Цифровой измеритель длительности периода

 

тищ1т

О П И С А Най"Р

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлеио120776 (21) 2384638/18-21 с присоединением заявки Ио 2385432/18-21 (23) Приоритет

Опубликовано0505,79. Бюллетень Но 17

Дата опубликовании описания 0705.79

Союз Советскни

Сецналнстниескни

Республик

{51)М. Кл.2 ч 01 R 23/02

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (5З) ЧЖ621. 317. .36(088.8) (72) Авторы изобретения

М К Чмых М М Мичурина и В Г Патюков (71) Заявитель

Красноярский политехнический институт (54} ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ПЕРИОДА

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для измерения частоты и периода гармонического сигнала.

Известны цифровые измерители периодов.

Одно из известных устройств для измерения периодов содержит генератор .образцовой частоты, формирователь импульсов, триггеры, элементы И, эле-, менты. НЕ . одновибратюр и счетчики импульсоВ (11

Точность измерения известного устройства ограничена стабильностью час«15 тоти Счетных. импульсов, ошибками., дискретности и наличием шумов во входном .сигнале, т,е,- характеризуется низкой помехоустойчивостью, 20

Если стабильность генератора образцовой частоты может быть достаточно высокой, то ошибки дискретности можно уменьшить, увеличивая время ив gg мерения или частоту генератора.

Однако за большое время измерения сама измеряемая частота может сушест,венно измениться, что накладывает ограничение на время измерения, а увезО личЕние образцовой частоты ограничено быстродействием используемой элементной базы.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является электронносчетный частотомер, содержаший генератор эталонной частоты, формирователь счетных импульсов„ формирователь импульсов измеряемой частоты, счетчик числа счетных импульсов, декадные делители и ключ (21, Счетные импульсы заполняют интервал измерения, равный и -периодам измеряемой частоты, и подсчитывают счетчиком число счетйых импульсов,.Однако известный электронносчетный частотомер не обеспечивает необходимой точности и помехоустойчивости.

Целью изобретения является повьтнение точности и помехоустойчивости цифрового измерителя длительности периода.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель длительности периода, содержашнй генератор эталонной частоты, выход которого через формирователь счетных импульсов соединен с первьь входом ключа, выход которого подключен к входу счетчика чйсла счетных импульсов, формирователь импульсов измеряемой частоты, до661382 4 ветствни с описанным алгоритмом, в клю сумматоре 8 будет накапливаться сумма: ди

Рво- - 7 -(Т1»- 72) ...-(+» 2+. ° +) „1)+

Й

2 ика 5» 1 2 "° +" )» ...+(+Т +„+ P

ы, 2 фор- Произведем оценку среднего из »1 пе-. ас- риодов:

n/2, 1Х: » » 1

ri/2

2Е» .1 1

3 полнительно введены счетчик числа импульсов измеряемой частоты, два ча и сумматор, входа которого "oe йены соответственно с выходами пе

ro и второго дополнительных ключе первые входы которых подключены к вому выходу дополнительного счетч числа импульсов измеряемой частот вход которого соединен с выходом мирователя импульсов измеряемой ч тоты и с вторыми входами первого и второго дополнительного ключей, 10 третьи входы которых подключены соответственно к выходам счетчика числа счетных импульсов, а второй выход дополнительного счетчика числа им.пульсов измеряемой частоты соединен 15

q вторым входом ключа.

На Фиг. 1 представлена структурная схема цифрового измерителя длительности периода, на Фиг„ 2 пред ставлена временная диаграмма, иллюст-i рирующая его работу.

Цифровой измеритель длительности

:периода содержит генератор эталонной частоты 1, Формирователь счетных им- 25 пуль сов 2, клк»чи 3, 4, 5, счетчик . числа счетных импульсов 6, Формирователь импульсов измеряемой частоты 7, сумматор 8 и счетчик числа импульсов и змеряемой частоты 9"., " 30. Цифровбй измеритель длительности периода работает следующим образом.

Сигнал с выхода генЕратора 1 поступает на вход формирователя 2 и че-,з5 реэ ключ .3 на счетчик импульсов б, Измеряемая частота k»,д с Формйров ате ля 7 поступает на ключи 4 и 5 (прямого и обратного кодов) и на счЕтчик имйульСов 9. Счетчик импульсов 9 про- 40 изводит йодсчет числа импульсов измеряемой частоты и управлений ключами

4, 5 таким образом, что при числе импульсов, измеряемой частоты 4П/2 открыт ключ 5, а при числе импульсов, лежа- 45 щем в интервале от П/2 до и, открыт ключ 4, а ключ 5 соответственно закрыт .

П /П

+ ) +, + 1» 1 ) и, ° ° 2 и».» 2 п+

Произведем оценку погрешности измерения одного периода) ; и среднего иэ

П -периодов Т о . деизм оо о1

1= иом иэм » о2 11

2 . h7 g

: (Л -А )»2(g -g)+. +Яд, д )». y(g

Ь1+ь.2 ...iЬ -r -Ь вЂ”...- Ь

Д n+< + " П

2 2 2

n/2

2.Е

ik

Среднеквадратическую погрешность оценки определяем по общим правилам суммирования,"среднеквадратической пб грешности: .р о П о °

Р п 2 n(n+2)

2,L» .. n(n+2.)

» =.3.

С приходом каждого импульса изме- 5р ряемой частоты на ключи 4 и 5, проис ходит суммирование сумматором 8 числа счетных импульсов со счетчика импульсов 6, т.е, с приходом первого импуль- са измеряемой частоты в сумматор 8 записывается число счетных импульсов, поступивших на счетчик импульсов 6 эа один период измеряемой,частоты, с приходом второго ймйульса в сумматор

8 записывается число счетных импульсов, поступивших. на счетчик импульсов 60

6 эа.первый и второй период и т.д. ббозначим через P» количество счетных импульсов, поступивших на счетчик импульсов 6 за» -ый интервал измеряемой частоты (фиг. 2), Тогда, в соот-,65

Со где: о=, -- > выиграш рассматриваемого сравнению с классическим

6», (Тор) и+2, б (ь) ) варианта по равен:

Для;и »4 имеем выиграш, равный:, †";

8 Для классического варианта измерения частоты и периода, к которому относится прототип 6zW2 кл(4 )ор)

6613

Формула. изобретения

4ьг. 2

Составитег ь Ц, Илвин

Редакто В. Л кин Те е H.Áàá рка Корректо Г.. Наза ова

Ьаказ 2437/42 Тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Ра ск я наб. 4 5

Филиал ПП Патент, r. Ужгород, Ул. Проектная, 4

При числе периодов n = 100 000 погрешность дискретности уменьшается более чем на два порядка.

Аналогично можно доказать, что шумовая составляющая погрешности также уменьшаетСя в / /8 раз, где под п понимается число независимых отсчетов, равных и =Т/, . где Т вЂ” время измерения, с — интервал корреляции шума.

Аналогичнв4 образом можно повысить точность в режиме измерения частоты. р

Цифровой измеритель длительности периода, содержащий генератор эталонной частоты, выход которого через формирователь счетных импульсов соединен с первым входом ключа, выход которого подключен к входу счетчика числа счетных импульсов, формирова;. тель импульсов измеряемой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и помехо82 6 устойчивости, в него дополнительно введены счетчик числа импульсов измеряемой частоты, два ключа и сумматор, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго дополнительных ключей, первые входы .которых подключены к первому выходу дополнительного счетчика числа импуль- сов измеряемой частоты, вход которого соединен с выходом формирователя ийпульсов измеряемой частоты и с вторыми входами первого и второго дополнительных ключей, третьи входы которых подключены соответственно к выходам счетчика числа счетных импульсов, а второй выход дополнительного счетчика числа импульсов измеряемой частоты соединен с вторым входом ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ермолов Р. С. Цифровые частотомеры, д., Энергия, 1973, с, 3439 °

2. Горшков A. П. Аппаратура для

:частотных и временных измерений, М., Сов.радио 1 1967, рис. 6.1.