Способ измерения частоты и периода гармонического сигнала и устройство для его осуществления

 

Союз Советскии

Социалистических

Республик нц 788018 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 220179 (21) 2716031)18-21 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 151280. Бюллетень МВ 46

Дата опубликования описания 20.12.80 (51)м К 3

G 01 R 23/02

t осударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621 317 7

1088.8) (72) Авторы изобретения

Н.В. Кирианаки и Б.М. Береэюк (71) Заявитель

Львовский ордена Ленина политехнический институт (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ И ПЕРИОДА

ГАРМОНИЧЕСКОГО СИГНАЛР. И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к злектроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано для измерения частоты и периода электрических сигналов.

Известны способы измерения частоты и периода электрических сигналов, основанные на одновременном счете импульсов образцовой и неизвестной частот, и устройства, содержащие генератор образцовой частоты, счетчики импульсов с ключами на входах, схемы совпадения, собирания и блок управления (11.

Известные способы и устройства не позволяют производить измерения с высоким быстродействием на широком диапазоне частот.

-Наиболее близким по своей технической сущности и назначению к пред- 20 лагаемому являются способ и устройство измерения. периода гармонического сигнала, в котором с приходом импульса неизвестной частоты производят одновременный счет импульсов обраэцо- 25 вой и неиэйестной частот, и после достижения подсчитывае мм числом импульсов образцовой частоты заданного значения, достижения времени измерения величины, равной целому числу ЗО периодов неизвестной частоты, кратному основанию принятой системы счисления, прекращают счет импульсов обоих частот и по величине заФиксированного числа импульсов образцовой частоты определяют численное значение, а по величине числа импульсов неизвестной частоты — порядок результата измерения.

Устройство для реализации известного способа содержит два счетчика импульсов с дешифраторами кодов, блок управления, генератор образцовой частоты, входной формирователь, триггеры, схемы совпадения, вычислитель (2)

Однако вследствие избыточности времени измерения, обусловленной необходимостью обеспечения кратности заозиксированного числа импульсов неизвестной частоты основанию системы сч;.сления, известные способы и устройство не позволяют производить измерения с максимальным быстродействием.

Верхний диапазон измерения ограничен величиной образцовой частоты.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей, диапазона и увеличение быстродействия измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения частоты и пе—

788018 риода гармонического сигнала, основанном на одновременном счете чисел импульсов Образцовой и неизвестной !астот и в сравнении подсчитываемого числа импульсов образцовой частоты с заданным числом, с ним сравнивают также подсчитываемое число импульсов неиз— вестной частоты и при сравнении одного из чисел обеих частот с заданным числом с приходом очередного импульса другой частоты прекращают счет импульсов обеих частот и по величине зафиксированных чисел вычисляют «онечный результат измерения.

B устройство для осуществления способа, содержащее процессор, два счетчика импульсов с дешифраторами кодов, генератор образцовой частоты, выход которого через первый элемент И соединен со счетным входом первого счетчика, входной формирователь, выход которого через второй элемент И соединен со счетным входом второго счетчика и первым входом третьего элемента И, первый триггер, установочный вход которого соединен с выходом третьего элемента И, прямой выход — с управляющими входами первого и второго элементов И, инверсный выход — с уг:равляющим входом процессора, второй триггер, четвертый, пятый и шестой элементы И, причем выход дешифратора первого счетчика соединен со входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход — с установочным входом второго триггера, выходы дешифратора второго счетчика соединены с входами шестого элемента

И, управляющий выход процессора соединен со вторым входом третьего элемента И, дополнительно введены триггер, установочный вход которого соединен с выходом шестого элемента И, элемент И, первый вход которого соединен с выходом дополнительного триггера, элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами четвертого и дополнительного элементов И, а выход со сбросовым входом первого триггера, причем информационные входы процессора соединены с выходами первого и

BTopoI счетчиков, выход первого элемента И соединен со вторым входом дополнительного элемента И, выход второго элемента И соединен с вторыми входами четвертого и шестого элементов И, а выход второго триггера подключен к первому входу четвертого элемента И.

На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации способа из— мерения частоты и периода гармонического сигнала.

С приходом первого импульса неиз— вестной частоты начинают одновременно считать синхронизированные импуль сы образцовой и неизвестной частот.

При сравнении подсчитываемого числа им11ульсов одной из час значением Г1О llриxоду и

1:.cò:>ты:ip екращаю-, L че

o6îèõ час-тот. КО11c÷i»ûI3 мере ния частоты и;1и ределяют из cooòH: .:,å.:Iè

S тот с зад:>иным

МПУЛЬ d ДР> l ой

T И 111 У?1 HC JTI

; езульгат из— периг>да ТК опи

>, Чя — Т о „x где f„— значение образ,г:во;; частоты;

МЛ вЂ” зафиксирова!1ио» 1ис 10 и>л

1Î !

1у>.ь .Ов 061 а» I!Ов >Й частОты и „ — зафиксированное число импульсОВ неи:1B - c 1 Ho 3 Id "lтотbl ..

Вре!Ля из мере ни я в предл;!;,å îì способе всегда равно целому ".ис»чу пе— риодсв меньшей час I o - I-i, а за"„,иксиро— ванное число импульсов бзль ей частоты N всегда больше H> H раг но заданно—

>лу значению N g g вследствие чего мак— симальная погрешность квантования ">»

gQ HB будет пре выша I b з адаH i!(>A д Л

>» с!х зо0

Устройство для реализации способа содержит процессор 1, с !етчики 2 и 3 импульсов, дешифраторы 4 и 5 кодов, элеленты И 6 — 1?, элеме:.т ИЛИ 13, триггеры 14 — 16, -.åíåðàòîð 17 образцовой частоты, входной формирователь 18.

Устройство работает следующим образом.

После поступления На вход злсмен— та И 11 разрешающего потенциала с выхода проце"сора ". первый импульс неизвестной частоты, поступившии с выхода формирователя 18 !ерез элемент

И 11 на вход триггера 15, устанавли— вает последний в един.. 1ное состояние.

Единичный потенциал на выходе тригге— ра 15 открывает элементы И 7 и 8 и запускает генератор 17 образцовой

4О частоты. Счетчики 2 и 3 11ачинают подсчитывать соответственно числа импульсов образцовой и неизвестной частот, поступающие íà их входы с выходов элементов 7 и 8.

При достижении, например, числом в счетчике 2 значения (N3<„-1), установленного в обоих дешифраторах 4 и 5, на выходе дешиаратора 4 появится соответствующий сигнал. С.!.едующий

50 импульс появившийся на выходе элемента И, г1роходит на вход счетчика 2 и через элемент И 6 устанавливает B единичное состояние триггер 14. Появившийся после этого на выходе элеменTd И 8 импульс неизвестной (меньшей)

r частоты поступает на вход счетчика 3 и через элеме!лт И 10 и элемент ИЛИ 13 устанавливает в единичное состояние триггер 15, который закрывает элементы И 7 и В и подает сигнал окончания счета на вход процессора 1. По этому сигналу процессор 1 отсчитывает зафиксированные числа со счетчиков 2 и

3 и вычисляет измерения.

Если большей Окажется неизвестная частота, то после появления соответ788018 ствующего сигнала на выходе дешифратора 5 и установления в единичное .состояние триггера 16, счет импульсов прекращается с появлением на выходе элемента И 17 импульса образцовой частоты, который через элемент И 12 и элемент ИЛИ 13 устанавливает в нулевое состояние триггер 15.

Использование предлагаемого способа измерения частоты и периода гармонического сигнала обеспечивает ряд преимуществ.

Одновременное сравнивание подсчитываемых чисел образцовой и неизвестной частот с заданным значением и прекращение счета по достижению числом импульсов большей частоты заданного поз-!5 воляет увеличить верхний предел измерения в и раз, равное разрядности счетчиков.

Отсутствие избыточного времени измерения позволяет достигнуть максимального быстродействия при сохранении заданной точности измерения. формула изобретения

1. Способ измерения частоты и пери-2 ода гармонического сигнала, основанна одновременном счете чисел импульсов образцовой и неизвестной частот и в сравнении подсчитываемого числа импульсов образцовой частоты с заданным числом, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, диапазона и увеличения быстродействия измерения, с заданным числом сравнивают также подсчитываемое число импуль- 35 сов неизвестной частоты и при сравнении одного из чисел обеих частот с заданным числом с приходом очередного импульса другой частоты прекращают счет импульсов обеих частот и по ве- щ личине зафиксированных чисел определяют конечный результат измерения.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее процессор, два счетчика импульсов с дешифратора ми кодов, генератор образцовой часто- 4 ты, выход которого через первый элемент И соединен со счетным входом первого счетчика, входной Формирователь, выход которого через второй элемент И соединен со счетным входом второго счетчика и первым входом третьего элемента И, первый триггер, установочный вход которого соединен с выходом третьего элемента И, прямой выход — с управляющими входами первого и второго элементов И; инверсный выход — с управляющим входом процессора, второй триггер, четвертый, пятый и шестой элементы И, выход дешифратора первого счетчика соединен со входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход — с установочным входом второго триггера, выходы дешифратора второго счетчика соединены с входами шестого элемента

И, управляющий выход процессора соединен со вторым входом третьего элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функци- ональных возможностей, диапазона и увеличения быстродействия измерения, в него дополнительно введены триггер, установочный вход которого соединен с выходом шестого элемента И, элемент И, первый вход которого соединен с выходом дополнительного триггера, элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами четвертого и дополнительного элементов И, а выход со сбросовым входом первого триггера, причем информационные входы процессора соединены с выходами первого и второго счетчиков, выход первого элемента .И соединен со вторым входом дополнительного элемента И, выход второго элемента И соединен со вторыми входами четвертого и шестого элементов И, а выход второго триггера подключен к первому входу четвертого элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кирианаки Н. В. и Дубыкевич В.Б.

Методы и устройства цифрового измерения низких и инфранизких частот.

Львов, 1975, с. 32-37.

2. Патент CtdA 9 35S3728, кл. С и1 и 23/02, 1971.

788018

Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Закаэ 8344/52 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Новоселов

Редактор М. Ткач Техред N.peàâåñ Корректор С. Шекмар.