Способ измерения частоты электрических колебаний

 

О П И С А Н И Е ()953585

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советски к

СО4иалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.01.81(2I ) 3262653/18-21 с присоединением заявки М (23) П риоритет

Опубликовано 23,08.82. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 25.08.82 (51) М. Кл.

01 Ц 23/02

9кудоратмииьй комитет

СССР ао делом изооретеиий и открьиий (53) УДК621. .317.7 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. Майнель и .А. А. Березкин

Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. М. A. Бонч-Бруевича (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЪ|

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к электронносчетным способам измерения частоты электрических колебаний.

Известен способ измерения частоты электрических колебаний, основанный на подсчете числа периодов измеряемой частоты за известный (эталонный) отрезок времени, называемый временным интервалом измерения 1 1 °

Однако этот способ имеет дополнительную погрешность измерения частоты, обусловленную тем, что не учитывают часть периодов измеряемой частоты в начале и конце эталонного интервала.

Известен способ измерения частоты следования периодических импульсов, основанный на накоплении периодов эталонной частоты во временном интервале измерения, равном целому числу периодов измеряемой частоты, при этом временной интервал измерения формируют равным сумме двух временных интервалов эталонного интервала, равного заданному числу периодов эталонной частоты, и дополнительного интервала, от считанного от конца эталонного интервала до начала ближайшего периода измеряемой частоты (2) 5

Однако этот способ клеет недостаточную точность измерения частоты, обусловленную большим несовпадением фронтов эталонной и измеряемой частоты.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что, согласно способу измерения частоты электрических колебаний, основанному на накоплении периодов эталонной частоты и формировании временного интервала ,измерения частоты, равного сумме двух других интервалов, эталонного H дополнитального, первый, эталонный, из кото2о рых равен целому числу периодов эталонной частоты, дополнительный интервал отсчитывают от конца эталонного интервала до начала периода эталонной частоты, следукпцего непосредственно за ближайшим

1 . закрывается. После окончания эталонного интервала счетчик 10 продолжает считать импульсы эталонной частоты, так как элемент И 8 продолжает оставаться вскрытым. Это означает, что пос20 ле конца эталонного интервала (4 ) начинает формироваться дополнительный интервал измерения ь, . В момент

6 на входы эталонов И 5 и 6 поступает импульс измеряемой частоты, соответствующий началу бпижайшего после конца эталонного интервапа периода измеряемой частоты. Этот импульс через элемент И 5 устанавливает RB григгер 2 в состояние Q = 1, открывая элемент 0 И 7. Ближайший после этого момента импульс эталонной частоты через открытый элемент И 8 проходит на счетный вход счетчика 10 и через открытый элемент И 7 на R -вход триггера 3 и

35 на вход записи бпока 12 индикации.

RS -триггер 3 устанавливается в состояние Q = О. Элемент И 8 закрывается и доступ икагульсов эталонной частоты на счетный вход счетчика 10 прекра40 шается. Одновременно система индикации отображает содержимое счетчика 10, равное числу импульсов эталонной частоты, пришедшему за интервал измерен г л ния и м = "э + " г ° H< > M

45 цнкл измерення заканчивается.

Определим максимальную относительную погрешность измерения частоты 1 „

IlpH использовании известного способа измерения (фиг. 1).

Пусть в момент времени 1 приходит команда "Начало измерения". В момент

50 колебание измеряемой частоты „ проходит через нуль, и с начапа первого после момента t периода эталонной час тоты 10 (1 ) начинает формироваться

55 эталонный интервал q . Через заданл ное число периодов эталонной частоты (в момент 4 ) эталонный интервал закан авается, и начинается дополнитепь3 МЗВ после конца эталонного интервала началом периода измеряемой частспы.

На фиг. 1 приведена временная диагражле, поясняющая сущность способа" на фнг. 2 - одна из возможных реализа-. ций предпагаемого способа.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит три о 5 -тригге ры 1, 2 и 3, формирователь 4 импульсов, четыре элемента И 5 - 8, .генератор 9 импульсов эталонной частоты, 1 О, дешифратор 11, блок 12 индикации.

На R -входы R5 григгеров 1 и и на вход сброса счетчика 10 подается импульс команды "Начало измерения .

Импульсы измеряемой частоты 1„ сформированные формирователем 4 им-, пульсов, поступают на первые входы элементов И 5 и 6. Второй вход элемента И 5 соединен с Я -ahrxogoM R триггера 1, а второй вход элемента И . 6с Q -выходом этого же триггера. Выход элемента И 5 подключен к S -входу RS - триера 2, а выход элемента

И 6 к 5 входу RS - григгера 3. Первый вход элемента И 7 соединен с, g

1 выходом R5 -триггера 2, а выход элемента И 7 - с R -входом КБ -триггера 3 и входом записи блока 12 индикацнп. На первый вход элемента И 8 подаются импульсы эталонной частоты от генератора 9, а второй вход подключен к Я выходу RG -триггера 3. Выход элемента И 8 соединен с счетным входом счетчика 10 и с вторым входом элемента И 7. Выходы разрядов счетчика 10 подключены к соответствующим входам дешифратора 11 и блока 12- индикации, а выход дешифратора 11 - к б -входу РЬ -триггера 1.

Предлагаемый способ в устройстве осушеститяется следующим образом.

В момент времени t, íà R -входы

R5 -триггеров 1 и 2 и на вход сброса счетчика 10 поступает импульс команды

Начало измерения . При этом счетчик

10 сбрасывается в нулевое состояние, а триггеры 1 И 2 устанавливаются в состоянне Q = 0 (Q *= 1). Элементы

И 5 и 7 закрыты, элемент И 6 открыт.

P момент 4g на первые входы элементов И, 5 и 6 приходит импульс измеряемой частоты 3 q, сформированный из входного колебания формирователем 4.

Этот импульс через открытый элемент

И 6 поступает на 5 -вход R5 григгера 3, устанавливая его s состояние

g 1, тем самым открывая элемент

И 8, После этого в момент g на e er ный вход счетчика 10 .через открытый элемент И 8 начинают проходить импульсы эталонной частоты f от генерао тора 9, таким образом, в момент 4g начинается формирование эталонного интервала i>> . В момент времени Е,4 дешифратор 11 опознает состояние счетчика 10, соответствующее определенному числу импульсов эталонной частоты (т.е. концу эталонного интервала qT ) и выдает импульс на 5 -вход R& -триггера 1. При этом R5 григгер 1 устанавливается в состояние Я 1 (Q * О), элемент И 5 открывается, элемент И 6

3585 6 л л

За время измерения < и м "эт +

+ Ь i > приходят . 3 периодов измеряемой . частоты и (tl + 1) периодов эталонной частоты:

5 98 ный интервал ь 1„. Измерение должно заканчиваться в момент 1 5, когда начинается ближайший после конца эталонного интервала период измеряемой частоты. Фактически же. оно, заканчиваеч ся в момент 15, сбответствуимций.началу последнего эа интервал измерения периода эталонной частоты. Огноситель ная погрешность измерения частоты может быть представлена в. виде хХ (»j х

Максимальная абсолютная погрешность измерения периода 1 „равна абсолютной величине суммы максимально возможных значений отрезков времени между моментами и т, и между моментами т5 и (3 2 1 псих (6 5 1 о(х1 о о о х 3 21тихх ь 5г ах о о(о

Пусть за время измерения t i1 5, + .l эт + д i1 приходят k периодов измеряемой частоты и и периодов этаЛОННОй1 " "„= П" о тогда Т„= -„ о (3)

Поставив выражения (2) и (3) в (1), найдем погрешность измерения частоты дпя

И х-(n»»)7,, 10 (s?

Иэ сравнения формул (8) и (4) очевидно, что предлагаемый способ измерения позвсаяет обеспечить более высокую точность измерения. Таким образом, выигрыш в величине максимальной относительной погрешности измерения по сравнению с известным способом составляет оксао 2 раэ.

Формула изобр ет ения

Способ измерения частоты электрических колебаний, .основанный на накоплении периодов эталонной частоты и формировании временного интервала измерения частоты, равного сумме двух других интервалов эталонного и дополнительного, первый, эталонный, иэ кото40 рых равен целому числу периодов эталон ной частоты, а дополнительный интервал формируется от конца эталонного интервала времегч, отличающийся тем, что, с целью повышения точности

45 измерений, дополнительный интервал считывают до начала периода эталонной частоты, следующего непосредственно эа ближайшим после конца эталонного интервала началом периода измеряемой

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Роговенко B. С. Радиоиэмерительные приборы, ч. 3, M>:-,ñê, "Высшая шксаа», 1979, с. 6-7.

2. Авторское свидетельство СССР

Ж 746316, кл. Q 01 R 23/02, 1980 (прототип) .

2 Го к

Ь * „=2 — „(4) к о

В момент » поступает команда

»Начало измерения». После начала ближайшего к этому моменту периода измеряемой частоты (t, ) в момент начинает формироваться эталонный интервал эт, который заканчивается через заданное число периодов эталонной частоты в момент т,4 . В этот же момент начинается дополнительный интервал ь . В момент 1 начинается ближайший после конца эталонного интервала период измеряемой частоты. В момент начала первого после периода эталонной частоты (т ) изменение заканчивается.

Определим относительную погрешность изменения частоты f „для предлагаемого способа, пользуясь обозначениями, введенными для известного. Максимальная абсолютная погрешность измерения периода равна максимально возможной абсолютной величине разности отрезков времени между моментами т. и 1 и между моментами 46 и». т, Подставим (5) и (6} в (1}:

1 т 1„» 1»»

15 70

Так как всегда и оъ 1, единицей в знаменателе выражения (7) можно пренебречь, и выражение дпя относительной погрешности измерения частоты f npu20 нимает вид .