входам блока 6 управления и вы- 40 числения, выход которого является выходом частотомера.

Цифровой частотомер работает следующим образом.

1 г 45

Входной усилитель-ограничитель формирующего блока 1 преобразует входной сигнал в последовательность прямоугольных импульсов (Фиг, 2а),фронты . которых далее с помощью триггера привязываются к импульсам квантования генератора 7 импульсов, после че о они поступают на первый вход элемента 2 задержки первого канала, С выхода элсмент;< 2 за,",ер:«к<л зздержанные им5с пуп ьсы Г1Од é3T < я на ях д втО сого кана ла, а также на первый вход элемента

ИСКЛОЧАЮИЕЕ ИЛИ 3 первого канала (фиг.2б). Сигнал на выходе элемента 2 задержк ; второго канала приведен на фиг. 2в.

Так как на вторые входы элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 поступает сигнал и с выхода формирующего блока 1, то на их выходах присутствуют импульсы л (фиг.2г,д}, длительность которых c; =

i..N .., где t - период следования

Импульсов квантования, N - число тактов частоть1 квантования, на которое происходит задержка в одном элементе

2 задержки, i - номер канала.

В блоке 6 управления и вычисления происходит Формирование импульса Ти>у (фиг.2и), который, поступая с управляющего Bblj

По Фронту импульсов также происходит сброс счетчиков 5 всех каналов, а уровнем "Лог. 1" открываются элементы

4 совпадения и на счетчики 5 начинают поступать импульсы частоть< квантования (Ф<лг, 2ж,з). !

Ва время измерения Т„ „за сиеТиНК, Тимл

5 импульсов пос упают N2 = 2iN Т импульсов. Однако зто выражение справе.,ливо лишь для больших отношений q си;нал - шум. Известно, что для соот" ношений сигнал - шум, близких к единице и менее, зависимость числа им" пульсов, зарегистрированных счетчиками 5, имеет вид, представленный на Фиг. 3, где N< - число импульсов квантования за интервал измере— 1 М ния т.е. N = : — -. Значение И о

0 определяется в блоке 6 управления и вычисления, По окончании измерительного ине тервала значения N счетчиков 5

1 считываются в блок 6. Для опредсления частоты можно, например, исполь" зовать метод линейной интерполяции.

С этой целью из массива значений N; выбираются два результата N; и. N <+, Ио, Ио так, чтобы N;(, à Г ;„) -.—, где

1 i б и - 1, тогда искомая частота определяется из выражения т — =а <<-Ь-,-, 2 Р У где коэффициенты л и Ь являются решением системы уравнений

17075(?

Б; =а+b«, «, И;, а+ b ;... т.е. тогда ьк- --л

4(-р- - а) 35 а П; -ь (- — ), h, 2 «+ «1 1 +«

Ъ!

Блок 6 работает по алгоритму, при- «5 веденному на фиг, «. По окончании импульса, определяющего Т >м, в блоке

6 поочередно с помощью мультиплексора подключаются выходы счетчиков 5 всех и каналов и считывается информа- 2О цил в ячейки памяти, после чего произ водятся программная обработка и опре деление частоты сигнала.

Частотомер по сравнению с известныи позволяст производить измерение ?5 частоты с повышенной точностью. при отношениях сигнал — шум, близких к единице и менее, при oTGM увеличивается динамический риапазон в сторону уменьшения амплитуды входного сиг- О нала.

Формула изобретения

Цифровой частотомер, содержащий последовательно соединенные форми" рующий блок, вход которого является. входом устройства, элемент задержки, .—. элемент ИСКЛОЧЛЮЩЕЕ ИЛИ,. элемент совпадения, а также счетчик и генератор . импульсов, выход которого объединен с вторыми входами элемента совпадения, формирующего блока и элемента задержки, причем выход формирующего блока подключен к второму входу элемента ИСКЛОЧЛИ«ЕЕ ИЛИ, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, выход элемента совпадения подключен к входу счетчика и дополнительно введены блок управления и вычисленил, выход которого является вь«ходом устройства, и л- « каналов, каждь«й из которых состоит из последовательно соединенных элемента задержки, элемента ИСКПОЧЛ ОЦЕЕ ИЛИ, элемента совпадения и счетчика, причем первый вход элемента задержки каждого канала подключен к выходу элемента задсржки предыдущего канала, вторые входы которых объеди-, нены с выходом генератора импульсов, вторыми входами элсментов совпадения и синхровходом блока управления и вычисления, вторые вхоры элементов ИСКЛЮ«ФЮ!1ЕЕ ИЛИ объединены с выходе « формиру«-щего блока, управляющий .ыход блока управления и вычисления

«бъединен с третьими входами элементов совпадения и вторыми, вход м«« счетников, гыхоры которых соединены с соответствующими вхорани блока упраз ления и вычисления, Ъ

1707562 1707562

Составитель Н, Федоров

Редактор 11. Горная ТехредA Кравчук Корректор Л. Пилипенко Заказ 265

Ю

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,1 01

Ъ 068i1

113035, Тираж Подписное .ом;т ;.,о изо .>ре. =нилм и открытиям при Г!<6Т СССР йосква, m-35, Рауш"ка» наб, и. 4/5