Способ измерения отношения частот двух сигналов и устройство для его осуществления

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С A Н И Е (,;)883776

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 19.03.80 (21) 2894935/18 21 с присоединением заявки РЙ— (28) Приоритет— (5 l ) M. Кл.

G 01 R 2302 Ъеудерственвый каннтет

СССР по делан изобретений н еткрытнй

Опубликовано 23Л11.81. Бюллетень № 43

Дата опубликования описания 23.11.81 (53) УДК 621.317 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. М. Березюк и H. В. Кирианаки (71) Заявитель

Львовский ордена Ленина политехнический (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ ЧАСТОТ

ДВУХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано для измерения отношения частот, а также частоты и периода электрчиеских 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 (1).

Однако вследствие избыточности времени измерения, обусловленной необходимостью обеспечения кратности зафиксированного числа импульсов неизвестной частоты основанию системы счисления, известные способ и устройства не позволяют производить измерения с максимальным быстродействием. Верхний диапазон измерения ограничен величиной образцовой частоты, что не всегда удовлетворяет требованиям пргк20 тических измерений.

Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению являются способ измерения частот и периода гармонического сигнала и устройство для его осуществления (2}.

В указанном способе с приходом импульса неизвестной частоты начинают одновременный счет чисел импульсов обеих частот, сравнивают подсчитываемые числа обеих частот с заданным числом, при сравнении одного из чисел с заданным с приходом очередного импульса другой частоты прекращают счет импульсов обеих частот и по величине зафиксированных чисел определяют конечный результат измерения.

Устройство для осуществления способа содер жит два счетчика импульсов с дешифраторами кодов, генератор образцовой частоты и логические элементы.

Однако указанный способ измерения частоты и периода не позволяет использовать несинхронизируемые высокостабильные генераторы образцовой частоты различного номинала, так как в этом случае нельзя обеспечить равенство времени измерения целому числу периодов меньшей частоты. Известный способ и устройство для его осуществления не позволяет произво8837 дить измерение величины отношения двух частот.

Целью изобретения )являются расширение функциональных возможностей и улучшение метрологических характеристик. 5

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения отношения частот двух сигналов, основанном на одновременном счете чисел импульсов обеих частот, сравнении подсчитываемых чисел с заданным числом, прекраще- te нии счета импульсов обеих частот при сравнении одного из чисел с заданным числом и определении конечного результата по величине зафиксированных чисел, после окончания первого счета импульсов с приходом очередного импульса частоты, число ранее подсчитанных импульсов которой не достигло заданного числа, начинают повторный счет чисел импульсов обеих частот, сравнивают подсчитываемое число импульсов другой частоты с вторым заданным 26 числом, прн сравнении этих чисел с приходом очередного импульса первой частоты прекращаFoT повторный счет импульсов обеих частот и ио величине зафиксированных чисел повторного счета определяют конечный результат изме- э5 рения.

Кроме того, в устройстве для осуществления указанного способа, содержащем два счетчика импульсов, процессор, четыре элемента И, элемент ИЛИ и три триггера, в котором выходы зо первого и второго триггеров соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соеди35 нен со счетным входоМ третьего триггера, прямой выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, инверсный выход подключен к управляющему входу процессора, шина данных процессора соединена

40 с информационными входами первого и второ- го счетчиков, счетные входы которых соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов И, вторые входы первого и второго триггеров соединены соответственно с вы*

45 ходами первого и второго элементов И, вторые . входы первого и второго элементов И соединены. соответственно с вторыми входами третьего и четвертого элементов .И, первые входы первого и второго триггеров и третий вход элемента ИЛИ соединены с соответствующими управ50 ляющими выходами процессора, сигнальные вы. ходы первого и второго счетчиков соединены с вторым и третьим управляющими входами процессора,. управляющие входы счетчиков соединены с управляющей шиной процессора.

С приходом импульса начала измерения начинают одновременно считать импульсы обеих частот. В процессе счета подсчитываемые числа им76 4 пульсов обеих частот непрерывно сравнивают с первым заданным числом N<> 4. При сравнении одного из чисел с заданным числом прекращают счет импульсов обеих частот.

С приходом очередного импульса меньшей частоты f> число ранее подсчитанных импульсов которой не достигло числа N, начинают повторный счет импульсов обеих частот и в процессе счета непрерывно сравнивают подсчитываемое число импульсов друтой (большей) частоты 1 с вторым заданным числом М

При сравнении этих чисел с приходом о :редного импульса первой (меньшей) частоты прекращают повторный счет импульсов обеих частот. Конечный, результат измерения определяют из соотношения где N> — зафиксированное при повторном счете число импульсов первой частоты; Nq— зафиксированное при повторном счете число импульсов второй частоты.

На чертеже представлено устройство для осуществления способа, Устройство содержит процессор 1, счетчики

2 и 3 импульсов, элементы И 4 — 7, элемент

ИЛИ 8 и триггеры 9 — 11, входы 12 и 13.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерения процессор 1 устанавливает в исходное состояние все элементы устройства, в счетчики 2 и 3 заносит обратный код N, ®ïåðâîãî заданного числа. С началом измерения сигнал с управляющего выхода процессора 1 через элемент ИЛИ 8 устанавливает в единичное состояние триггер 11, разрешающий потенциал с прямого выхода которого открывает элементы И 6 и 7. Счетчики 2 и 3 начинают поде итывать числа импульсов измеряемых чатсот fq и f2, поступающие на их счетные входы через элементы И 6 и 7, суммируя их с числами (Й„,,). При переполнении одного из счетчиков, сигнал с его выхода поступает на определенный управляющий вход процессора 1, который через элемент 8 устанавливает в нулевое состояние триггер 11, Пусть в результате первого счета импульсов обеих частот оказалось, что большей является частота f, импульсы которой поступают на вход 13 устройства измерения. В этом случае процессор 1 заносит в счетчик 2 обратный код Ng < второго заданного числа, устанавливает в едийичное состояние триггер 9 и в нулевое состояние остальные элементы схемы. Первый импульс меньшей частоты

f поступивший после этого на вход 12, через элементы 4 и 8 устанавливает в единичное состояние триггер 11 и сбрасывает в нулевое состояние триггер 9. Разрешающий потенциал

883776 с прямого выхода триггера 11 открывает элементы И 6 и 7 и счетчики 2 и 3 начинают подсчитьтвать последующие импульсы обеих частот.

При переполнении счетчика 2, сигнал с ceo выхода поступает на второй управляющий вход процессора 1, после чего последний устанавливает в единичное состояние триггер 9. Последующий импульс частоты fq устанавливает в нулевое состояние триггеры 9 и 11, прекращая тем самым счет импульсов обеих частот. Сигнал с инверсного выхода триггера 11 поступает на первый управляющий вход процессора 1, сообщая об окончании измерения. Процессор 1 считывает числа, зафиксированные в счетчиках

2 а 3, и определяет конечный результат измерения из соотношения

%, М,„ Ьад NZ где ы, — число, зафиксированное в счетчике 3;, Nq — число, зафиксированное в счетчике 2.

Если большей окажется частота f, то процессор 1 занесет Й о в счетчик 3, а счет импульсов обеих частот будет произведен на протяжении целого числа периодов частоты f .

Первое заданное число N 4,® определяет число периодов большей частоты, на протяжении которых производят сравнивание частот и f2. Второе заданное число К определяется заданной точностью измерения С 4 Зад

При подключении к одному иэ входов измерителя источника образцовой частоты fo предлагаемые способ и устройство позволяют также измерять частоту f>< и период Т„электричес ких сигналов. При этом о х, 1304 х +N Ty,=

I дд+ "о о х где N > — число зафиксированных импульсов неизвестной частоты;

N — число зафиксированных импульсов

О образцовой частоты.

Предварительное сравнение частот позволяет автоматизировать выбор оптимального значения образцовой частоты, а также обеспечить кратность времени измерения целому числу периодов меньшей частоты, что необходимо для обеспечения режима заданной точности.

Формула изобретения

1. Способ измерения отношения частот двух сигйалов, основанный на одновременном счете чисел импульсов обеих частот, сравнении подсчитываемых чисел с заданным числом, прекращении счета импульсов обеих частот при сравнении одного из чисел с заданным числом и определении конечного результата по величине зафиксированных чисел, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и улучшения метрологических характеристик, после окончания первого счета импульсов с приходом- очередного импульса часто-

16 ты, число ранее подсчитанных импульсов которой не достигло заданного числа, начинают повторный счет чисел импульсов обеих частот, сравнивают подсчитываемое число импульсов другой частоты с вторым заданным числом и

О прн сравнении этих чисел с приходом очередного импульса первой частоты прекращают повторный счет импульсов обеих частот и по величине зафиксированных.чисел повторного счета определяют конечный результат измерения. эе 2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее два счетчика импульсов, процессор, четыре элемента И, элемент ИЛИ и три триггера, в котором выходы первого и второго триггеров соединены с первыми входами первого и второго элементов И, выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соединен со счетным входом третьего триггера, прямой выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, инверсный выход подключен к управляющему входу процессора, шина данных процессора соединена с информационными входами первого и второго счетчиков, счетные входы которых соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов И, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей и улучшения метрологических. характеристик, вто4 рые входы первого и второго триггеров соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, первые входы первого и второго триггеров и третий вход элемента ИЛИ соединены с соответствующими управляющими выходами процессора, сигнальные выходы первого и второго счетчиков соединены с вторым и третьим управляннцими входами процессора, управляющие входы счетчиков соединены с.управляющей шиной процессора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кирианакп Н. В., Дудышевич В. Б. Методы и устройства цифрового измерения низких.

Ы и инфранизких частот. Львов, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке

Р 2715031; кл. G 01 Fi 23/02.

883776

Составитель В. Новоселов

Техред И. Асталош - Корректор Н. Швыдкая

Редактор О. Половка

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 10217/67 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного . комитета СССР по делам изобретений и открытий

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