DE2557906A1 - METHOD OF MEASURING THE FREQUENCIES AND PERIOD DURATION OF NON-COHERENT WAVE PACKAGES - Google Patents
METHOD OF MEASURING THE FREQUENCIES AND PERIOD DURATION OF NON-COHERENT WAVE PACKAGESInfo
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Description
P 543"P 543 "
Me/CaMe / Ca
24.11.7511/24/75
Patelhold Patentverwertungs- ii.Elektro-iolding AG, Qlanis (Schwe.-.z)Patelhold Patentverwertungs- ii.Elektro-iolding AG, Qlanis (Schwe .-. Z)
Yerfalrren ksi* Mess«ng der Frequenzen und Periodendauer nicht kohärenten,^ISellenpafeeten.Yerfalrren ksi * Measurement of the frequencies and period duration incoherent, ^ ISellenpafeeten.
Die ErfiisdiHig; betrifft ein Verfahren zur Messung der Frequenz and Perio€Eendaue]r von nicht kohärenten· Welienpaücefceüij, ireise bei Bopplergeschwindigfceitsmesseinriefrt-BHsigen,. Ausmess&n der Bawei* von Einzel—Perioden und Bildeis des prokwertes.The success; relates to a method for measuring the frequency and period of non-coherent Welienpaücefceüij, ireise bei Bopplergeschwindigfceitsmesseinriefrt-BHsigen. Measurement of the range * of individual periods and image of the prokwert.
Bei kohSreMten Meilen gehört die Ifetbode der Ressiprcitawertbildiing rar ein oder mehrere atssgeBüessene Fepieeelemja&ervalle seifeIn the case of consistent miles, the ifetbode belongs to resource creation Rarely one or more atss-free Fepieeelemja & ervalle soap
längere» zsbbs Stand der Technik. Daneben kann die Frequenz von Meilen assets durch Auszählen der Anzahl MuJLldttreh·-longer »zsbbs state of the art. In addition, the frequency of Miles assets by counting the number of MuJLldttreh -
25573062557306
P 5*3P 5 * 3
gemessen werden» die in ein bestiietess Zeitintervall fallen«,are measured »which are in a certain time interval fall «,
im Falle να» inkohärenten Wellenpakefcera, wie sie z.B. bei Bopplergesetaindigkeitsmtessungen auftreten, versagen beide Methoden bzw. sie sind nicht ohne weiteres anzuwenden. Ia der sehweiz-erischeini Patentschrift 521s59© wird zu cEess Frohlem der FreqxEeEismesstmg, bei inkohäreEifceini MelleEipaketen; eine ItäsuiEtg angegeben $ bei welcher mit eiEiem ψοτι der ÄB^litnäe des zss messenden Signals abgeleiteten SeitmariceEtsignal gearbeitet vrili*d„ Dieses gibt die Anzahl de** in eifern Hessin— tervall liegenden Perioden an, die einen b-esfeinmifeeis KLni~ malen Ämplittrdertschwellwert üb er sehr it tem haben. BeF Quotient dieser Zahls dividiert dtarch die Periodendauer, ergibt die gesuchte Frequenz. in the case of να »incoherent wave packets, as they occur, for example, with Boppler level measurements, both methods fail or they cannot be used without further ado. Ia the sehweiz-erischeini Patent 521 s 59 © lem is to cEess Glad the FreqxEeEismesstmg in inkohäreEifceini MelleEipaketen; an ItäsuiEtg specified $ in which with a ψοτι the ÄB ^ litnäe of the zss measuring signal derived SeitmariceEtsignal worked vrili * d "This indicates the number of periods lying in a Hessian interval, which changes a b-esfeinmifeeis KLni ~ malen Ämplitwellwert he very have it tem. BeF quotient of this number s divides dtarch the period, results in the frequency we are looking for.
Diese bekannte Losung hat jedoch den Macht eil, dass die SigEialamplitude bei sich überlappenden Mellempaketen ndefet· unter üen Schwellwert. abzusinken braucht« Da die l&eiden Weüenpakefce jedoch im; allgeeeinen nicht kohSrent siEüdi, d.h. die P&asenlage normalerweise etwas verschieden ist, eitsteht bei derThis known solution has eil However, the power that the SigEialamplitude ndefet in overlapping Mellempaketen · under ueen threshold. needs to sink down «Since the little Weüenpakefce in the; In general, it is not consistent, ie the position of the foot is usually somewhat different
hi der setowreiserisclien Patentscisrift ein Zeitfebler* von der Grosse der zeitlichen Phasenversefoietramig;. Ein weiterer· Nachteil dieser LSsung; ergibt sich bei der Betrachtung -eines sehrhi the setowreiserisclien patent script a Zeitfebler * from the Size of the temporal phase shift ;. Another disadvantage this solution; When looking at one thing, it turns out very much
-1K- 1 K
langen Wellenpaketes, dessen Frequenz stetig zunimmt. Ein solches Signal kann bei einem beschleunigten Messobjekt entstehen. Am Ende des Wellenpaketes wird das Auswerfegerät die mittlere Frequenz des Wellenpaketes anzeigen, was naturgemäss nicht befriedigend ist; vielmehr müsste am Anfang ein niedrigerer W-ert angezeigt werden und am Schluss ein höherer.long wave packet, the frequency of which increases steadily. Such a signal can arise with an accelerated measurement object. At the end of the wave packet, the ejector will display the mean frequency of the wave packet, which of course is not satisfactory; rather, a lower value should be displayed at the beginning and a higher value at the end.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile bekannter Lösungen zu vermeiden. Dies wird dadurch erreicht, dass bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mittels eines PeriodendauerZählers die Dauer jeder einzelnen Periode ausgemessen wird, dass der Messwert mittels einer Vergleichslogik mit einem durch einen Mittelwertbildner gelieferten Mittelwert aus einer Anzahl von der Vergleichslogik durch Vergleich mit älteren Mittelwerten akzeptierter und eingespeicherter Messwerte., verglichen wird, dass bei einer unter einem bestimmten,vorgegebenen Prozentsatz bleibenden Abweichung des neuen Messwerts vom letzten Mittelwert der Messwert akzeptiert und in einen Speicher eingelesen wird, während bei Ueberschreitung des besagten vorgegebenen Prozentsatzes durch die Abweichung des neuen Messwertes vom letzten Mittelwert die Einspeicherunp; des neuen Messwertes durch ein von der Vergleichslogik abgegebenes Signal über eine SteuerlogikThe invention is based on the problem of known disadvantages Solutions to avoid. This is achieved in that, in a method of the type mentioned above, by means of a period duration counter shows the duration of each individual period it is measured that the measured value is supplied by means of a comparison logic with one supplied by an averaging device Mean value from a number of accepted and stored mean values by the comparison logic by comparison with older mean values Measured values., It is compared that in the case of a deviation that remains below a certain, predetermined percentage of the new measured value from the last mean value, the measured value is accepted and read into a memory, while at Exceeding said specified percentage due to the deviation of the new measured value from the last mean value the Einspeicherunp; of the new measured value by one of the Comparison logic output signal via a control logic
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gesperrt wird, dass beim Einlesen eines neuen Messwertes in den Speicher der älteste im Speicher vorhandene Wert gelöscht wird, dass nach Einspeicherung eines neuen Messwertes aus den im Speicher nunmehr vorhandenen Werten mit Hilfe des Mittelwertbildners ein neuer, als Kriterium für die nächste zu messende Periodendauer dienender Mittelwert gebildet wird und dass das Ausgangssignal, das der gesuchten Dopplerfrequenz entspricht, durch einen Reziprokwertbildner gewonnen wird, der den Kehrwert des neuen Mittelwertes bildet.It is blocked so that when a new measured value is read into the memory, the oldest value in the memory is deleted becomes that after storing a new measured value from the values now available in the memory with the aid of the averaging system a new mean value serving as a criterion for the next period to be measured is formed and that the output signal, which corresponds to the desired Doppler frequency, is obtained by a reciprocal value generator, which forms the reciprocal of the new mean value.
Somit wird eine Periode, deren Abweichung vom letzten Mittelwert eine bestimmte Grenze überschreitet und bei der im allgemeinen angenommen werden kann, dass sie zwischen zwei zu verschiedenen Wellenpaketen gehörenden Nulldurchgängen gemessen wurde, in der Auswertung nicht berücksichtigt.Thus, a period whose deviation from the last mean value exceeds a certain limit and in which in general it can be assumed that they are measured between two zero crossings belonging to different wave packets was not taken into account in the evaluation.
Die Wirkungsweise soll anhand der Pig. I und 2 erklärt werden. In der oberen Hälfte des Diagramms von Fig. 1 ist der zeitliche Verlauf eines Signals aufgetragen (Signalamplitude als Funktion der Zeit t), während unten die interessierenden Nulldurchgänge mit ansteigenden Flanken mit den Buchstaben A .., P bezeichnet sind. Dieses Signal bestehe aus zwei sich überlappenden Wellenpaketen. Der Ueberlappungsbereich sei im wesentlichen auf den Zeitabschnitt CD beschränkt.The mode of action should be based on the Pig. I and 2 are explained. In the upper half of the diagram of FIG. 1, the course of a signal over time is plotted (signal amplitude as Function of time t), while below the zero crossings of interest with rising edges with the letters A .., P are designated. This signal consists of two overlapping wave packets. The overlap area is essentially limited to the CD time period.
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P513P513
•f."• f. "
Gemäss der schweizerischen Patentschrift 521*590 würde die gesamte Zeitdauer von A bis P zur Frequenzmessung herangezogen, da im Ueberlappungsbereich der Signalpegel immer grosser als der Schwellwert ist. Dieser Schwellwert ist in Fig. 1 durch die beiden Geraden S kenntlich gemacht. Erfindungsgemäss wird nun geprüft, wie stark die Periodendauer AB vom Mittel der gespeicherten Werte abweicht. Die Periode AB ist offensichtlich eine "normale" Periode, sie wird also nur wenig vom Mittelwert abweichen. Deshalb wird die Entscheidungslogik diesen Wert akzeptieren und einspeichern. Dasselbe gilt auch für BC, DE und EF. Die Zeit von C nach D hingegen weicht stark vom Mittelwert ab und wird dadurch von der weiteren Verarbeitung ausgeschlossen. According to the Swiss patent specification 521 * 590, the entire Period from A to P used for frequency measurement, since the signal level in the overlap area is always greater than the threshold is. This threshold value is indicated by the two straight lines S in FIG. According to the invention now checked how much the period AB depends on the mean of the stored values deviates. The period AB is obvious a "normal" period, so it will deviate only slightly from the mean. Therefore the decision logic gets this value accept and save. The same goes for BC, DE and EF. The time from C to D, on the other hand, deviates significantly from the mean and is therefore excluded from further processing.
Der Reziprokwertbildner ist normalerweise mit dem Ausgang des Mittelwertbildners verbunden, alternativ kann er aber auch zwischen Periodendauermessexnrichtung und Entscheidungslogik eingefügt werden, oder die Periodendauermesseinrichtung liefert bereits selbst einen Reziprokwert. Der Mittelwert wird dann nicht, wie gezeichnet, im Zeitraum, sondern im Frequenzraum gebildet.The reciprocal value generator is normally connected to the output of the mean value generator, but it can also be used as an alternative be inserted between period duration measuring device and decision logic, or the period duration measuring device supplies already has a reciprocal value itself. The mean value is then not, as shown, in the period, but in the frequency space educated.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Einrichtung, wie sie etwa zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens VerwendungFIG. 2 shows a block diagram of a device such as is used, for example, to carry out the proposed method
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finden kann. Das Eingangssignal ES gelangt auf den Periodenzähler 1, der während der Dauer einer Periode ihm zugeführte Taktimpulse CE abzählt und die entsprechende codierte Information PD an einen Eingang der Vergleichslogik 2 zuführt. Zwecks Synchronisierung des Vergleichsvorgangs empfängt die Vergleichslogili 2 überdies noch direkt das Eingangssignal ES. Zum Vergleich wird der Einheit 2 der Mittelwert M aus den letzten, von der Vergleichslogik akzeptierten Periodendauer-Messwerten zugeführt. Wie schon ausgeführt, entscheidet die Logik 2 darüber, ob der neue Wert PD akzeptiert und an den Speicher 3 weitergegeben, oder aber als unbrauchbar unterdrückt wird. Dies hängt davon ab, ob die Abweichung des neuen Wertes vom Mittelwert M kleiner oder grosser ist als ein vorgegebener Prozentsatz von M (s.o.).Can be found. The input signal ES reaches the period counter 1, which is supplied to it for the duration of a period Clock pulses CE are counted and the corresponding coded information PD is supplied to an input of the comparison logic 2. For the purpose of synchronizing the comparison process, the comparison logic 2 also receives the input signal ES directly. For comparison, the unit 2 receives the mean value M from the last period duration measured values accepted by the comparison logic fed. As already stated, the logic 2 decides whether the new value PD is accepted and sent to the Memory 3 passed on, or is suppressed as unusable. This depends on whether the deviation of the new Value of the mean value M is smaller or larger than a predetermined one Percentage of M (see above).
Im Falle eines akzeptablen Wertes PD gibt die Vergleichslogik diesen Wert zum Speicher 3 aus; die Einspeicherung und alle weiteren Operationen werden durch ein von der Vergleichslogik an die Steuerlogik 5 zugeführtes Signal GWA bewirkt. Dieses Signal, das natürlich nur bei Akzeptierung des neuen Messwertes abgegeben wird, Veranlasst die Steuerlogik 5 zunächst zur Abgabe eines Einspeicherungsbefehls BS an den Speicher 3J somit wird der am Speichereingang anstehende akzeptierte Wert GW in den Speicher eingelesen, und gleichzeitig wird der ältesteIn the case of an acceptable value PD, the comparison logic outputs this value to memory 3; the storage and all further operations are brought about by a signal GWA fed from the comparison logic to the control logic 5. This Signal, which is of course only emitted when the new measured value is accepted, initially causes the control logic 5 to Issuing a storage command BS to the memory 3J thus the accepted value GW pending at the memory input is read into the memory, and at the same time the oldest becomes
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- f-- f- P 5*»3P 5 * »3
Messwert im Speicher gelöscht, so dass stets dieselbe Anzahl eingespeichert ist.The measured value is deleted from the memory, so that the number is always the same is stored.
Der geänderte Speicherinhalt Spi gelangt zum Mittelwertbildner 4, der infolge eines von der Steuerlogik 5 abgegebenen weiteren Befehls BM den neuen Mittelwert bildet. Dieser Mittelwert wird, wie ersichtlich, einmal der Vergleichslogik 2 zugeführt und steht für den Vergleich mit einem neuen Messwert zur Verfügung; zum anderen gelangt der Mittelwert M auf den Reziprokwertbildner b, welcher unter Einwirkung eines dritten von der Steuerlogik 5 abgegebenen Befehls BR den Reziprokwert A von M bildet, d.h. also den gesuchten Frequenzwert ermittelt.The changed memory content Spi arrives at the mean value generator 4, which is output as a result of a control logic 5 further command BM forms the new mean value. As can be seen, this mean value is fed to the comparison logic 2 once and is available for comparison with a new measured value; on the other hand, the mean value M reaches the reciprocal value generator b, which, under the action of a third command BR issued by the control logic 5, sets the reciprocal value A of M, i.e. it determines the desired frequency value.
Durch die Einführung eines neuen Auswahlkriteriums zusätzlich zu den bereits bekannten Amplitudenkriterien erlaubt es das vorgeschlagene Verfahren, genauere Messwerte zu erhalten. Der Ausgang der Einrichtung liefert bereits während eines Wellenpaketes den neuesten Wert, es muss also nicht zuerst das Ende des Wellenpaketes abgewartet werden. Dieses Kriterium ist vor allem bei rasch veränderlichen Frequenzen wichtig.By introducing a new selection criterion in addition to the already known amplitude criteria, it allows this proposed methods of obtaining more accurate readings. The output of the device already delivers during a wave packet the latest value, so there is no need to wait for the end of the wave packet first. This criterion is before especially important with rapidly changing frequencies.
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