Цифровой измеритель периода
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЗЬСТВУ
«i>771563 (61} Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 180978 (21) 2666175/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Опубликовано 151080. Бюллетень № 38
Дата опубликования описания 151080 (я)м. к..
G 01 к 23/10
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317 °.76(088.8) (72} Автор изобретения
В.A.Êàðåëèí (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПЕРИОДА
Изобретение относится к области радиоизмерительной техники. Устройство предназначено для измерения периода гармонических сигналов и может быть применено при создании прецизионных частотно-измерительных устройств.
Известен цифровой измеритель средней частоты, содержащий схемы И, предварительный счетчик, счетчик времени измерения с переключателем предустановки, блок памяти, блок коммутации, триггер и схему И-НЕ 11
Недостатком этого устройства является недостаточная помехозащищен- 15 ность, так как единственным способом уменьшения ошибки, обусловленной наличием аддитивных шумов во входном исследуемом сигнале, является увеличение числа усредняемых 20 периодов, что приводит к увеличению времени измерения, при котором может существенно измениться сама я ая величина. измер ем
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее формирующее устройство, делитель частоты, многоканальный формирователь времени из- 30 мерения, генератор образцовой частоты, линию задержки, электронные ключи, схему ИЛИ, счетчик импульсов и индикатор f2) .
Недостатком этого устройства является относительно высокая ошибка дискретности, которая определяется периодом образцового генератора. Увеличение частоты образцового генератора Ф „ограничено максимальной рабочей частотой f Ccи5те ю Целью изобретения является повышение точности измерения периода. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее Формирователь импульсов, выходом подключенный к входу делителя частоты, выходи которого соединены с входами формирователя времени измерения, генератор образцовой частоты, счетчик, выходы которого подключены к первой группе входов индикатора, 771563 введены реверсивный счетчик, сумматор и регистр памяти. Причем суммирующий вход реверсивного счетчика подключен к первому выходу формирователя времени измерения, второй выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, 5 выходами соединенного с первыми . входами сумматора, вторые входы которого подключены к второй группе ,входов индикатора и выходам регист ра памяти, входы регистра памяти сое динены с выходами сумматора, выход переноса которого подключен к счетному входу счетчика, выход генератора. образцовой частоты подключен к входам синхронизации формирователя времени 15 измерения и регистра памяти. Введение дополнительных элементов и связей между ними позволяет осуществлять запоминание числа одновременно усредняемых в данный момент временных 2О интервалов и производить увеличение соцержимого .регистра памяти на это число при поступлении каждого последующего импульса от генератора опорной частоты. На Фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг, 2 изображены эпюры, поясняющие принцип его работы. Устройство включает в себя формирователь 1 импульсов, делитель частоты 2, многоканальный формирователь времени измерения 3, генератор образцовой частоты 4, реверсивчый счетчик 5, сумматор б, регистр памяти 7, индикатор 8 и счетчик 9. Формирователь иьнульсов,делитель частоты 2, многоканальный Формирователь времени измерения 3 и реверсивный счетчик 5 соединены последовательно. Выходы реверсивного счетчика соединены с первыми входами сумматора б. QQ Выходы сумматора соединены с входами регистра памяти 7. Выходы регистра памяти соединены с вторыми входамисумматора и с входами индикатора 8. Выход генератора обраэцОвой частоты 4 соединен с входами синхронизации многоканального формирователя времени измерения и регистра памяти. устройство рабОтает след лОЩнм Об разом. Перед началом измерения реверсивный счетчик 5, регистр памяти 7 и,счетчик 9 установлены в нулевое состояние. Поэтому по импульсу генвратора образцовой частоты 4 в сумматоре 6 происходит. суммирование "нулей". реверсивного M счетчика и регистра памяти, и устройство продолжает находиться. в исходном состоянии Сигнал, период которого надо измерять, поступает на Формирователь 1,.6О на его выходе .образуется поток импульсов, соответствующих моментам пере-, хода смеси сигнала и шума на входе устройства через нулевой уровень (фиг. 2 а). Через делитель частоты 2 д импульсы поступают на многоканальный Формирователь времени измерения 3, который Формирует m временных интервалов, сдвинутых один относительно другого на время t< (фиг. 2 б и г), где 4y, " время корреляции случайного процесса. На суммирующий вход реверсивного счетчика 5 с выхода Формирователя 3 поступают импульсы, соответствующие передним фронтам временных интервалов, а на вычитающнй входимпульсы, соответствующие задним фронтам (фиг. 2 е и ж). В многоканальном формирователе 3 происходит "привязка" фронтов временных интервалов к импульсам генератора 4, s результате которой на входы реверсивного счетчика поступают не импульсы фронтов интервалов, а следующие во времени непосредственно эа ними импульсы генератора образцовой частоты (Фиг. 2 е и ж). эта привязка позволяет синхронизировать процессы суммирования и переписи информации в регистр памяти. Импульс, соответствующий переднему фронту первого временного интервала, пройдя. на суммирующий вход реверсивного счетчика 5, устанавливает íà его выходе двоичный код "1", который суммируется с кодом регистра памяти 7. Результат суммирования по каждому импульсу генератора 4 переносится с выхода сумматора б в регистр памяти.. Поэтому с каждым импульсом содержимое регистра памяти увеличивается на единицу. После прихода на суммирующий вход реверсивного счетчика импульса, соответствующего переднему фронту второго временного интервала, на выходе реверсивного счетчика устанавливается двоичный код "2", и теперь по каждому импульсу генератора 4 содержимое регистра 7 увеличивается на два и т.д., т.е. после прихода переднего Фронта щ -га временного интервала содержимое регистра памяти увеличивается íà rn.по каждому импульсу образцовой частоты генератора 4. Импульсы, соответствующие задним фронтам временных интервалов, уменьшают состояние реверсивного счетчика 5 на единицу каждый. Поэтому после появления заднего фронта первого временного интервала каждый импульс генератора 4 увеличивает содержимое регистра 7 на тп -1, а после заднего Фронта т -го временного интервала на.выходе реверсивного счетчика устанавливается код "О" и изменение состеания регистра прекращается. При этом в,регистре фиксируется число, пропорциональное среднему периоду измеряемого сигнала, которое определяется с помощью индикатора 8 ° Регистр 7 имеет количество разрядов (К), равное разрядности сумматора, которое давно числу разрядов 771563 реверсивного счетчика и выбирается иэ соотношения 2" 1 п 2". Счетчик 9 имеет количество разрядов э=c,-g I где с — число разрядов необходимое для измерения максимального значения измеряемой величины с учетом одновременного усреднения rn интервалов, На вход счетчика 9 подается сигнал с выхода переноса сумматора 6. Сумматор осуществляет суммирование содержимого реверсивного счетчика 5 и содержимого регистра 7 по модулю 10 L, а число сигналов переноса подсчитывается счетчиком 9. При этом младшие разряды числа, пропорционального среднему периоду измеряемого сигнала, фиксируются в регистре 7, а старшие 15 разряды — в счетчике 9. В данном многоканальном измерителе периода как бы параллельчо работают п независимых каналов, измеряющих средний иэ и периодов исследуемого сигнала. Расстояние между началом l и с +1-го "окна" формируется делителем 2 и многоканальным формирователем времени измерения 3 и определяется временем корреляции случайного процесса. Очевидно, что ошибка дискретности при применении предлагаемого устройства определяется периодом образцового генератора, рабочая частота которого с целью получения минимальной ошибки дискретности может быть выбрана максимальной для данной элементной базы, т.е. Уо.г = Из сравнения соотношения (1) и (2) видно, что применение данного устройства позволяет уменьшить ошибку диск- 40 ретности, а следовательно, повысить точность измерения s rn раэ. Кроме того, увеличение m не ведет к заметному увеличению объема оборудования, так как число разрядов реверсивного начетчика с ростом числа каналов растет не пропорционально щ, а пропорционально log 2 ", а число разрядов сумматора 6 и регистра 7 не зависит or rn и определяется максимальным значением измеряемой величины с учетом одновременного усреднения m интервалов. Применение устройства позволяет снизить. не только ошибку, обусловленную шумами, без заметного увеличения времени измерения, но и ошибку дискретности, т.е. обеспечить измерение периода с более высокой точностью. Формула изобретения Цифровой измеритель периода, содержащий формирователь импульсов, выход которого подключен к входу делителя частоты, выходы которого соединены с входами формирователя времени измерения, генератор образцовой частоты, счетчик, выходы которого подключены к первой группе входов индикатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены реверсивный счетчик, сумматор и регистр памяти, причем суммирующий вход реверсивного счетчика подключен к первому выходу формирователя времени измерения, второй выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, выходы которого соединены с первыми входами сумматора, вторые входы которого подключены к второй группе входов индикатора и выходам регистра памяти, входы которого соединены с выходами сумматора, выход переноса которого подключен к счетному входу счетчика, выход генератора образцовой частоты подключен к входам синхронизации формирователя времени измерения и регистра памяти. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 468176, кл.- G 01 R 23/02, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР Р 611158, кл. G 04 F. 10/04, 1978. 771563 Puz.1 Ь1. 2 Составитель Е. Мосолков Редактор Т. Юрчикова Техреду,Хастелевич корректор А. Гриценко Заказ 6687/56 Тираж 1019 Подписное ВНИИПИ Государственного Комитета СССР по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал Ппп "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
