RU2300112C2 - Method for measurement of frequency and device for its realization - Google Patents

Method for measurement of frequency and device for its realization Download PDF

Info

Publication number
RU2300112C2
RU2300112C2 RU2005113697/28A RU2005113697A RU2300112C2 RU 2300112 C2 RU2300112 C2 RU 2300112C2 RU 2005113697/28 A RU2005113697/28 A RU 2005113697/28A RU 2005113697 A RU2005113697 A RU 2005113697A RU 2300112 C2 RU2300112 C2 RU 2300112C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pulse
frequency
pulses
input
output
Prior art date
Application number
RU2005113697/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005113697A (en
Inventor
Николай Анатольевич Мурашко (RU)
Николай Анатольевич Мурашко
Олег Анатольевич Мурашко (RU)
Олег Анатольевич Мурашко
Original Assignee
Николай Анатольевич Мурашко
Олег Анатольевич Мурашко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Анатольевич Мурашко, Олег Анатольевич Мурашко filed Critical Николай Анатольевич Мурашко
Priority to RU2005113697/28A priority Critical patent/RU2300112C2/en
Publication of RU2005113697A publication Critical patent/RU2005113697A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2300112C2 publication Critical patent/RU2300112C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment, applicable in automatic measurement systems, control and emergency protection systems, in which the source information subject to analysis is presented in the frequency form.
SUBSTANCE: the offered device for frequency measurement has a shaper of the pulse train under investigation, standard-frequency oscillator, not circuit, the first counter and register, the second counter and register, microprocessor system, trigger pulse shaper, OR element, synchronizing unit, control unit, count pulse shaper, and a multiplexer interconnected in a respective way. The given device realized the method for frequency measurement.
EFFECT: expanded band and enhanced accuracy of frequency measurement.
2 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в системах автоматического измерения, регулирования и аварийной защиты, в которых исходная информация, подлежащая анализу, представлена в частотной форме.The invention relates to measuring equipment and can be used in automatic measurement, regulation and emergency protection systems, in which the source information to be analyzed is presented in frequency form.

Известен способ измерения частоты импульсов [1], основанный на формировании эталонных меток времени с периодом То и образцовых интервалов времени Тоб, а также числа М периодов измеряемой частоты в образцовом интервале, с последующим вычислением текущей частоты по формуле

Figure 00000002
, причем границы образцовых интервалов устанавливаются по моментам прихода импульсов измеряемой частоты, положение этих границ определяется по числу эталонных меток времени от начала предельного интервала, выбираемого большим или равным периоду низшей измеряемой частоты до начала (NH) и конца (NK) образцового интервала, а длительность образцового интервала определяется как Тобо·(NK-NH).A known method of measuring the frequency of pulses [1], based on the formation of reference time stamps with a period of T about and sample time intervals T about , as well as the number M of periods of the measured frequency in the sample interval, with subsequent calculation of the current frequency according to the formula
Figure 00000002
moreover, the boundaries of the model intervals are set according to the moments of arrival of the pulses of the measured frequency, the position of these boundaries is determined by the number of reference time stamps from the beginning of the limit interval, chosen greater than or equal to the period of the lowest measured frequency to the beginning (N H ) and the end (N K ) of the model interval, and the duration of the model interval is defined as T about = T about · (N K -N H ).

Первым существенным недостатком этого способа является его низкая надежность измерения частоты, обусловленная возможностью сбоев в измерении, вызванных асинхронностью (неразделенностью во времени) некоторых процессов счета импульсов и запоминания полученной информации, а также асинхронностью процессов запоминания полученных в результате счета чисел М, NH, NK и считывания этих чисел микропроцессорной системой (ПЭВМ) для вычисления значения частоты. Случайное совпадение по времени этих асинхронных процессов может привести к искажению информации и, тем самым, к недопустимо большим значениям погрешности измерения, что равнозначно сбою в измерении.The first significant drawback of this method is its low reliability of frequency measurement, due to the possibility of measurement errors caused by the asynchrony (time sharing) of some processes of counting pulses and storing the information received, as well as the asynchrony of the processes of storing the numbers M, N H , N obtained as a result of counting K and reading these numbers by a microprocessor system (PC) to calculate the frequency value. Accidental coincidence in time of these asynchronous processes can lead to distortion of information and, thereby, to unacceptably large values of the measurement error, which is equivalent to a failure in the measurement.

В частности, к таким сбоям может привести асинхронность процессов счета числа Mj импульсов измеряемой частоты Fx и формирования минимальных интервалов времени Тм, по истечении которых осуществляется считывание информации, полученной в результате этого счета. В данном случае при поступлении очередного импульса измеряемой частоты Fx в соответствующем счетчике начнется процесс формирования конкретного числа и если в это же время поступит импульс считывания, то с выхода счетчика будет снята недостоверная информация.In particular, asynchrony of the counting processes of the number Mj of pulses of the measured frequency F x and the formation of minimum time intervals T m , after which the information obtained as a result of this counting is carried out, can lead to such failures. In this case, when the next pulse of the measured frequency F x arrives in the corresponding counter, the process of generating a specific number will begin and if a read pulse arrives at the same time, then the information from the counter will be invalid.

Вторым существенным недостатком рассматриваемого способа измерения частоты является сложность его аппаратурной и программной реализации, что вызвано, прежде всего, наличием четырех опорных интервалов времени и многоступенчатой системы передачи и запоминания полученной в результате измерения информации. Кроме того, при измерении может оказаться, что NK<NН, поэтому алгоритм определения частоты должен включать в себя дополнительные операции, связанные с определением знака разности NК-NН и вычислением частоты по более сложной формуле.The second significant drawback of the considered method of measuring the frequency is the complexity of its hardware and software implementation, which is caused, first of all, by the presence of four reference time intervals and a multi-stage system for transmitting and storing the information obtained from the measurement. In addition, when measuring it may turn out that N K <N N , therefore, the algorithm for determining the frequency must include additional operations associated with determining the sign of the difference N K -N N and calculating the frequency using a more complex formula.

Известен способ измерения частоты [2], принятый за прототип, заключающийся в преобразовании исследуемых сигналов частоты Fx в исследуемую последовательность импульсов той же частоты Fx (2, рис.4.21, фиг.1), в осуществлении одновременного счета n импульсов исследуемой последовательности и N счетных импульсов частоты Fсч, в определении значения частоты исследуемых сигналов по формуле

Figure 00000003
при этом формируются первые временные ворота длительностью Δt1, которые заполняются n импульсами исследуемой последовательности Fx, число n которых определяется путем счета и фиксируется, одновременно формируются вторые временные ворота длительностью Δt2, такие что их фронт соответствует импульсу исследуемой последовательности, появившемуся сразу после начала первых ворот, а срез - импульсу, возникающему сразу после окончания первых ворот. Вторые временные ворота заполняются счетными импульсами частоты Fсч, число N которых также определяется путем счета и фиксируется.A known method of measuring the frequency [2], adopted as a prototype, which consists in converting the studied signals of frequency F x into the studied pulse sequence of the same frequency F x (2, Fig. 4.21, figure 1), in the simultaneous calculation of n pulses of the studied sequence and N counting pulses of frequency F cf , in determining the frequency value of the studied signals according to the formula
Figure 00000003
in this case, the first temporary gates of duration Δt 1 are formed , which are filled with n pulses of the studied sequence F x , the number n of which is determined by counting and fixed, simultaneously the second temporary gates of duration Δt 2 are formed , such that their front corresponds to the pulse of the studied sequence that appeared immediately after the start the first gate, and the slice - to the impulse that occurs immediately after the end of the first gate. The second temporary gate is filled with counting pulses of frequency F cf , the number N of which is also determined by counting and fixed.

Первым существенным недостатком этого способа измерения частоты является значительное ограничение диапазона измерения частоты, обусловленное невозможностью измерения низких частот, так как максимальное значение периода Тxmax исследуемых сигналов должно быть меньшим длительности Δt1 первых временных ворот, то есть Txmax<Δt1 (фиг.2). Учитывая, что Fxmin=1/Txmax, из приведенного неравенства получаем зависимость, определяющую нижний предел измерения частоты: Fxmin≥1/Δt1. Так, например, при Δt1=10 мс Fxmin≥100 Гц.The first significant drawback of this method of measuring frequency is a significant limitation of the frequency measurement range, due to the impossibility of measuring low frequencies, since the maximum value of the period T xmax of the studied signals should be less than the duration Δt 1 of the first time gate, that is, T xmax <Δt 1 (Fig. 2 ) Considering that F xmin = 1 / T xmax , from the above inequality we obtain the dependence defining the lower limit of the frequency measurement: F xmin ≥1 / Δt 1 . For example, when Δt = 10 ms 1 F xmin ≥100 Hz.

Вторым существенным недостатком способа-прототипа является его низкая надежность измерения частоты, обусловленная возможностью сбоев в процессе измерения. Причиной таких сбоев является асинхронность процессов формирования первого временного окна и импульсов исследуемой последовательности Fx.The second significant disadvantage of the prototype method is its low reliability of frequency measurement, due to the possibility of failures in the measurement process. The reason for such failures is the asynchrony of the processes of formation of the first time window and pulses of the studied sequence F x .

С целью упрощения описания рассматриваемого способа измерения частоты в [2] принято считать, что длительность τи импульсов исследуемой последовательности имеет бесконечно малую величину (2, рис.4.21-б, фиг.1). Однако на практике длительность τи этих импульсов имеет определенное значение, чаще всего соизмеримое с их периодом следования Тх.In order to simplify the description of the considered method of measuring the frequency in [2], it is considered that the duration τ and pulses of the sequence under study has an infinitely small value (2, Fig. 4.21-b, Fig. 1). However, in practice, the duration of τ and these pulses has a certain value, most often commensurate with their repetition period T x .

При этом длительность вторых временных ворот не всегда будет равна целому числу n периодов Тх импульсов исследуемой последовательности. Так, например, если фронт первых временных ворот возникнет во время действия импульса исследуемой последовательности (фиг.3-а), то часть У1 периода Tx1 окажется за пределами вторых временных ворот и будет принимать случайные значения в пределах от 0 до τИ.Moreover, the duration of the second time gate will not always be equal to an integer n periods T x pulses of the investigated sequence. So, for example, if the front of the first time gate arises during the pulse of the investigated sequence (Fig. 3-a), then part Y 1 of the period T x1 will be outside the second time gate and will take random values ranging from 0 to τ AND .

Если же во время действия импульса исследуемой последовательности возникнет срез первых временных ворот (фиг.3-б), то за пределами вторых временных ворот окажется часть У2 периода Тх3, принимающая случайные значения в пределах от (Тхи) до Тх.If, during the action of the pulse of the test sequence, a cut of the first time gate occurs (Fig. 3-b), then outside the second time gate there will be part U 2 of the period T x3 , taking random values ranging from (T xand ) to T x

При измерении низких частот, когда во вторые временные ворота входит малое число n периодов Тх исследуемой последовательности, некратность длительности Δt2 этих ворот целому числу периодов Тх приводит к недопустимо большим погрешностям, что равнозначно сбою в измерении частоты.In the measurement of low frequency when at the second time gate includes a small number n of periods T x investigated sequences nonmultiple duration Δt 2 of the gate integral number of periods T x leads to unacceptably large errors, which amounts to a failure of the frequency measurement.

Третьим существенным недостатком способа-прототипа является то, что он предусматривает только однократное измерение частоты. Введение дополнительных операций может обеспечить многократные измерения частоты с циклом измерения, большим суммарной длительности двух первых временных ворот, то есть при Tц>2·Δt1 (фиг.4). Однако в этом случае при измерении частоты сигналов, период которых чуть меньше Δt1 (фиг.4-а), или значительно меньше Δt1 (фиг.4-б), появится новый существенный недостаток способа, обусловленный наличием «мертвого» времени τм, в течение которого измерение не производится, что существенно понижает эффективность (надежность) измерения частоты.The third significant disadvantage of the prototype method is that it provides only a single frequency measurement. The introduction of additional operations can provide multiple frequency measurements with a measurement cycle greater than the total duration of the first two time gates, that is, at T c > 2 · Δt 1 (Fig. 4). However, in this case, when measuring the frequency of signals whose period is slightly less than Δt 1 (Fig. 4-a), or significantly less than Δt 1 (Fig. 4-b), a new significant drawback of the method arises due to the presence of "dead" time τ m during which the measurement is not performed, which significantly reduces the efficiency (reliability) of the frequency measurement.

Известное устройство [3], выбранное в качестве аналога, содержит два программируемых счетчика импульсов, генератор счетных импульсов, регистр, двунаправленный приемопередатчик, входной и выходной регистры, блок управления с соответствующими связями.The known device [3], selected as an analogue, contains two programmable pulse counters, a counting pulse generator, a register, a bi-directional transceiver, input and output registers, a control unit with corresponding connections.

В устройстве задается число n периодов исследуемой последовательности импульсов, определяется число N импульсов счетной частоты Fсч, поступающих на счетчик 2 за интервал времени tx, равный сумме длительностей этих n периодов. Затем полученное число N считывается внешней микропроцессорной системой, в которой производится вычисление частоты по формуле

Figure 00000004
The device sets the number n of periods of the studied pulse sequence, determines the number N of pulses of the counting frequency F cf arriving at counter 2 over a time interval t x equal to the sum of the durations of these n periods. Then, the resulting number N is read by an external microprocessor system in which the frequency is calculated by the formula
Figure 00000004

Первым существенным недостатком устройства-аналога является то, что оно имеет весьма ограниченный диапазон измерения частоты. Причем верхний предел Fxmax этого диапазона определяетсяThe first significant drawback of the analog device is that it has a very limited frequency measurement range. Moreover, the upper limit F xmax of this range is determined

Figure 00000005
Figure 00000005

Зависимость (1) выводится следующим образом. В измеряемом интервале времени tx укладываются N периодов Тсч счетной частоты Fсч или n периодов Tx измеряемой частоты Fx, то есть tх=N·Tсч=n·Tx. Погрешность δд дискретности измерения определяется:Dependence (1) is derived as follows. The measured time interval t x stacked N periods T of the counting frequency F MF MF or n periods T x measured frequency F x, i.e. x t = N · T MF = n · T x. The error δ d measurement resolution is determined by:

Figure 00000006
Figure 00000006

Из последнего уравнения получаем N=1/δд. Подставляя значение N в уравнение, определяющее tx, имеемFrom the last equation we get N = 1 / δ d . Substituting the value of N in the equation defining t x , we have

Figure 00000007
Figure 00000007

Fx=n·δД·Fсч F x = n · δ D · F MF

При определении нижнего предела Fxmin измерения частоты исходим из того, что при понижении частоты Fx количество счетных импульсов Fсч, поступающих на 16-разрядный счетчик 2, не должно превышать емкости этого счетчика Сст=216-1=65535. Из последнего следует условие: n·Тxmax≤Сст·Тсч, откуда после несложных преобразований получаем формулу для определения нижнего предела Fxmin измерения частотыWhen determining the lower limit of the frequency measurement F xmin , we proceed from the fact that when the frequency F x is lowered, the number of counting pulses F cf arriving at the 16-bit counter 2 should not exceed the capacity of this counter C st = 2 16 -1 = 65535. From the latter, the condition follows: n · T xmax ≤С Art · T cf , whence, after simple transformations, we obtain the formula for determining the lower limit of the frequency measurement F xmin

Figure 00000008
Figure 00000008

Таким образом, устройство-аналог измеряет частоту в пределахThus, the analog device measures the frequency within

Figure 00000009
Figure 00000009

Например, при n=4, Fсч=106 Гц, δд=0,1% рассматриваемое устройство будет измерять частоту в пределах от 61 до 4000 Гц. Расширение этого диапазона требует перепрограммирования счетчиков, что сопряжено с недопустимо большими паузами в измерении частоты.For example, with n = 4, F cf = 10 6 Hz, δ d = 0.1%, the device in question will measure the frequency in the range from 61 to 4000 Hz. Expanding this range requires reprogramming the counters, which entails unacceptably large pauses in the measurement of frequency.

Вторым существенным недостатком рассматриваемого устройства является то, что оно не рассчитано на многократное непрерывное измерение частоты: в нем осуществляется однократное изменение, состоящее из цикла грубой оценки текущего значения частоты Fx и цикла точного измерения этого параметра.The second significant drawback of the device in question is that it is not designed for multiple continuous measurement of frequency: a single change is made in it, consisting of a cycle of a rough estimate of the current frequency value F x and a cycle of accurate measurement of this parameter.

Наиболее близким по технической сущности и достижимому положительному эффекту к заявленному устройству - прототипом - является цифровой частотомер [4], включающий в себя формирователь исследуемой последовательности импульсов (порт приема входных сигналов), генератор образцовой частоты Fо, элемент НЕ, микропроцессорную систему (средство обработки и индикации), первые счетчик и регистр, вторые счетчик и регистр, две схемы синхронизации, порт приема импульса цикла измерения и их связи.The closest in technical essence and achievable positive effect to the claimed device — the prototype — is a digital frequency meter [4], which includes a pulse train of the studied pulse sequence (input signal receiving port), a reference frequency generator F о , an element NOT, a microprocessor system (processing tool and indications), the first counter and register, the second counter and register, two synchronization schemes, a port for receiving the pulse of the measurement cycle and their connection.

В устройстве посредством первого и второго счетчиков осуществляется непрерывный счет соответственно импульсов n исследуемой последовательности Fx и N счетных импульсов Fсч=Fо, определяются числа импульсов Δnц=n(i+1)-n(i) и ΔNц=N(i+1)-N(i), поступающих на счетчики за время Тц цикла измерения, и вычисляется частота по формуле:

Figure 00000010
In the device, by means of the first and second counters, continuous counts are made, respectively, of pulses n of the studied sequence F x and N of counting pulses F cf = F о , the number of pulses Δn c = n (i + 1) -n (i) and ΔN c = N ( i + 1) -N (i), entering the counters during the measurement cycle T q, and the frequency calculated by the formula:
Figure 00000010

Первым существенным недостатком устройства-прототипа является ограниченный диапазон измерения частоты.The first significant disadvantage of the prototype device is the limited frequency measurement range.

При этом верхний предел Fxmax этого диапазона определяется зависимостью Fxmax<0,5·Fсч, что следует из принципа работы используемых в рассматриваемом устройстве схем синхронизации: для устойчивой работы схемы синхронизации при измерении максимального значения Fxmax частоты преобразуемые сигналы Fx должны представлять собой меандр и для фиксации уровней этого меандра по фронту счетных импульсов Fсч необходимо, чтобы в течение каждого импульса и каждой паузы меандра на схему сигнализации поступал хотя бы один счетный импульс Fсч. А это равнозначно требованию Fсч>2·Fxmax или Fxmax<0,5·Fсч.Moreover, the upper limit F xmax of this range is determined by the dependence F xmax <0.5 · F cc , which follows from the principle of operation of the synchronization circuits used in the device under consideration: for stable operation of the synchronization circuit when measuring the maximum value of F xmax frequency, the converted signals F x should represent is a meander and to fix the levels of this meander along the front of the counting pulses F cc, it is necessary that during each pulse and each pause of the meander at least one counting pulse F cc enters the signaling circuit. And this is equivalent to the requirement F cf > 2 · F xmax or F xmax <0.5 · F cf.

Нижний предел Fxmin диапазона измерения частоты этого устройства определяется по следующей формуле, полученной по методике вывода зависимости (1): The lower limit F xmin of the frequency measurement range of this device is determined by the following formula obtained by the method of deriving dependence (1):

Figure 00000011
Figure 00000011

Например, при Fсч=106 Гц, Тц=0,01 с, δд=0,1% будем иметь:For example, when F cf = 10 6 Hz, T c = 0.01 s, δ d = 0.1% we will have:

Fxmin≥100 кГц, Fxmax<500 кГцF xmin ≥100 kHz, F xmax <500 kHz

Вторым существенным недостатком рассматриваемого устройства является его низкая надежность измерения частоты, обусловленная асинхронностью процессов записи чисел n и N соответственно в первый и второй регистры и процесса считывания записанной информации микропроцессорной системой для вычисления значения частоты: случайное совпадение по времени этих процессов может привести к искажению значений чисел n, N и вследствие этого к сбою в измерении частоты.The second significant drawback of the device under consideration is its low reliability of frequency measurement, due to the asynchrony of the processes of writing numbers n and N, respectively, into the first and second registers and the process of reading the recorded information by the microprocessor system to calculate the frequency value: random coincidence in time of these processes can lead to distortion of the numbers n, N and, as a result, a malfunction in the measurement of frequency.

Третьим существенным недостатком этого устройства является сложность его программной и аппаратурной реализации, поскольку, во-первых, использованный в этом устройстве непрерывный параллельный счет импульсов n и N требует дополнительных вычислительных операций, восстанавливающих истинное значение чисел в случае переполнения счетчиков. Во-вторых, для осуществления измерения частоты импульсов Fx в несколько расширенном диапазоне рассматриваемое устройство должно быть снабжено дополнительными функциональными блоками, в том числе аналоговыми, что неоправданно усложняет это устройство.The third significant drawback of this device is the complexity of its software and hardware implementation, because, firstly, the continuous parallel counting of pulses n and N used in this device requires additional computational operations that restore the true value of numbers in case of overflow of counters. Secondly, to measure the frequency of pulses F x in a somewhat extended range, the device in question must be equipped with additional functional units, including analog ones, which unnecessarily complicates this device.

Кроме того, такое усложненное устройство также имеет существенное ограничение диапазона измерения частоты, так как в этом случае к минимальному значению измеряемой частоты Fx предъявляется требование, чтобы в течение цикла Тц измерения было по крайней мере два-три целых периода измеряемой частоты Fx, то есть в усложненном варианте устройства-прототипа нижний предел диапазона измерения частоты определится Fxmin>(2-3)/Тц.In addition, such a sophisticated device also has a significant limitation of the frequency measurement range, since in this case, the minimum value of the measured frequency F x is required to have at least two to three whole periods of the measured frequency F x during the measurement cycle T c , that is, in a complicated version of the prototype device, the lower limit of the frequency measurement range is determined by F xmin > (2-3) / T c .

При Тц=0,01 с будем иметь Fxmin>(200-300) Гц.At T c = 0.01 s, we will have F xmin > (200-300) Hz.

Задачей предлагаемого способа измерения частоты и устройства для его осуществления является расширение диапазона и повышение надежности измерения частоты.The objective of the proposed method for measuring frequency and a device for its implementation is to expand the range and increase the reliability of frequency measurement.

Поставленная задача достигается тем, что в способе измерения частоты, заключающемся в преобразовании исследуемых сигналов частоты Fx в исследуемую последовательность импульсов той же частоты Fx, в осуществлении одновременного счета n импульсов исследуемой последовательности импульсов и N счетных импульсов частоты Fсч, в определении значения частоты исследуемых сигналов по формуле

Figure 00000012
в отличие от прототипа создают последовательность импульсов образцовой частоты F0, из которой формируют счетные импульсы с частотой Fсч, определяемой требованием по точности измерения, причем фронт каждого такого импульса формируют на срезе соответствующего импульса образцовой частоты, а также формируют первую последовательность импульсов с периодом следования Δt1, определяемым требованием по быстродействию измерения, одновременно формируют вторую последовательность импульсов с периодом следования Δt2, фронт каждого импульса которой соответствует фронту импульса исследуемой последовательности импульсов, появившегося сразу после фронта соответствующего импульса первой последовательности импульсов, после фронта каждого импульса второй последовательности импульсов и окончания действующего во время этого фронта импульса образцовой частоты или окончания возникшего после этого же фронта импульса образцовой частоты на фронте очередного импульса образцовой частоты начинают выполнять с тактом Ti, равным периоду Т0 следования импульсов образцовой частоты, тактируемую последовательность операций, причем на первом такте Т1 запрещают счет n импульсов исследуемой последовательности импульсов и N счетных импульсов, на втором такте Т2 фиксируют значения чисел n и N, полученные в результате предыдущего счета соответственно импульсов исследуемой последовательности импульсов и счетных импульсов, на третьем такте Т3 формируют сигнал RDY готовности зафиксированных значений чисел n, N и осуществляют подготовку нового счета, обеспечивающую со следующего такта счет N импульсов исследуемой последовательности и n счетных импульсов, начиная со значения, равного 0, на четвертом такте Т4 начинают новый одновременный счет n импульсов исследуемой последовательности и N счетных импульсов, а определение частоты Fx исследуемых сигналов осуществляют по сигналу RDY готовности зафиксированных значений чисел n и N или в любое время в течение нового одновременного счета n импульсов исследуемой последовательности и N счетных импульсов, причем перед началом определения частоты Fx к зафиксированному значению числа N прибавляют число ΔN, равное числу периодов следования счетных импульсов, укладывающихся в интервале времени, определяемом суммой длительностей трех тактов, в течение которых действует запрет счета импульсов.The problem is achieved in that in the method of measuring the frequency, which consists in converting the studied signals of frequency F x into the studied pulse sequence of the same frequency F x , in the simultaneous counting of n pulses of the studied sequence of pulses and N counting pulses of frequency F cf , in determining the frequency value the studied signals according to the formula
Figure 00000012
Unlike the prototype creates a sequence of pulses the reference frequency F 0, in which the form of counting pulses at a frequency F MF, defines the requirements for measurement accuracy, the edge of each such pulse is formed on the exemplary frequency slice corresponding pulse, and form a first sequence of pulses with a repetition period Δt 1 , determined by the requirement for speed of measurement, simultaneously form a second sequence of pulses with a repetition period of Δt 2 , the front of each pulse is This corresponds to the pulse front of the studied pulse sequence, which appeared immediately after the front of the corresponding pulse of the first pulse sequence, after the front of each pulse of the second pulse sequence and the end of the reference frequency pulse acting during this front or the end of the reference frequency pulse arising after the same front at the front of the next reference pulse begin performing frequency with tact Ti, equal to the period T 0 of the pulse repetition exemplary, tact the sequence of operations, moreover, on the first step T1, the count of n pulses of the studied sequence of pulses and N counting pulses is prohibited, on the second step T2, the values of the numbers n and N are obtained as a result of the previous count, respectively, of the pulses of the studied sequence of pulses and counting pulses, on the third step T3 generate a signal RDY of readiness for the fixed values of numbers n, N and prepare a new account, ensuring from the next clock step the count of N pulses of the investigated sequence n counting pulses, starting from a value equal to 0, at the fourth clock cycle T4 start new concurrent expense n pulses of the target sequence and N the count pulse, and determination of the frequency F x of the signals carried by the signal RDY ready fixed values of the numbers n and N or anytime for the new account simultaneous pulses n and N candidate sequence count pulses, wherein before determining the frequency F x to fix the value of N is added number ΔN, equal to the number of the next period anija counting pulses which fit in the time interval determined by the sum of the durations of the three cycles during which the pulse count is a prohibition.

Поставленная задача достигается тем, что в устройство для измерения частоты, содержащее формирователь исследуемой последовательности импульсов, генератор образцовой частоты, элемент НЕ, первые счетчик и регистр, вторые счетчик и регистр, а также микропроцессорную систему, причем вход формирователя исследуемой последовательности импульсов соединен с сигнальным входом устройства, выход генератора образцовой частоты соединен с входом элемента НЕ, выход данных первого счетчика соединен шиной с входом данных первого регистра, выход данных второго счетчика соединен шиной с входом данных второго регистра, тактовый вход которого подключен к тактовому входу первого регистра, в отличие от прототипа введены формирователь импульсов запуска, элемент ИЛИ, блок синхронизации, блок управления, формирователь счетных импульсов и мультиплексор, причем выход формирователя исследуемой последовательности импульсов соединен с первым входом блока синхронизации и с тактовым входом первого счетчика, выход генератора образцовой частоты соединен с тактовым входом формирователя импульсов запуска и первым входом блока управления, выход элемента НЕ соединен с вторым входом блока управления и тактовым входом формирователя счетных импульсов, шина начальной установки формирователя импульсов запуска соединена с входом данных этого формирователя, а его выход - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к входу внешнего запуска устройства, а выход элемента ИЛИ - к второму входу блока синхронизации, выход которого подключен к третьему входу блока управления, первый выход блока управления соединен с разрешающими входами первого и второго счетчиков, второй выход - с тактовым входом первого регистра, третий выход - с входами обнуления первого и второго счетчиков и с входом прерывания микропроцессорной системы, четвертый выход блока управления соединен с третьим входом блока синхронизации, шина начальной установки формирователя счетных импульсов соединена с входом данных этого формирователя, а его выход подключен к тактовому входу второго счетчика, выходы данных первого и второго регистров соединены шинами соответственно с первым и вторым входами данных мультиплексора, третий вход которого подключен шиной к выходу адреса микропроцессорной системы, выход считывания которой соединен с четвертым входом мультиплексора, выход данных мультиплексора соединен шиной через микропроцессорную систему с выходом данных устройства.This object is achieved by the fact that in the device for measuring the frequency containing the shaper of the studied pulse sequence, the reference frequency generator, the element NOT, the first counter and register, the second counter and register, as well as the microprocessor system, and the input of the shaper of the studied pulse sequence is connected to the signal input devices, the generator output of the reference frequency is connected to the input of the element NOT, the data output of the first counter is connected by a bus to the data input of the first register, the data output x of the second counter is connected by a bus to the data input of the second register, the clock input of which is connected to the clock input of the first register, in contrast to the prototype, a start pulse shaper, an OR element, a synchronization unit, a control unit, a counting pulse shaper and a multiplexer are introduced, the output of the studied sequence generator pulses are connected to the first input of the synchronization unit and to the clock input of the first counter, the output of the reference frequency generator is connected to the clock input of the pulse shaper at the start and the first input of the control unit, the output of the element is NOT connected to the second input of the control unit and the clock input of the counting pulse shaper, the initial setup bus of the start pulse shaper is connected to the data input of this shaper, and its output to the first input of the OR element, the second input of which connected to the input of the external start of the device, and the output of the OR element to the second input of the synchronization unit, the output of which is connected to the third input of the control unit, the first output of the control unit is connected to enable and inputs of the first and second counters, the second output - with the clock input of the first register, the third output - with the inputs of zeroing the first and second counters and with the interrupt input of the microprocessor system, the fourth output of the control unit is connected to the third input of the synchronization unit, the bus of the initial installation of the counter pulse shaper connected to the data input of this shaper, and its output is connected to the clock input of the second counter, the data outputs of the first and second registers are connected by buses to the first and second input, respectively E data multiplexer, the third input of which is connected to the output address bus of the microprocessor system, the read output of which is connected to a fourth input of the multiplexer, the multiplexer data output connected through a microprocessor system bus with the output of the data.

Сопоставительный анализ заявленного технического решения с прототипом способа показывает, что оно отличается от известного тем, что в нем:A comparative analysis of the claimed technical solution with the prototype of the method shows that it differs from the known one in that it:

- создают последовательность импульсов образцовой частоты F0, из которой формируют счетные импульсы с частотой Fсч, определяемой требованием по точности измерения, причем фронт каждого такого импульса формируют на срезе соответствующего импульса образцовой частоты;- create a sequence of pulses of a reference frequency F 0 , from which counting pulses are formed with a frequency F cf , determined by the requirement for measurement accuracy, and the front of each such pulse is formed on a slice of the corresponding pulse of a reference frequency;

- формируют первую последовательность импульсов с периодом следования Δt1, определяемым требованием по быстродействию измерения;- form the first sequence of pulses with a repetition period Δt 1 determined by the requirement for the speed of measurement;

- одновременно формируют вторую последовательность импульсов с периодом следования Δt2, фронт каждого импульса которой соответствует фронту импульса исследуемой последовательности импульсов, появившегося сразу после фронта соответствующего импульса первой последовательности импульсов;- simultaneously form a second sequence of pulses with a repetition period of Δt 2 , the front of each pulse of which corresponds to the front of the pulse of the studied pulse sequence, which appeared immediately after the front of the corresponding pulse of the first pulse sequence;

- после фронта каждого импульса второй последовательности импульсов и окончания действующего во время этого фронта импульса образцовой частоты или окончания возникшего после этого же фронта импульса образцовой частоты на фронте очередного импульса образцовой частоты начинают выполнять с тактом Ti, равным периоду Т0 следования импульсов образцовой частоты, тактируемую последовательность операций, причем на первом такте Т1 запрещают счет n импульсов исследуемой последовательности импульсов и N счетных импульсов, на втором такте Т2 фиксируют значения чисел n и N, полученные в результате предыдущего счета соответственно импульсов исследуемой последовательности импульсов и счетных импульсов, на третьем такте Т3 формируют сигнал RDY готовности зафиксированных значений чисел n, N и осуществляют подготовку нового счета, обеспечивающую со следующего такта счет n импульсов исследуемой последовательности и N счетных импульсов, начиная со значения, равного 0, на четвертом такте Т4 начинают новый одновременный счет n импульсов исследуемой последовательности и N счетных импульсов, а определение частоты Fx исследуемых сигналов осуществляют по сигналу RDY готовности зафиксированных значений чисел n и N или в любое время в течение нового одновременного счета n импульсов исследуемой последовательности и N счетных импульсов, причем перед началом определения частоты Fx к зафиксированному значению числа N прибавляют число ΔN, равное числу периодов следования счетных импульсов, укладывающихся в интервале времени, определяемом суммой длительностей трех тактов, в течение которого действует запрет счета импульсов.- after the front of each pulse of the second sequence of pulses and the end of the reference frequency pulse operating during this front or the end of the pulse of the reference frequency arising after the same front, at the front of the next pulse of the reference frequency they start to execute with a clock cycle Ti equal to the period T 0 of following the pulse of the reference frequency a sequence of operations, moreover, on the first step T1, the count of n pulses of the studied sequence of pulses and N counting pulses is prohibited; on the second step T2, fix the n and N numbers obtained as a result of the previous count of the pulses of the pulse sequence under study and the counting pulses, respectively, are generated at the third step T3, the readiness signal RDY of the fixed values of the numbers n, N is generated and a new count is prepared, which ensures the count of n pulses of the studied sequence from the next step and N counting pulses, starting from a value equal to 0, on the fourth step T4 begin a new simultaneous count of n pulses of the studied sequence and N counting pulses, and about frequency distribution F x of the studied signals is determined by the readiness signal RDY of fixed values of numbers n and N or at any time during a new simultaneous count of n pulses of the sequence under investigation and N counting pulses, and before starting the determination of the frequency F x, the number ΔN is added to the fixed value of N equal to the number of periods of counting pulses that fall within the time interval determined by the sum of the durations of three cycles, during which the pulse count prohibition applies.

Сопоставительный анализ заявленного технического решения с прототипом устройства показывает, что оно отличается от известного тем, что в нем:A comparative analysis of the claimed technical solution with the prototype of the device shows that it differs from the known one in that it:

- введены формирователь импульсов запуска, элемент ИЛИ, блок синхронизации, блок управления, формирователь счетных импульсов и мультиплексор;- Introduced trigger pulse shaper, OR element, synchronization block, control unit, pulse shaper and multiplexer;

- выход формирователя исследуемой последовательности импульсов соединен с первым входом блока синхронизации и с тактовым входом первого счетчика, выход генератора образцовой частоты соединен с тактовым входом формирователя импульсов запуска и первым входом блока управления, выход элемента НЕ соединен с вторым входом блока управления и тактовым входом формирователя счетных импульсов, шина начальной установки формирователя импульсов запуска соединена с входом данных этого формирователя, а его выход - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к входу внешнего запуска устройства, а выход элемента ИЛИ - к второму входу блока синхронизации, выход которого подключен к третьему входу блока управления, первый выход блока управления соединен с разрешающими входами первого и второго счетчиков, второй выход - с тактовым входом первого регистра, третий выход - с входами обнуления первого и второго счетчиков и с входом прерывания микропроцессорной системы, четвертый выход блока управления соединен с третьим входом блока синхронизации, шина начальной установки формирователя счетных импульсов соединена с входом данных этого формирователя, а его выход подключен к тактовому входу второго счетчика, выходы данных первого и второго регистров соединены шинами соответственно с первым и вторым входами данных мультиплексора, третий вход которого подключен шиной к выходу адреса микропроцессорной системы, выход считывания которой соединен с четвертым входом мультиплексора, выход данных мультиплексора соединен шиной через микропроцессорную систему с выходом данных устройства.- the output of the generator of the pulse sequence under study is connected to the first input of the synchronization unit and to the clock input of the first counter, the output of the reference frequency generator is connected to the clock input of the driver pulse generator and the first input of the control unit, the output of the element is NOT connected to the second input of the control unit and the clock input of the calculator pulses, the bus of the initial installation of the driver pulse shaper is connected to the data input of this driver, and its output to the first input of the OR element, second the first input of which is connected to the input of the external start of the device, and the output of the OR element is connected to the second input of the synchronization unit, the output of which is connected to the third input of the control unit, the first output of the control unit is connected to the enable inputs of the first and second counters, the second output is connected to the clock input of the first register, the third output is with the inputs of zeroing the first and second counters and with the interrupt input of the microprocessor system, the fourth output of the control unit is connected to the third input of the synchronization unit, the initial installation bus of the generator of the counting pulses is connected to the data input of this shaper, and its output is connected to the clock input of the second counter, the data outputs of the first and second registers are connected by buses to the first and second data inputs of the multiplexer, the third input of which is connected by the bus to the output of the microprocessor system address, the read output which is connected to the fourth input of the multiplexer, the data output of the multiplexer is connected via a microprocessor system to the data output of the device.

Перечисленные отличия предлагаемых способа измерения частоты и устройства для его осуществления позволяют сделать вывод о соответствии заявленных технических решений критерию «новизна». Признаки, по совокупности отличающие заявленные технические решения от прототипов способа и устройства, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей техники. Они позволяют получить новое качество и существенные отличия при измерении частоты: способность непрерывно измерять частоту в широком диапазоне с повышенной надежностью.The listed differences of the proposed method for measuring the frequency and device for its implementation allow us to conclude that the claimed technical solutions meet the criterion of "novelty." Signs that collectively distinguish the claimed technical solutions from prototypes of the method and device are not identified in other technical solutions when studying this and related areas of technology. They provide a new quality and significant differences in the measurement of frequency: the ability to continuously measure frequency over a wide range with increased reliability.

Суть способа-прототипа [2] и его недостатки поясняют фиг.1-4, а суть предлагаемых способа измерения частоты и устройства для его осуществления поясняют фиг.5-8, на которых представлены:The essence of the prototype method [2] and its disadvantages are explained in FIGS. 1-4, and the essence of the proposed method for measuring frequency and devices for its implementation are explained in FIGS. 5-8, in which:

- фиг.5 - временные диаграммы, поясняющие предлагаемый способ измерения частоты;- figure 5 is a timing chart explaining the proposed method of measuring frequency;

- фиг.6 - блок-схема предлагаемого устройства;- 6 is a block diagram of the proposed device;

- фиг.7 - временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого устройства;- Fig.7 is a timing chart explaining the operation of the proposed device;

- фиг.8 - вариант схемы формирователя счетных импульсов, реализованный на счетчике и мультиплексоре;- Fig. 8 is a variant of a counting pulse shaper circuit implemented on a counter and a multiplexer;

В тексте описания и на фиг.5-8 приняты следующие обозначения и сокращения:In the text of the description and figure 5-8 adopted the following notation and abbreviations:

Fx - частота исследуемых сигналов, частота исследуемой последовательности импульсов, сокращенно - частота Fx;F x - the frequency of the studied signals, the frequency of the studied pulse sequence, in short - the frequency F x ;

Fxmin, Fxmax - соответственно нижний и верхний пределы диапазона измерения частоты - пределы Fxmin, Fxmax;F xmin , F xmax - respectively, the lower and upper limits of the frequency measurement range - the limits of F xmin , F xmax ;

Тх - период частоты Fx, Тх=1/Fx - период Тх;T x - period of the frequency F x , T x = 1 / F x - period T x ;

Txmin, Txmax - периоды Тх, соответствующие пределам диапазона измерения частоты: Txmin=1/Fmax, Txmax=1/Fxmin - периоды Txmin, Txmax;T xmin , T xmax - periods T x corresponding to the limits of the frequency measurement range: T xmin = 1 / F max , T xmax = 1 / F xmin - periods T xmin , T xmax ;

Fo - образцовая частота - частота Fo;F o - reference frequency - frequency F o ;

То - период образцовой частоты, To=1/Fo - период То;T o - period of the reference frequency, T o = 1 / F o - period T o ;

Fсч - частота счетных импульсов - частота Fсч;F sc - the frequency of the counting pulses - the frequency of F sc ;

Тсч - период счетных импульсов, Тсч=1/Fсч - период Тсч;T sc - the period of the counting pulses, T sc = 1 / F sc - the period of T sc ;

D - коэффициент деления частоты F0, D=F0/Fсч - коэффициент D;D - frequency division coefficient F 0 , D = F 0 / F cf - coefficient D;

Δt1 - период следования импульсов первой последовательности импульсов - период Δt1;Δt 1 - the pulse repetition period of the first pulse sequence - the period Δt 1 ;

Δt2 - период следования импульсов второй последовательности импульсов - период Δt2;Δt 2 - the pulse repetition period of the second pulse sequence - the period Δt 2 ;

Ti, где i=1-4 - такты, с которыми выполняется тактируемая последовательность операций;Ti, where i = 1-4 - measures with which a clocked sequence of operations is performed;

n - число импульсов исследуемой последовательности импульсов - число n импульсов;n is the number of pulses of the studied sequence of pulses is the number n of pulses;

N - число счетных импульсов - число N импульсов;N is the number of counting pulses is the number N of pulses;

RDY - сигнал готовности зафиксированных значений чисел n и N - сигнал готовности RDY;RDY - ready signal of fixed values of numbers n and N - ready signal RDY;

ΔN - число, равное количеству периодов счетных импульсов, укладывающихся в интервале τр - число ΔN;ΔN is the number equal to the number of periods of the counting pulses falling within the interval τ p is the number ΔN;

τи - длительность импульса исследуемой последовательности импульсов - длительность импульса τи;τ and - pulse duration of the investigated pulse sequence - pulse duration τ and ;

Тц - длительность цикла измерения - интервал Тц;T c - the duration of the measurement cycle - the interval T c ;

τр - интервал времени реализации тактируемой последовательности операций, интервал времени запрета счета импульсов - интервал τр;τ p is the time interval for the implementation of the clocked sequence of operations, the time interval for the prohibition of pulse counting is the interval τ p ;

τсч - интервал времени счета импульсов n и N - интервал τсч;τ sc - the time interval for counting pulses n and N is the interval τ sc ;

Сст - емкость двоичного счетчика импульсов, Сст=2p-1 - емкость Сст;With st - the capacity of the binary pulse counter, With st = 2 p -1 - capacity C st ;

Р - число разрядов двоичного счетчика - число Р;P is the number of bits of the binary counter is the number of P;

δд - относительная погрешность дискретности измерения - погрешность δд.δ d - relative measurement discreteness error - error δ d .

Обозначения типа Fx(1), TR(20) или А(0)(28) - выходной сигнал соответственно формирователя 1, триггера 20, разряда А(0) шины адреса 28;Designations of the type F x (1), TR (20) or A (0) (28) are the output signal, respectively, of driver 1, trigger 20, bit A (0) of address bus 28;

nCT(9), NCT(11), nRG(10), NRG(12) - числа, имеющиеся соответственно в счетчиках 9, 11 и регистрах 10 и 12;nCT (9), NCT (11), nRG (10), NRG (12) —numbers available in counters 9, 11 and registers 10 and 12, respectively;

MDO(27) - число, имеющееся на шине данных 27;MDO (27) is the number on the data bus 27;

MFx(17) - значение частоты, вычисленное в микропроцессорной системе 17;MF x (17) is the frequency value calculated in the microprocessor system 17;

Tx<Δt1, Tx>Δt1 - соответственно Тх чуть меньше Δt1, Tx чуть больше Δt1.T x <Δt 1 , T x > Δt 1 - respectively, T x is slightly less than Δt 1 , T x is slightly larger than Δt 1 .

В предлагаемом способе измерения частоты создают последовательность импульсов образцовой частоты Fo (фиг.5-а), из которой формируют счетные импульсы Fсч (фиг.5-б), причем фронт каждого такого импульса формируют на срезе соответствующего импульса образцовой частоты. Кроме того, формируют первую последовательность импульсов с периодом следования Δt1 (фиг.5-в). Одновременно формируют вторую последовательность импульсов с периодом следования Δt2 (фиг.5-д), фронт каждого импульса которой соответствует фронту импульса исследуемой последовательности Fx импульсов (фиг.5-г), появившегося сразу после фронта соответствующего импульса первой последовательности импульсов.In the proposed method for measuring the frequency create a sequence of pulses of the reference frequency F o (Fig.5-a), from which the counting pulses F cf (Fig.5-b) are formed, and the front of each such pulse is formed on a slice of the corresponding pulse of the reference frequency. In addition, form the first sequence of pulses with a repetition period Δt 1 (Fig.5-c). At the same time, a second pulse train is formed with a repetition period of Δt 2 (Fig. 5-d), the front of each pulse of which corresponds to the pulse front of the studied pulse sequence F x (Fig. 5-d), which appears immediately after the front of the corresponding pulse of the first pulse train.

После фронта каждого импульса второй последовательности импульсов и окончания действующего во время этого фронта импульса образцовой частоты или окончания возникшего после этого же фронта импульса образцовой частоты на фронте очередного импульса образцовой частоты начинают выполнять (фиг.5-е) с тактом Ti, равным периоду То следования импульсов образцовой частоты, тактируемую последовательность операций. С целью компактного и наглядного представления временных диаграмм такты Т1-Т4, с которыми выполняется тактируемая последовательность операций, на фиг.5-е изображены на одной временной оси на двух чередующихся уровнях ординаты.After the front of each pulse of the second sequence of pulses and the end of the reference frequency pulse operating during this front or the end of the pulse of the reference frequency arising after the same front, they begin to execute at the front of the next pulse of the reference frequency (Fig. 5th) with a clock cycle Ti equal to the period Т о following the impulses of the reference frequency, the clocked sequence of operations. In order to compactly and graphically present time diagrams, steps T1-T4, with which a clocked sequence of operations is performed, are shown in FIG. 5th on the same time axis on two alternating ordinate levels.

Измерение частоты производится непрерывно, цикл за циклом. На фиг.5-ж показаны соседние циклы Тц(i-1), Тц(1), Тц(i+1) измерения на разных чередующихся уровнях ординаты. Каждый цикл Тц измерения состоит (фиг.5-з) из интервала времени τр тактируемой последовательности операций и интервала времени τсч счета n и N импульсов.Frequency is measured continuously, cycle by cycle. Figure 5-g shows adjacent cycles T c (i-1), T c (1), T c (i + 1) measurements at different alternating ordinate levels. Each cycle consists measurement T i (5-h) of the time interval τ p clocked sequence of operations and the time interval τ account MF n and N pulses.

Интервал τр равен суммарной длительности первых трех Т1-Т3 тактов реализации тактируемой последовательности операций. В течение этого интервала действует запрет счета n и N импульсов, осуществляются фиксация значений чисел n и N (на такте Т2, фиг.5-к,м) и подготовка последующего счета n и N импульсов (на такте Т3, фиг.5-и, л). Кроме того, в интервале τр на фронте третьего такта формируется сигнал готовности RDY (фиг.5-н).The interval τ p is equal to the total duration of the first three T1-T3 cycles of the implementation of the clocked sequence of operations. During this interval, the counting of n and N pulses is prohibited, the values of the numbers n and N are fixed (at step T2, Fig. 5-k, m) and the preparation of the subsequent count of n and N pulses (at step T3, Fig. 5-i , l). In addition, in the interval τ r at the front of the third clock cycle, a ready signal RDY is generated (Fig. 5-n).

В течение интервала τсч осуществляется счет чисел n (фиг.5-и) и N (фиг.5-л) импульсов, а определение частоты Fx исследуемых сигналов выполняется (фиг.5-о) по сигналу готовности RDY или в любое время в течение нового интервала τсч, причем перед началом определения частоты Fx к зафиксированному значению числа N прибавляют число ΔN.During the interval τ SCH , the numbers n (FIG. 5-i) and N (FIG. 5-l) of the pulses are counted, and the frequency F x of the studied signals is determined (FIG. 5-o) by the ready signal RDY or at any time during the new interval τ cf , and before starting the determination of the frequency F x, the number ΔN is added to the fixed value of the number N.

В предлагаемом способе измерения частоты предусмотрено разделение во времени асинхронных процессов, случайное совпадение которых может привести к сбою в измерении. В частности, счет N импульсов частоты Fсч осуществляется на срезе импульсов частоты F0, а запрет или разрешение этого счета - на фронте этих импульсов.The proposed method for measuring frequency provides for the separation in time of asynchronous processes, the random coincidence of which can lead to a failure in the measurement. In particular, the count of N pulses of frequency F sc is carried out at the slice of pulses of frequency F 0 , and the prohibition or resolution of this account is at the front of these pulses.

Запрет счета импульсов начинается на первом такте Т1 тактируемой последовательности операций, который формируется после фронта импульса второй последовательности и окончания действующего во время этого фронта импульса частоты F0 или окончания возникшего после этого же фронта импульса частоты F0 на фронте очередного импульса частоты F0. Такая последовательность операций позволяет разделить во времени процессы счета n импульсов частоты Fx и запрета этого счета.Prohibition pulse counting begins on the first clock cycle T1 is clocked sequence of operations, which is formed after the second sequence of wavefront acting closure and during this pulse edge frequency F 0 or closure arisen after the front pulse frequency F 0 at the front of the next pulse frequency F 0. Such a sequence of operations makes it possible to separate in time the processes of counting n pulses of frequency F x and prohibiting this counting.

Формирование сигнала готовности RDY (на такте Т3) осуществляется после фиксации чисел n и N (на такте Т2), что исключает совпадение во времени процессов фиксации чисел n, N и определения частоты Fx.The formation of the RDY ready signal (at step T3) is carried out after fixing the numbers n and N (at step T2), which eliminates the coincidence in time of the processes of fixing the numbers n, N and determining the frequency F x .

В предлагаемом способе измерения частоты фронт каждого импульса второй последовательности Δt2 соответствует фронту импульса исследуемой последовательности Fx. Поэтому в периоде Δt2, равном с погрешностью ±Т0 длительности Тц цикла измерения, всегда укладывается целое число периодов Тх, что исключает погрешность дискретности счета n импульсов.In the proposed method for measuring frequency, the front of each pulse of the second sequence Δt 2 corresponds to the pulse front of the investigated sequence F x . Therefore, in the period Δt 2 , equal to an error of ± T 0 of the duration T c of the measurement cycle, an integer number of periods T x always fits, which eliminates the discreteness error of the count of n pulses.

При определении верхнего предела Fxmax диапазона измерения частоты по предлагаемому способу исходим из следующего. Фронт импульса второй последовательности соответствует фронту импульса исследуемой последовательности Fx, а следующий за этим импульсом очередной импульс Fx для того, чтобы он был учтен, должен поступать после окончания интервала τр, в течение которого существует запрет счета и который равен суммарной длительности трех периодов образцовой частоты.When determining the upper limit F xmax of the frequency measurement range by the proposed method, we proceed from the following. The pulse front of the second sequence corresponds to the pulse front of the sequence being studied F x , and the next pulse F x following this pulse, in order to be taken into account, must arrive after the end of the interval τ p , during which there is a count prohibition and which is equal to the total duration of three periods reference frequency.

Из отмеченного следует условие, определяющее значение верхнего предела Fxmax диапазона измерения частоты: Txmin>3·To.From the aforesaid there follows a condition determining the value of the upper limit F xmax of the frequency measuring range: T xmin > 3 · T o .

Учитывая, что Fxmax=1/Txmin, из последнего неравенства получаем зависимость для определения верхнего предела измерения частоты:Considering that F xmax = 1 / T xmin , from the last inequality we obtain the dependence for determining the upper limit of the frequency measurement:

Figure 00000013
Figure 00000013

При значениях частоты Fx исследуемых сигналов, меньших величины частоты сигналов первой последовательности импульсов, то есть при Tx>Δt1, в предлагаемом способе процесс измерения не прекращается, как это имеет место в способе-прототипе, а продолжается до тех пор, пока импульсы частоты Fсч не заполнят емкость соответствующего счетчика.When the values of the frequency F x of the studied signals are lower than the frequency of the signals of the first sequence of pulses, that is, at T x > Δt 1 , in the proposed method, the measurement process does not stop, as is the case in the prototype method, but continues until the pulses frequencies F mid will not fill the capacity of the corresponding counter.

При этом нижний предел Fxmin измерения частоты по предлагаемому способу определится из следующих соотношений:In this case, the lower limit F xmin of frequency measurement by the proposed method is determined from the following relationships:

Figure 00000014
Figure 00000014

Из последнего равенства получаем формулу для определения нижнего предела измерения частоты:From the last equality we obtain the formula for determining the lower limit of frequency measurement:

Figure 00000015
Figure 00000015

Таким образом, в соответствии с (2) и (3) предлагаемый способ позволяет измерять частоту в пределах:Thus, in accordance with (2) and (3), the proposed method allows to measure the frequency within:

Figure 00000016
Figure 00000016

Например, при Fo=106 Гц, D=4, p=16 диапазон измерения частоты определится следующим образом:For example, when F o = 10 6 Hz, D = 4, p = 16, the frequency measurement range is defined as follows:

Figure 00000017
3,8 Гц≤Fx<333,3 кГц
Figure 00000017
3.8 Hz≤F x <333.3 kHz

Значение длительности периода Δt1 следования импульсов первой последовательности определяется требованиями по быстродействию измерения, которые в свою очередь зависят от динамики процессов исследуемых объектов или длительности цикла Тр работы многоканальной системы измерения, в которую могут входить устройства, реализованные на основе предлагаемого способа измерения частоты.The value of the duration of the pulse repetition period Δt 1 of the first sequence is determined by the requirements for the measurement speed, which in turn depends on the dynamics of the processes of the objects under study or the cycle duration T p of the multichannel measurement system, which may include devices implemented on the basis of the proposed frequency measurement method.

Поэтому требуемое значение периода Δt1 всегда определяется внешними факторами, не зависящими от способа и устройства измерения частоты, и для большинства систем измерения находится в пределах от 0,01 до 1 с.Therefore, the required value of the period Δt 1 is always determined by external factors that are independent of the method and device of frequency measurement, and for most measurement systems is in the range from 0.01 to 1 s.

В состав предлагаемого устройства (фиг.6) входят формирователь 1 исследуемой последовательности импульсов, генератор 2 образцовой частоты, элемент 3 НЕ, формирователь 4 импульсов запуска, элемент 5 ИЛИ, блок 6 синхронизации, блок 7 управления, формирователь 8 счетных импульсов, первые счетчик 9 и регистр 10, вторые счетчик 11 и регистр 12, мультиплексор 13, микропроцессорная система 14, причем вход формирователя 1 исследуемой последовательности импульсов соединен с сигнальным входом 15 устройства, выход генератора 2 образцовой частоты соединен с входом элемента 3 НЕ, выход данных первого счетчика 9 соединен шиной с входом данных первого регистра 10, выход данных второго счетчика 11 соединен шиной с входом данных второго регистра 12, выход формирователя 1 исследуемой последовательности импульсов соединен с первым входом блока 6 синхронизации и с тактовым входом первого счетчика 9, выход генератора 2 образцовой частоты соединен с тактовым входом формирователя 4 импульсов запуска и первым входом блока 7 управления, выход элемента 3 НЕ соединен с вторым входом блока 7 управления и тактовым входом формирователя 8 счетных импульсов, шина 18 начальной установки формирователя 4 импульсов запуска соединена с входом данных этого формирователя, а его выход - с первым входом элемента 5 ИЛИ, второй вход которого подключен к входу 16 внешнего запуска устройства, а выход элемента 5 ИЛИ - к второму входу блока 6 синхронизации, выход которого подключен к третьему входу блока 7 управления, первый выход блока 7 управления соединен с разрешающими входами первого 9 и второго 11 счетчиков, второй выход - с тактовыми входами первого 10 и второго 12 регистров, третий выход - с входами обнуления первого 9 и второго 11 счетчиков и с входом прерывания микропроцессорной системы 14, четвертый выход блока 7 управления соединен с третьим входом блока 6 синхронизации, шина 19 начальной установки формирователя 8 счетных импульсов соединена с входом данных этого формирователя, а его выход подключен к тактовому входу второго счетчика 11, выходы данных первого 10 и второго 12 регистров соединены шинами соответственно с первым и вторым входами данных мультиплексора 13, третий вход которого подключен шиной к выходу адреса микропроцессорной системы 14, выход считывания которой соединен с четвертым входом мультиплексора 13, выход данных мультиплексора 13 соединен шиной через микропроцессорную систему 14 с выходом данных 17 устройства.The structure of the proposed device (Fig.6) includes a shaper 1 of the studied pulse sequence, a generator of 2 reference frequencies, an element 3 NOT, a shaper 4 of the start pulses, an element 5 OR, a synchronization unit 6, a control unit 7, a shaper 8 of the counting pulses, the first counter 9 and register 10, the second counter 11 and register 12, multiplexer 13, microprocessor system 14, and the input of the shaper 1 of the investigated pulse sequence is connected to the signal input 15 of the device, the output of the generator 2 of the reference frequency is connected to the input ohm of element 3 is NOT, the data output of the first counter 9 is connected by a bus to the data input of the first register 10, the data output of the second counter 11 is connected by a bus to the data input of the second register 12, the output of the pulse train of the investigated pulse sequence is connected to the first input of the synchronization unit 6 and to the clock input the first counter 9, the output of the reference frequency generator 2 is connected to the clock input of the driver 4 of the start pulses and the first input of the control unit 7, the output of the element 3 is NOT connected to the second input of the control unit 7 and the clock input m shaper 8 counting pulses, the bus 18 of the initial installation of the shaper 4 start pulses is connected to the data input of this shaper, and its output is connected to the first input of the OR element 5, the second input of which is connected to the input 16 of the external start of the device, and the output of the 5 OR element to the second input of the synchronization unit 6, the output of which is connected to the third input of the control unit 7, the first output of the control unit 7 is connected to the enable inputs of the first 9 and second 11 counters, the second output to the clock inputs of the first 10 and second 12 registers, third output - with the inputs of zeroing the first 9 and second 11 counters and with the interrupt input of the microprocessor system 14, the fourth output of the control unit 7 is connected to the third input of the synchronization unit 6, the bus 19 of the initial installation of the shaper 8 of the counting pulses is connected to the data input of this shaper, and its the output is connected to the clock input of the second counter 11, the data outputs of the first 10 and second 12 registers are connected by buses, respectively, to the first and second data inputs of multiplexer 13, the third input of which is connected by a bus to the output a the microprocessor system 14, the readout output of which is connected to the fourth input of the multiplexer 13, the data output of the multiplexer 13 is connected via a bus through the microprocessor system 14 to the data output 17 of the device.

Предлагаемое устройство для измерения частоты работает следующим образом (фиг.7).The proposed device for measuring frequency operates as follows (Fig.7).

Формирователь 1 из исследуемых сигналов, поступающих на сигнальный вход 15 устройства, непрерывно вырабатывает исследуемую последовательность Fx(1) импульсов. Генератор 2 образцовой частоты непрерывно вырабатывает импульсы частоты Fo(2), из которых также непрерывно в формирователе 4 путем деления вырабатываются импульсы с периодом следования Δt1, а в формирователе 8 посредством деления или инвертирования - импульсы счетной частоты Fсч(8).Shaper 1 of the studied signals supplied to the signal input 15 of the device, continuously generates the investigated sequence of F x (1) pulses. The reference frequency generator 2 continuously generates pulses of frequency F o (2), of which pulses with a repetition period Δt 1 are also generated continuously by dividing 4 by dividing 4, and pulses of the counting frequency F cf (8) by dividing or inverting are generated by dividing or inverting 8.

Импульсы с выхода формирователя 4 поступают на первый вход элемента 5 ИЛИ. Аналогичные импульсы могут быть поданы на вход 16 устройства от внешнего блока или микропроцессорной системы 14, а с входа 16 - на второй вход элемента 5 ИЛИ (внешний блок и связи микропроцессорной системы 14 с входом 16 на фиг.6 не показаны).The pulses from the output of the shaper 4 are fed to the first input of the OR element 5. Similar pulses can be fed to the input 16 of the device from an external unit or microprocessor system 14, and from input 16 to the second input of OR element 5 (the external unit and communications of the microprocessor system 14 with input 16 are not shown in FIG. 6).

На входы элемента 5 ИЛИ должна поступать только одна последовательность импульсов: либо с выхода формирователя 4, либо с входа 16 устройства (элементы переключения последовательностей импульсов на фиг.6 не показаны). В обоих случаях элемент 5 ИЛИ вырабатывает запускающие импульсы Δt1 (5), представляющие собой первую последовательность импульсов.The inputs of the OR element 5 should receive only one pulse sequence: either from the output of the driver 4, or from the input 16 of the device (switching elements of the pulse sequences are not shown in Fig. 6). In both cases, the OR element 5 generates trigger pulses Δt 1 (5), which are the first pulse train.

Блок 6 синхронизации формирует вторую последовательность импульсов Δt2(21,6), фронт каждого импульса которой соответствует фронту импульса последовательности Fx(1), появившегося сразу после фронта соответствующего импульса Δt1(5) первой последовательности импульсов.The synchronization unit 6 generates a second pulse sequence Δt 2 (21.6), the front of each pulse of which corresponds to the edge of the pulse of the sequence F x (1), which appeared immediately after the edge of the corresponding pulse Δt 1 (5) of the first pulse sequence.

Блок 7 управления вырабатывает на фронте импульсов Fo управляющие сигналы Т1-Т4(23), по которым осуществляется тактируемая последовательность операций и формируется запрет счета n и N импульсов на время τр выполнения этих операций.The control unit 7 generates at the front of the pulses F o the control signals T1-T4 (23), according to which a clocked sequence of operations is performed and a ban is generated for counting n and N pulses for the time τ p of performing these operations.

Цикл Тц измерения устройства, как и предложенного способа измерения частоты (фиг.5-ж, з), состоит из интервала τр времени реализации тактируемой последовательности операций и интервала τсч времени счета импульсов n и N (фиг.7).Cycle T n devices, as the frequency measurement method proposed measurements (5-w, h), consists of the time interval τ p implementation clocked sequence of operations and the time interval τ MF pulse count n and N (Figure 7).

В интервале τсч D-триггеры 20, 21, 22, 24, 25 и счетчик-дешифратор 23 находятся в исходном состоянии. При этом на прямых выходах триггеров 20, 24 и на выходах Т1-Т4 счетчика-дешифратора 23 имеется сигнал логического «0», а на инверсных выходах триггеров 21, 22 и 25 - сигнал логической «1».In the interval τ SCH, the D-flip-flops 20, 21, 22, 24, 25 and the counter-decoder 23 are in the initial state. Moreover, at the direct outputs of the triggers 20, 24 and at the outputs T1-T4 of the counter-decoder 23 there is a logical “0” signal, and at the inverse outputs of the triggers 21, 22 and 25 - a logical “1” signal.

Импульсы Fx(1) формирователя 1 поступают на тактовые входы триггера 21 и счетчика 9. При этом триггер 21 не изменяет своего исходного состояния, поскольку на его D-вход подается сигнал логического «0». На входы СЕ счетчиков 9 и 11 подается с инверсного выхода триггера 25 разрешающий сигнал логической «1» и оба счетчика одновременно выполняют счет импульсов: счетчик 9 считает nCT(9) импульсы последовательности Fx(1), а счетчик 11 - NCT(11) счетные импульсы Fсч(8).The pulses F x (1) of the shaper 1 are fed to the clock inputs of the trigger 21 and counter 9. In this case, the trigger 21 does not change its initial state, since a logical “0” signal is supplied to its D-input. The inputs CE counters 9 and 11 are supplied with the inverse output of the trigger 25, the enable signal logic "1" and both counters concurrently perform count of pulses: the counter 9 considers nCT (9) pulses sequence F x (1), and the counter 11 - NCT (11) counting pulses F cf (8).

Импульсы Fo(2) генератора 2 образцовой частоты, поступающие на тактовый вход счетчика-дешифратора 23 и через инвертор 3 на тактовый вход триггера 22, исходного состояния этих элементов не изменяют, так как на их R-входах имеется запрещающий сигнал логической «1».The pulses F o (2) of the reference frequency generator 2 arriving at the clock input of the counter-decoder 23 and through the inverter 3 to the clock input of the trigger 22 do not change the initial state of these elements, since their R-inputs have a logic inhibit signal “1” .

Счет nCT(9) и NCT(11) импульсов в счетчиках 9 и 11 продолжается в течение всего интервала τсч.Counting nCT (9) and NCT (11) pulses in the counters 9 and 11 continues throughout the interval τ cf.

С приходом импульса запуска Δt1(5) происходит включение триггера 20, на прямом входе которого появляется сигнал логической "1", подаваемый на D-вход триггера 21. Поступающий после этого на тактовый вход триггера 21 первый импульс последовательности Fx(1) включает триггер 21 и на его инверсном выходе появляется сигнал логического «0».With the arrival of the trigger pulse Δt 1 (5), the trigger 20 is turned on, at the direct input of which a logic signal “1” appears, which is fed to the D-input of the trigger 21. The first pulse of the sequence F x (1) arriving after this to the clock input of the trigger 21 includes trigger 21 and at its inverse output appears a signal of logical "0".

На фронте очередного инвертированного импульса образцовой частоты

Figure 00000018
, происходит включение триггера 22, на инверсном выходе которого появляется сигнал логического «0», разрешающий работу счетчика-дешифратора 23.At the front of the next inverted pulse of the reference frequency
Figure 00000018
, the trigger 22 is turned on, at the inverse output of which a logical “0” signal appears, allowing the operation of the counter-decoder 23.

С поступлением на тактовый вход счетчика-дешифратора 23 очередного импульса частоты Fo(2) заканчивается интервал τсч времени счета импульсов nCT(9), NCT(11) и начинается интервал τр времени реализации тактируемой последовательности операций.On receipt of the clock input of the counter-decoder 23 of the next pulse of frequency F o (2) ends interval τ MF nCT counting time pulses (9), NCT (11) and starts the time interval τ p implementation clocked sequence of operations.

При этом на фронте четырех следующих друг за другом импульсов частоты Fo(2) счетчик-дешифратор 23 формирует на своих выходах управляющие импульсы Т1-Т4(23). Причем первый импульс Т1(23) включает триггер 25 и сигнал логического «0» с его инверсного выхода поступает на СЕ-входы счетчиков 9, 10 и запрещает счет импульсов в этих счетчиках. Второй импульс Т2(23) подается на тактовые входы регистров 10 и 12, в которые по этому импульсу производится запись чисел nCT(9) и NCT(11), накопленных в счетчиках 9 и 11. Третий импульс Т3(23) обнуляет счетчики 9 и 11, подготавливая эти счетчики к новому счету n и N импульсов. Кроме того, импульс Т3(23) в виде сигнала готовности RDY/T3(23) подается на вход INT микропроцессорной системы 14.Moreover, at the front of four successive pulses of frequency F o (2), the counter-decoder 23 generates control pulses T1-T4 (23) at its outputs. Moreover, the first pulse T1 (23) includes a trigger 25 and the logic signal “0” from its inverse output is supplied to the CE inputs of the counters 9, 10 and prohibits the counting of pulses in these counters. The second pulse T2 (23) is fed to the clock inputs of the registers 10 and 12, into which the nCT (9) and NCT (11) numbers accumulated in the counters 9 and 11 are recorded by this pulse. The third pulse T3 (23) resets the counters 9 and 11, preparing these counters for a new count of n and N pulses. In addition, the pulse T3 (23) in the form of a ready signal RDY / T3 (23) is supplied to the input INT of the microprocessor system 14.

Четвертый импульс Т4(23) устанавливает триггер 25 в исходное состояние, при этом сигнал логической «1» с его инверсного выхода в качестве разрешающего сигнала подается на СЕ-входы счетчиков 9, 11, и они начинают счет n и N импульсов. При этом начинается новый интервал τсч времени счета импульсов.The fourth pulse T4 (23) sets the trigger 25 to its original state, and the logical 1 signal from its inverse output is applied as the enable signal to the CE inputs of the counters 9, 11, and they start counting n and N pulses. Thus begins a new interval of time τ MF pulse counting.

Одновременно четвертый импульс Т4(23) подается на D-вход триггера 24. С приходом на тактовый вход этого триггера очередного инвертированного импульса образцовой частоты

Figure 00000018
происходит включение триггера 24 и на его прямом выходе появляется сигнал логической «1», который поступает на R-входы триггеров 20, 21 и устанавливает их в исходное состояние.At the same time, the fourth pulse T4 (23) is fed to the D-input of trigger 24. With the arrival of the next inverted pulse of the reference frequency to the clock input of this trigger
Figure 00000018
trigger 24 is turned on and a logical 1 signal appears on its direct output, which is fed to the R inputs of triggers 20, 21 and sets them to their initial state.

Сигнал логической «1» с инверсного выхода триггера 21 устанавливает в исходное состояние триггер 22, выходной сигнал которого в свою очередь устанавливает в исходное состояние счетчик-дешифратор 23. При этом на D-входе триггера 24 появляется сигнал логического «0» и очередной инвертированный импульс образцовой частоты

Figure 00000018
устанавливает этот триггер в исходное состояние, снимая при этом запрещающий сигнал логической «1» с R-входов триггеров 20 и 21.Logical signal "1" from the inverted output of trigger 21 sets the trigger 22 to its initial state, the output signal of which in turn sets the counter-decoder 23 to its initial state. At the same time, a logical "0" signal and another inverted pulse appear on the D-input of trigger 24 reference frequency
Figure 00000018
sets this trigger to its original state, while removing the inhibitory logic signal “1” from the R inputs of triggers 20 and 21.

С приходом нового запускающего импульса Δt1(5) последовательно включаются триггеры 20, 21, 22 и затем в предлагаемом устройстве начинается новый цикл Тц измерения.With the arrival of a new triggering pulse Δt 1 (5), the triggers 20, 21, 22 are sequentially turned on, and then a new measurement cycle T c begins in the proposed device.

В предлагаемом устройстве определение частоты исследуемых сигналов Fx может осуществляется по сигналу RDY/T3(23) готовности зафиксированных в регистрах 10 и 12 значений чисел n и N или в любое время в течение интервала τсч времени нового счета n и N импульсов.In the device to determine the frequency of the signals F x may be performed by the signal RDY / T3 (23) recorded in readiness registers 10 and 12, the values of the numbers N and n, or at any time during the time interval τ MF n new account and N pulses.

При этом микропроцессорная система 14 по шине адреса 28 поочередно выдает в мультиплексор 13 коды А(0-2)(28) адреса регистров 10 и 12. Мультиплексор 13 в соответствии с полученным кодом адреса подключает выходную шину данных первого 10 или второго 12 регистра к шине данных 27 микропроцессорной системы 14. После установки адреса микропроцессорная система 14 выдает в мультиплексор 13 импульс считывания RD(14), по которому данные MDO(27) с выбранного регистра поступают в микропроцессорную систему 14, где сначала производится корректировка числа счетных импульсов N=NRG(12)+ΔN, а затем вычисляется частота исследуемых сигналов по формуле:

Figure 00000019
In this case, the microprocessor system 14, via the address bus 28, alternately outputs codes A (0-2) (28) to the multiplexer 13 of the addresses of the registers 10 and 12. The multiplexer 13, in accordance with the received address code, connects the output data bus of the first 10 or second 12 registers to the bus data 27 of the microprocessor system 14. After setting the address, the microprocessor system 14 provides a read pulse RD (14) to the multiplexer 13, according to which the MDO data (27) from the selected register is sent to the microprocessor system 14, where the number of counting pulses is first corrected N = NRG (12) + ΔN, and then calculates the frequency of the test signal according to the formula:
Figure 00000019

На основе предлагаемого способа измерения частоты и устройства для его осуществления могут быть построены многоканальные системы измерения частоты, в которых общей может быть микропроцессорная система 14, принимающая и обрабатывающая информацию от нескольких пар регистров. В частности, микропроцессорная система устройства, представленного на фиг.6, имеет 8 адресов А(0-2), то есть рассчитана на прием и обработку информации о четырех исследуемых сигналах.Based on the proposed method for measuring frequency and a device for its implementation, multi-channel frequency measuring systems can be built in which the microprocessor system 14 can be common, receiving and processing information from several pairs of registers. In particular, the microprocessor system of the device shown in Fig.6 has 8 addresses A (0-2), that is, it is designed to receive and process information about the four studied signals.

Предлагаемое устройство для измерения частоты может быть выполнено на серийно выпускаемых интегральных микросхемах. Так, например, формирователь 1 может быть реализован на компараторе 521САЗ бКО.347.015ТУ2, генератор 2 - на кварцевом генераторе ГК56-ПАФТП.433520.004ТУ, формирователи 4 и 8 - на программируемом счетчике 564ИЕ15 бКО.347.064ТУ или на счетчике 564ИЕ10 и мультиплексоре 564КП2 (фиг.8), счетчик-дешифратор 23 - на счетчике 564ИЕ9, мультиплексор 13 - на мультиплексоре 564КП1 или 564КП2. В качестве счетчиков 9, 11 и регистров 10, 12 могут быть использованы счетчики 564ИЕ10 и регистры 564ИР6, в качестве микропроцессора 26 - один из выпускаемых промышленностью микропроцессоров или микроЭВМ, например Н1830ВЕ51 АЕЯР.431280.070ТУ. Реализация остальных элементов блок-схемы фиг.6 не вызывает затруднений. При необходимости вместо микросхем серии 564 могут быть использованы аналогичные элементы одной из более высокочастотных серий, например 1554 АЕЯР.431200.093 ТУ.The proposed device for measuring frequency can be performed on commercially available integrated circuits. So, for example, shaper 1 can be implemented on a 521СAZ bKO.347.015TU2 comparator, generator 2 on a GK56-PAFTTP.433520.004TU quartz oscillator, shapers 4 and 8 on a 564IE15 bKO.347.064TU programmable counter or 564IE10P counter and 564K2P multiplexer 564К10 (Fig. 8), the counter-decoder 23 is on the counter 564IE9, the multiplexer 13 is on the multiplexer 564KP1 or 564KP2. As counters 9, 11 and registers 10, 12, 564IE10 counters and 564IR6 registers can be used, as microprocessor 26 - one of the microprocessors or microcomputers produced by the industry, for example, N1830BE51 AEYAP.431280.070TU. The implementation of the remaining elements of the flowchart of Fig.6 does not cause difficulties. If necessary, instead of 564 series microcircuits, similar elements of one of the higher frequency series can be used, for example, 1554 AEYAR.431200.093 TU.

Возможны также варианты реализации предлагаемого устройства для измерения частоты на микросхеме одного из базовых матричных кристаллов, например на Н1537ХМ1 бКО.347.715ТУ или на программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС), например, на ПЛИС серии Spartan-II XC2S100 фирмы «XILINX» и конфигурационном постоянном запоминающем устройстве ХС1700 этой же фирмы.Variants of the implementation of the proposed device for measuring the frequency on the chip of one of the basic matrix crystals, for example, for N1537XM1 bKO.347.715TU or for programmable logic integrated circuit (FPGA), for example, for FPGAs of the Spartan-II XC2S100 series from XILINX company and configuration constant memory device ХС1700 of the same company.

Предлагаемый способ измерения частоты и устройство для его осуществления позволяют реализовать быстродействующее высокоточное непрерывное измерение частоты сигналов в ее широком диапазоне, при этом полностью исключается возможность случайных сбоев в процессе измерения.The proposed method for measuring frequency and a device for its implementation allow you to implement high-speed high-precision continuous measurement of the frequency of the signals in its wide range, while completely eliminating the possibility of accidental failures in the measurement process.

Выполненные по этому способу устройства в виде модулей могут быть включены в состав систем измерения, контроля и аварийной защиты различных объектов повышенного быстродействия, таких, например, как газотурбинные авиационные двигатели [5].Devices made in this way in the form of modules can be included in the systems of measurement, control and emergency protection of various objects of high speed, such as, for example, gas turbine aircraft engines [5].

Высокая достоверность результата каждого измерения позволяет реализовать быстродействующую защиту исследуемых объектов, что особенно важно в период отработки этих объектов. При этом своевременное обнаружение «аварийной» ситуации и формирование управляющих команд позволит защитить от разрушения исследуемые объекты и испытательные стенды, что существенно снизит затраты на создание изделий новой техники.High reliability of the result of each measurement allows you to implement high-speed protection of the studied objects, which is especially important during the development of these objects. At the same time, timely detection of an “emergency” situation and the formation of control teams will help to protect the investigated objects and test benches from destruction, which will significantly reduce the cost of creating new equipment.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Патент RU №2173857, МПК7 G01R 23/00, опубл. 20.09.2001.1. Patent RU No. 2173857, IPC 7 G01R 23/00, publ. 09/20/2001.

2. Г.Я.Мирский Электронные измерения, М., «Радио и связь», 1986 г., с.129, 130, рис.4.21.2. G.Ya. Mirsky Electronic measurements, M., “Radio and communication”, 1986, p. 129, 130, fig. 4.21.

3. Патент RU №2018173, 5 G04F 10/04, G01R 23/00, опубл. 15.08.1994.3. Patent RU No. 2018173, 5 G04F 10/04, G01R 23/00, publ. 08/15/1994.

4. Патент RU №2210785, МПК7 G01R 23/10, опубл. 20.08.2003.4. Patent RU No. 2210785, IPC 7 G01R 23/10, publ. 08/20/2003.

5. Н.Н.Севрюгин, И.А.Потапов, А.Н.Попов, А.М.Цирихов. Опыт автоматизации процесса испытаний авиационных газотурбинных двигателей || Приборы и Системы. Управление, контроль, диагностика. 2001. №5.5. N.N. Sevryugin, I.A. Potapov, A.N. Popov, A.M. Tsirikhov. Experience in automating the testing process of aircraft gas turbine engines || Devices and Systems. Management, control, diagnostics. 2001. No5.

Claims (2)

1. Способ измерения частоты, заключающийся в преобразовании исследуемых сигналов частоты Fx в исследуемую последовательность импульсов той же частоты Fx, в осуществлении одновременного счета n импульсов исследуемой последовательности импульсов и N счетных импульсов частоты FСЧ, в определении значения частоты исследуемых сигналов по формуле 1. The method of measuring frequency, which consists in converting the studied signals of frequency F x into the studied pulse sequence of the same frequency F x , in the simultaneous counting of n pulses of the studied sequence of pulses and N counting pulses of frequency F MF , in determining the frequency value of the studied signals according to the formula
Figure 00000020
Figure 00000020
отличающийся тем, что создают последовательность импульсов образцовой частоты Fo, из которой формируют счетные импульсы с частотой Fсч, определяемой требованием по точности измерения, причем фронт каждого такого импульса формируют на срезе соответствующего импульса образцовой частоты, а также формируют первую последовательность импульсов с периодом следования Δt1, определяемым требованием по быстродействию измерения, одновременно формируют вторую последовательность импульсов с периодом следования Δt2, фронт каждого импульса которой соответствует фронту импульса исследуемой последовательности импульсов, появившегося сразу после фронта соответствующего импульса первой последовательности импульсов, после фронта каждого импульса второй последовательности импульсов и окончания действующего во время этого фронта импульса образцовой частоты или окончания возникшего после этого же фронта импульса образцовой частоты на фронте очередного импульса образцовой частоты начинают выполнять с тактом Ti, равным периоду То следования импульсов образцовой частоты, тактируемую последовательность операций, причем на первом такте Т1 запрещают счет n импульсов исследуемой последовательности импульсов и N счетных импульсов, на втором такте Т2 фиксируют значения чисел n и N, полученные в результате предыдущего счета соответственно импульсов исследуемой последовательности импульсов и счетных импульсов, на третьем такте Т3 формируют сигнал RDY готовности зафиксированных значений чисел n, N и осуществляют подготовку нового счета, обеспечивающую со следующего такта счет n импульсов исследуемой последовательности и N счетных импульсов, начиная со значения, равного 0, на четвертом такте Т4 начинают новый одновременный счет n импульсов исследуемой последовательности и N счетных импульсов, а определение частоты Fx исследуемых сигналов осуществляют по сигналу RDY готовности зафиксированных значений чисел n и N или в любое время в течение нового одновременного счета n импульсов исследуемой последовательности и N счетных импульсов, причем перед началом определения частоты Fx к зафиксированному значению числа N прибавляют число ΔN, равное числу периодов следования счетных импульсов, укладывающихся в интервале времени, определяемом суммой длительностей трех тактов, в течение которых действует запрет счета импульсов.characterized in that they create a sequence of pulses of a reference frequency F o , from which counting pulses are formed with a frequency F cf , determined by the requirement for measurement accuracy, and the front of each such pulse is formed on the slice of the corresponding pulse of a reference frequency, and also form a first pulse sequence with a repetition period Δt 1 , determined by the requirement for speed of measurement, simultaneously form a second sequence of pulses with a repetition period of Δt 2 , the front of each pulse the swarm corresponds to the pulse front of the studied pulse sequence, which appeared immediately after the front of the corresponding pulse of the first pulse sequence, after the front of each pulse of the second pulse sequence and the end of the reference frequency pulse acting during this front or the end of the reference frequency pulse arising after the same front at the front of the next reference pulse frequencies begin to execute with a tact Ti equal to the period T of the pulse repetition of the reference frequency, tact the sequence of operations, moreover, on the first step T1, the count of n pulses of the studied sequence of pulses and N counting pulses is prohibited, on the second step T2, the values of the numbers n and N are obtained as a result of the previous count, respectively, of the pulses of the studied sequence of pulses and counting pulses, on the third step T3 generate a signal RDY of readiness for the fixed values of numbers n, N and prepare a new account, ensuring from the next clock step the count of n pulses of the sequence being studied and N counting pulses, starting with a value of 0, on the fourth step T4, a new simultaneous counting of n pulses of the sequence under study and N counting pulses starts, and the frequency F x of the studied signals is determined by the readiness signal RDY of fixed values of n and N or at any time during a new simultaneous count of n pulses of the test sequence and N counting pulses, and before starting the determination of the frequency F x, the number ΔN equal to the number of trace periods is added to the fixed value of N counting pulses that fall within the time interval determined by the sum of the durations of three cycles during which the pulse count prohibition is in effect.
2. Устройство для измерения частоты, содержащее формирователь исследуемой последовательности импульсов, генератор образцовой частоты, элемент НЕ, первые счетчик и регистр, вторые счетчик и регистр, а также микропроцессорную систему, причем вход формирователя исследуемой последовательности импульсов соединен с сигнальным входом устройства, выход генератора образцовой частоты соединен с входом элемента НЕ, выход данных первого счетчика соединен шиной с входом данных первого регистра, выход данных второго счетчика соединен шиной с входом данных второго регистра, тактовый вход которого подключен к тактовому входу первого регистра, отличающееся тем, что в него введены формирователь импульсов запуска, элемент ИЛИ, блок синхронизации, блок управления, формирователь счетных импульсов и мультиплексор, причем выход формирователя исследуемой последовательности импульсов соединен с первым входом блока синхронизации и с тактовым входом первого счетчика, выход генератора образцовой частоты соединен с тактовым входом формирователя импульсов запуска и первым входом блока управления, выход элемента НЕ соединен с вторым входом блока управления и тактовым входом формирователя счетных импульсов, шина начальной установки формирователя импульсов запуска соединена с входом данных этого формирователя, а его выход - с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к входу внешнего запуска устройства, а выход элемента ИЛИ - к второму входу блока синхронизации, выход которого подключен к третьему входу блока управления, первый выход блока управления соединен с разрешающими входами первого и второго счетчиков, второй выход - с тактовым входом первого регистра, третий выход - с входами обнуления первого и второго счетчиков и с входом прерывания микропроцессорной системы, четвертый выход блока управления соединен с третьим входом блока синхронизации, шина начальной установки формирователя счетных импульсов соединена с входом данных этого формирователя, а его выход подключен к тактовому входу второго счетчика, выходы данных первого и второго регистров соединены шинами соответственно с первым и вторым входами данных мультиплексора, третий вход которого подключен шиной к выходу адреса микропроцессорной системы, выход считывания которой соединен с четвертым входом мультиплексора, выход данных мультиплексора соединен шиной через микропроцессорную систему с выходом данных устройства.2. A device for measuring frequency, comprising a shaper of the pulse sequence under study, a reference frequency generator, an element NOT, a first counter and register, a second counter and register, and a microprocessor system, the shaper of the pulse sequence being studied is connected to the signal input of the device, and the generator output is exemplary frequency is connected to the input of the element NOT, the data output of the first counter is connected by a bus to the data input of the first register, the data output of the second counter is connected by a bus to the input m of data of the second register, the clock input of which is connected to the clock input of the first register, characterized in that it includes a start pulse shaper, an OR element, a synchronization block, a control unit, a counting pulse shaper and a multiplexer, and the output of the pulse sequence under study is connected to the first the input of the synchronization unit and with the clock input of the first counter, the output of the reference frequency generator is connected to the clock input of the trigger pulse generator and the first input of the control unit Phenomenon, the output of the element is NOT connected to the second input of the control unit and the clock input of the counting pulse shaper, the initial setup bus of the start pulse shaper is connected to the data input of this shaper, and its output is connected to the first input of the OR element, the second input of which is connected to the external start input of the device and the output of the OR element is to the second input of the synchronization unit, the output of which is connected to the third input of the control unit, the first output of the control unit is connected to the enable inputs of the first and second counter s, the second output is with the clock input of the first register, the third output is with the inputs of zeroing the first and second counters and with the interrupt input of the microprocessor system, the fourth output of the control unit is connected to the third input of the synchronization unit, the initial setup bus of the counting pulse generator is connected to the data input of this shaper, and its output is connected to the clock input of the second counter, the data outputs of the first and second registers are connected by buses to the first and second data inputs of the multiplexer, respectively, the third input One of which is connected by a bus to the output address of the microprocessor system, the readout of which is connected to the fourth input of the multiplexer, the data output of the multiplexer is connected by a bus through the microprocessor system to the output of the device data.
RU2005113697/28A 2005-05-05 2005-05-05 Method for measurement of frequency and device for its realization RU2300112C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005113697/28A RU2300112C2 (en) 2005-05-05 2005-05-05 Method for measurement of frequency and device for its realization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005113697/28A RU2300112C2 (en) 2005-05-05 2005-05-05 Method for measurement of frequency and device for its realization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005113697A RU2005113697A (en) 2006-11-10
RU2300112C2 true RU2300112C2 (en) 2007-05-27

Family

ID=37500633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005113697/28A RU2300112C2 (en) 2005-05-05 2005-05-05 Method for measurement of frequency and device for its realization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2300112C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2530445C1 (en) * 2013-03-20 2014-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Method of frequency measurement
RU2638972C2 (en) * 2016-06-08 2017-12-19 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Method of frequency measurement
RU2657368C1 (en) * 2017-07-07 2018-06-13 Общество с ограниченной ответственностью Компания "Объединенная Энергия" Method for transforming pulse repetition rate into a code
RU208474U1 (en) * 2021-09-13 2021-12-21 Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им.Н.Л.Духова» (ФГУП «ВНИИА») Pulse repetition rate measurement unit

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2530445C1 (en) * 2013-03-20 2014-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный технический университет" Method of frequency measurement
RU2638972C2 (en) * 2016-06-08 2017-12-19 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" Method of frequency measurement
RU2657368C1 (en) * 2017-07-07 2018-06-13 Общество с ограниченной ответственностью Компания "Объединенная Энергия" Method for transforming pulse repetition rate into a code
RU208474U1 (en) * 2021-09-13 2021-12-21 Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им.Н.Л.Духова» (ФГУП «ВНИИА») Pulse repetition rate measurement unit

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005113697A (en) 2006-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1593202B1 (en) Period-to-digital converter
CN105549379A (en) Synchronous measurement apparatus based on high precision time reference triggering and method thereof
RU2300112C2 (en) Method for measurement of frequency and device for its realization
US3947673A (en) Apparatus for comparing two binary signals
RU156557U1 (en) MULTI-CHANNEL DIGITAL FREQUENCY METER
CN105092876B (en) The anti-interference pulse counting method of velocity sensor and device
RU2561999C1 (en) Interpolating converter of time interval into digital code
RU2399922C1 (en) Device for measuring pulse duration on two levels
RU2583165C1 (en) Interpolates converter time interval in the digital code
RU2722410C1 (en) Method for measuring time interval and device for implementation thereof
RU2570116C1 (en) Device for digital conversion of time interval
RU2252450C2 (en) Parallel sign correlation meter
CN108414841B (en) Pulse per second stability measuring device
SU1647510A1 (en) Time intervals meter
SU368583A1 (en) MEASURING TIME INTERVALS
RU2546075C1 (en) Time interval digital measuring transducer
RU2177637C2 (en) Multichannel sign correlator
SU1251707A1 (en) Device for measuring time intervals
RU2255366C1 (en) Device for measuring series of time intervals
RU2160926C1 (en) Walsh function spectrum analyzer
RU2182358C2 (en) Fourier transform execution device
RU2616877C1 (en) Digital generator of harmonic signals
SU1381419A1 (en) Digital time interval counter
RU2099865C1 (en) Method for measuring of time intervals
RU2103811C1 (en) Device for selecting two relayed signals

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080506

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20090320

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130506