DE4421943C2 - Verfahren zur Messung der Frequenz oder Periodendauer von periodischen Signalen - Google Patents
Verfahren zur Messung der Frequenz oder Periodendauer von periodischen SignalenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Frequenz oder
Periodendauer von periodischen Signalen nach dem Oberbegriff der
unabhängigen Patentansprüche.
Um die Frequenz oder als Reziprokwert der Periodendauer eines periodischen
Signales zu bestimmen, sind aus der Druckschrift "Elmar Schrüfer: Elektrische
Meßtechnik, Messung elektrischer und nichtelektrischer Größen, Carl Hanser
Verlag, 2. Auflage, München 1984, S. 313-319" grundsätzlich zwei Verfahren
bekannt:
Bei der Frequenzmessung wird die Anzahl von Ereignissen, die während einer vorbestimmten Meßzeit auftritt, gezählt. Die Frequenz bzw. die Periodendauer bestimmt sich dann aus dem Verhältnis von Anzahl der gezählten Ereignisse zur Meßzeit. Nachteilig ist hierbei, daß für eine gute Genauigkeit die Meßzeit sehr viel größer als die Periodendauer des zu erfassenden periodischen Signales sein muß. Bei instationären Signalen ergibt sich zudem das Problem, daß Änderungen der Periodendauer des periodischen Signales nur dann gut erfaßt werden können, wenn die Zeit für die Änderung deutlich größer als die Meßzeit ist.
Bei der Frequenzmessung wird die Anzahl von Ereignissen, die während einer vorbestimmten Meßzeit auftritt, gezählt. Die Frequenz bzw. die Periodendauer bestimmt sich dann aus dem Verhältnis von Anzahl der gezählten Ereignisse zur Meßzeit. Nachteilig ist hierbei, daß für eine gute Genauigkeit die Meßzeit sehr viel größer als die Periodendauer des zu erfassenden periodischen Signales sein muß. Bei instationären Signalen ergibt sich zudem das Problem, daß Änderungen der Periodendauer des periodischen Signales nur dann gut erfaßt werden können, wenn die Zeit für die Änderung deutlich größer als die Meßzeit ist.
Aus der Periodendauermessung ist es bekannt, die Zeit zwischen zwei
Ereignissen zu messen und damit die Periodendauer direkt zu erfassen. Im
Gegensatz zur Frequenzmessung sind hier mit zunehmender Frequenz des
periodischen Signales die Genauigkeit der Messung ab. Nachteilig ist
insbesondere, daß die Meßzeit von der Frequenz des periodischen Signales
abhängig ist und damit auch die Meßrate (Anzahl der Messungen je Zeiteinheit)
nicht konstant ist.
Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Messung der
Frequenz oder Periodendauer von periodischen Signalen zu schaffen, das mit
einer im wesentlichen konstanten Meßrate arbeitet und eine erhöhte Genauigkeit
aufweist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, zunächst während einer vorgegebenen
Meßzeit die Anzahl der Ereignisse zu erfassen und unmittelbar anschließend
zusätzlich die Zeit bis zum nächsten Ereignis zu bestimmen. Die Frequenz des
periodischen Signales ergibt sich dann aus dem Verhältnis der Anzahl der
gezählten Ereignisse plus eins zur Summe aus Meßzeit und zusätzlich erfaßter
Zeit. Die Periodendauer wird in bekannter Weise als Reziprokwert der Frequenz
bestimmt. Die Erfindung weist den Vorteil auf, daß die Meßrate durch die
Vorgabe der Meßzeit im wesentlichen fest einstellbar und damit den
Erfordernissen der Aufgabenstellung anpaßbar ist. Die maximale Abweichung
von der vorgegebenen Meßzeit beträgt eine Periodendauer des periodischen
Signales, nämlich genau dann, wenn genau zum Ende der Meßzeit ein Ereignis
eintritt. Dabei ist es möglich, die Ausgabe der Meßwerte exakt zeitäquidistant
einzustellen, wobei die Ausgabe der Meßwerte um eine Messung versetzt erfolgt.
Die Erfindung ist nachstehend anhand des in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispieles erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm mit einer Frequenzmessung nach dem Stand der
Technik,
Fig. 2 ein Diagramm mit einer Periodendauermessung nach dem Stand der
Technik,
Fig. 3 ein Diagramm mit einer Messung nach der Erfindung und
Fig. 4 ein Diagramm mit einer Messung nach der Erfindung in
zeitäquidistanten Schritten.
In Fig. 1 ist ein periodisches Signal 1 über einer Zeitachse t dargestellt. Während
einer vorbestimmten Meßzeit Tmeß zählt ein nicht dargestellter Ereigniszähler eine
Anzahl n von Impulsen I als Ereignisse. In einer nicht gezeigten nachgeschalteten
Datenverarbeitungseinrichtung wird dann aus dem Verhältnis von Meßzeit Tmeß
zur Anzahl n der Impulse I die Frequenz f bzw. die Periodendauer P des
periodischen Signales 1 bestimmt.
Fig. 2 zeigt eine Periodendauermessung ebenfalls am Beispiel des periodischen
Signales 1 über der Zeitachse t. Die Meßzeit Tmeß ergibt sich hier aus dem
zeitlichen Abstand eines ersten Impulses I₀ zum nachfolgenden Impuls I₁. Die
Meßzeit Tmeß entspricht unmittelbar der Periodendauer P des periodischen
Signales 1; sofern erforderlich kann in einer nachgeschalteten
Datenverarbeitungseinrichtung durch Reziprokwertbildung auch die Frequenz f
des periodischen Signales 1 bestimmt werden.
Fig. 3 zeigt nochmals am Beispiel des periodischen Signales 1 über der
Zeitachse t eine Messung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Während
der vorgegebenen Meßzeit Tmeß wird die bei der Frequenzmessung nach Fig. 1
die Anzahl n der Impulse 1 gezählt. Nach Ablauf der Meßzeit Tmeß wird mit einer
Zeitmessung einer Restzeit TRest bis zu dem ersten auf die Meßzeit Tmeß
folgenden Impuls I+ erfaßt. Die Frequenz f des periodischen Signales 1 ergibt sich
dann wie folgt
Zur Ermittlung der Periodendauer P wird diese Gleichung wie folgt umgestellt:
Schließlich ist in Fig. 4 eine fortdauernde Frequenzmessung in zeitäquidistanten
Schritten dargestellt. Hierbei folgen die Meßzeiten Tmeß-1, Tmeß und Tmeß+1
unmittelbar aufeinander um eine zeitäquidistante Abfolge der Messungen zu
erreichen. Damit die nach der Erfindung erreichte Verbesserung der Genauigkeit
auch bei dieser fortdauernden und zeitäquidistanten Messung erreicht wird, wird
weiterhin mit einer Zeitmessung die Restzeit TRest bis zu dem ersten auf die
Meßzeit Tmeß folgenden Impuls I+ erfaßt. Die Frequenz f des periodischen
Signales 1 ergibt sich nun wie folgt:
wobei ein Zusatzwert a berücksichtigt, ob sich durch die aktuelle Restzeit TRest
und die Restzeit der vorhergehenden Messung TRest-1 ein zusätzlicher Impuls I+
ergibt. Der Zusatzwert a ist wie folgt bestimmt:
a = 1, wenn TRest <0 und TRest-1 = 0
a = 0, wenn TRest = 0 und TRest-1 = 0
a = 0, wenn TRest < 0 und TRest-1 < 0
a = -1 wenn TRest = 0 und TRest-1 = 0
a = 0, wenn TRest = 0 und TRest-1 = 0
a = 0, wenn TRest < 0 und TRest-1 < 0
a = -1 wenn TRest = 0 und TRest-1 = 0
Da diese Auswertung erst nach der der Bestimmung der aktuellen Restzeit TRest
möglich ist erfolgt die Ausgabe des Frequenzwertes bzw. der hieraus gebildeten
Periodendauer vorzugsweise zum Ablauf der nachfolgenden Meßzeit Tmeß+1.
Damit stehen die Meßwerte zu bekannten Zeitpunkten zur Verfügung.
Claims (4)
1. Verfahren zur Messung der Frequenz (f) eines periodischen Signales (I), wobei das periodische Signal aus
periodisch auftretenden Ereignissen (I) besteht, mit folgenden Schritten:
- A. Zählen der Ereignisse (I) während unmittelbar aufeinanderfolgender, vorgegebener Meßzeiten (Tmeß-1, Tmeß/ Tmeß+1),
- B. Erfassen einer ersten Restzeit (TRest-1) der vorhergehenden Messung bis zum Auftreten eines nachfolgenden Ereignisses (I) während der aktuellen Meßzeit (Tmeß),
- C. Erfassen einer zweiten Restzeit (Trest) nach Ablauf der vorgegebenen Meßzeit (Tmeß) bis zum Auftreten eines nachfolgenden Ereignisses (I+)
- D. Bestimmen der Frequenz (f) aus dem Quotienten einer um einen Zusatzwert (a) erhöhten Anzahl (n) der
Ereignisse (I) zur Summe aus vorgegebener Meßzeit (Tmeß) und der Differenz der zweiten Restzeit (Trest) zur
ersten Restzeit (TRest-1), wobei der Zusatzwert (a)
- a. den Wert 1 annimmt, wenn die zweite Restzeit (TRest) größer als Null und die erste Restzeit (TRest-1) gleich Null ist,
- b. den Wert -1 annimmt, wenn sowohl die zweite Restzeit (TRest) als auch die erste Restzeit (Rest-1) gleich Null sind und
- c. ansonsten den Wert Null annimmt.
2. Verfahren zur Messung der Periodendauer (P) eines periodischen Signales (1), wobei das periodische Signal
aus periodisch auftretenden Ereignissen (I) besteht, mit folgenden Schritten:
- A. Zählen der Ereignisse (I) während unmittelbar aufeinanderfolgender, vorgegebener Meßzeiten (Tmeß-1, Tmeß, Tmeß+1),
- B. Erfassen einer ersten Restzeit (TRest-1) der vorhergehenden Messung bis zum Auftreten eines nachfolgenden Ereignisses (I) während der aktuellen Meßzeit (Tmeß),
- C. Erfassen einer zweiten Restzeit (Trest) nach Ablauf der vorgegebenen Meßzeit (Tmeß) bis zum Auftreten eines nachfolgenden Ereignisses (I+)
- D. Bestimmen der Periodendauer (P) aus dem Quotienten der Summe aus vorgegebener Meßzeit (Tmeß) und
der Differenz der zweiten Restzeit (Trest) zur ersten Restzeit (TRest-1) zu einer um einen Zusatzwert (a)
erhöhten Anzahl (n) der Ereignisse (I), wobei der Zusatzwert (a)
- a. den Wert 1 annimmt, wenn die zweite Restzeit (TRest) größer als Null und die erste Restzeit (TRest-1) gleich Null ist,
- b. den Wert -1 annimmt, wenn sowohl die zweite Restzeit (TRest) als auch die erste Restzeit (TRest-1) gleich Null sind und
- c. ansonsten den Wert Null annimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabe des Frequenzwertes (f) der aktuel
len Meßzeit (Tmeß) jeweils zu Beginn der darauffolgenden Meßzeit (Tmeß+1) erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabe der Periodendauer (P) der aktuel
len Meßzeit (Tmeß) jeweils zu Beginn der darauffolgenden Meßzeit (Tmeß+1) erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944421943 DE4421943C2 (de) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | Verfahren zur Messung der Frequenz oder Periodendauer von periodischen Signalen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19944421943 DE4421943C2 (de) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | Verfahren zur Messung der Frequenz oder Periodendauer von periodischen Signalen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4421943A1 DE4421943A1 (de) | 1996-01-11 |
DE4421943C2 true DE4421943C2 (de) | 1998-03-12 |
Family
ID=6521304
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19944421943 Expired - Fee Related DE4421943C2 (de) | 1994-06-23 | 1994-06-23 | Verfahren zur Messung der Frequenz oder Periodendauer von periodischen Signalen |
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DE (1) | DE4421943C2 (de) |
Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
CN103175604B (zh) * | 2011-12-23 | 2014-10-15 | 中联重科股份有限公司 | 振动信号的周期辨识方法及周期辨识系统 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4119374C1 (de) * | 1990-11-13 | 1992-10-01 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De |
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1994
- 1994-06-23 DE DE19944421943 patent/DE4421943C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4119374C1 (de) * | 1990-11-13 | 1992-10-01 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
SCHRÜFER, Elmar: Elektrische Meßtechnik, 2.Aufl., München: Carl Hanser Verlag, 1984, S.313-319 * |
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Publication number | Publication date |
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DE4421943A1 (de) | 1996-01-11 |
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