RU2657368C1 - Способ преобразования частоты следования импульсов в код - Google Patents
Способ преобразования частоты следования импульсов в код Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657368C1 RU2657368C1 RU2017124284A RU2017124284A RU2657368C1 RU 2657368 C1 RU2657368 C1 RU 2657368C1 RU 2017124284 A RU2017124284 A RU 2017124284A RU 2017124284 A RU2017124284 A RU 2017124284A RU 2657368 C1 RU2657368 C1 RU 2657368C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- pulses
- code
- repetition rate
- pulse
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
- G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерениям частоты импульсов, и предназначено для использования в системах обработки данных, формируемых импульсными датчиками. Техническим результатом является расширение диапазона преобразуемых частот с заданной точностью преобразования. Способ преобразования частоты следования импульсов в код включает следующие этапы. Формируют измерительный интервал Т, равный интервалу времени между двумя последовательно действующими импульсами преобразуемой частоты. Далее определяют количество N импульсов образцовой частоты в течение измерительного интервала Т и формируют код, пропорциональный частоте следования импульсов путем преобразования числа N. При этом дополнительно в каждом измерительном интервале изменяют частоту следования импульсов образцовой частоты по закону
где ƒ0 - начальное значение образцовой частоты; γ - коэффициент пропорциональности; t - время, а код, пропорциональный входной частоте, вычисляют по формуле
2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в системах обработки данных, формируемых импульсными датчиками.
Известны способы преобразования частоты следования импульсов в код, при которых формируют измерительный интервал T, равный промежутку времени между двумя последовательно действующими импульсами преобразуемой частоты, определяют количество N импульсов образцовой частоты в течение измерительного интервала Т и формируют код, пропорциональный частоте следования импульсов путем преобразования числа N в соответствии с формулой (Патент РФ №2173857, МПК G01R 23/00, 2001 г.; Патент РФ №2300112, МПК G01R 23/10, 2007 г.; Орнадский П.П. Автоматические измерения и приборы. - Киев, Вища школа, 1973, с. 404-405; Шляндин В.М. Цифровые измерительные устройства. - М.: Высшая школа, 1981, с. 156-160).
Сущность известных способов заключается в измерении периода Т следования импульсов путем подсчета с помощью счетчика количества импульсов N образцовой частоты в течение периода следования импульсов измеряемой частоты и вычислении частоты путем обратного преобразования числа подсчитанных за период Т следования импульсов.
Недостатком известных способов является малый диапазон преобразуемых частот с заданной точностью преобразования. Приближенно погрешность измерения частоты обратно пропорциональна числу импульсов образцовой частоты, подсчитанному за период, т.е.
где ƒ0 - частота следования импульсов генератора опорной частоты. Это означает, что заданная погрешность преобразования определяет минимальное число импульсов, записываемых в счетчике за период максимальной входной частоты, например, Nмин=100. Максимальное число импульсов, записываемое в счетчике при минимальной частоте, определяется разрядностью счетчика. Например, при 10-разрядном счетчике Nмакс=2n-1=1023.
Таким образом, недостаток известных способов - малый диапазон преобразуемых частот с заданной точностью преобразования.
Из известных способов наиболее близким к предлагаемому по достигаемому результату является способ преобразования частоты следования импульсов в код, при котором формируют измерительный интервал Т, равный промежутку времени между двумя последовательно действующими импульсами преобразуемой частоты, определяют количество N импульсов образцовой частоты в течение измерительного интервала Т и формируют код, пропорциональный частоте следования импульсов путем преобразования числа N в соответствии с формулой (Патент РФ №2402025, МПК G01R 23/02, 2008 г.).
Известный способ основан на измерении периода Т следования импульсов путем подсчета с помощью счетчика количества импульсов N образцового генератора в течение периода и вычислении частоты путем обратного преобразования числа подсчитанных за период импульсов. Приближенно погрешность измерения частоты обратно пропорциональна числу импульсов образцовой частоты, подсчитанному за период, т.е.
где ƒ0 - частота следования импульсов генератора опорной частоты. Это означает, что заданная погрешность преобразования определяет минимальное число импульсов, записываемых в счетчике за период максимальной входной частоты, например, при заданной погрешности 1% значение Nмин=100. Максимальное число импульсов, записываемое в счетчике при минимальной частоте, определяется разрядностью счетчика. Например, при 10-разрядном счетчике Nмакс=2n-1=1023. При заданной разрядности счетчика снижение погрешности достигается увеличением Nмин и, следовательно, снижением диапазона преобразуемых частот.
Таким образом, недостаток известных способов - малый диапазон преобразуемых частот с заданной точностью преобразования.
Цель предлагаемого изобретения - расширение диапазона преобразуемых частот с заданной точностью преобразования.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе преобразования частоты следования импульсов в код, при котором формируют измерительный интервал Т, равный интервалу времени между двумя последовательно действующими импульсами преобразуемой частоты, определяют количество N импульсов образцовой частоты в течение измерительного интервала Т и формируют код, пропорциональный частоте следования импульсов путем преобразования числа N, дополнительно в каждом измерительном интервале изменяют частоту следования импульсов образцовой частоты по закону
где ƒ0 - начальное значение образцовой частоты; γ - коэффициент пропорциональности; t - время,
а код, пропорциональный входной частоте, вычисляют по формуле
По сравнению с наиболее близким аналогичным техническим решением предлагаемый способ преобразования частоты следования импульсов в код имеет следующие отличительные признаки:
- в каждом измерительном интервале изменяют частоту следования импульсов образцовой частоты по закону
где ƒ0 - начальное значение образцовой частоты; у - коэффициент пропорциональности; t - время;
- код, пропорциональный входной частоте, вычисляют по формуле
Следовательно, заявляемый способ преобразования частоты следования импульсов в код соответствует требованию «новизна».
По каждому отличительному существенному признаку проведен поиск известных технических решений в области измерительной техники.
Операции:
- в каждом измерительном интервале изменяют частоту следования импульсов образцовой частоты по закону
где ƒ0 - начальное значение образцовой частоты; γ - коэффициент пропорциональности; t - время;
- код, пропорциональный входной частоте, вычисляют по формуле
в известных технических решениях аналогичного назначения не обнаружено.
Следовательно, указанные признаки обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие требованию «существенные отличия».
Сущность предлагаемого технического решения заключается в следующем. Входные импульсы измеряемой частоты с выхода формирователя импульсов поступают на счетный вход счетчика. При этом частота импульсов, формируемых образцовым генератором, в каждом периоде импульсного сигнала преобразуемой частоты изменяется по закону
В результате в счетчике в конце периода измерения записывается число , которое пропорционально логарифму периода измеряемой частоты.
Вычислительное устройство выполняет вычисление частоты следования импульсов в функции полученного числа. Так как частота импульсов образцового генератора уменьшается в течение периода измерения, то число подсчитанных счетчиком импульсов с уменьшением частоты возрастает с меньшей скоростью, чем при постоянной частоте образцового генератора. В результате этого расширяется диапазон преобразуемых частот.
Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует требованию «положительный эффект».
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена функциональная схема, а на фиг. 2 приведены временные диаграммы работы устройства, реализующего способ преобразования частоты следования импульсов в код, поясняющие сущность изобретения. На фиг. 1 обозначено: 1 - образцовый генератор; 2 - формирователь входных импульсов; 3 - счетчик; 4 - буферный регистр; 5 - вычислительное устройство. На фиг. 2 символами u1 и u2 обозначены выходные сигналы соответственно образцового генератора 1 и формирователя импульсов 2, символом N3 - число, записываемое в первом счетчике 3. При этом число N3, формируемое путем счета импульсов высокой частоты, упрощенно представлено линией.
В устройстве, реализующем предлагаемый способ преобразования частоты следования импульсов в код, образцовый генератор 1 соединен выходом со счетным входом счетчика 3, выход которого подключен через буферный регистр 4 к входу вычислительного устройства 5, формирователь входных импульсов 2 выходом подключен к объединенным управляющим входам образцового генератора 1, счетчика 4 и буферного регистра 5.
Работа преобразователя частоты следования импульсов в код происходит следующим образом. Входные импульсы измеряемой частоты ƒ с выхода формирователя импульсов 2 поступают одновременно на управляющие входы образцового генератора 1, счетчика 4 и буферного регистра 5. В начале каждого периода следования импульсов измеряемой частоты содержимое счетчика 3 записывается в буферный регистр 4, счетчик 3 устанавливается в состояние, соответствующее записи в нем 0, образцовый генератор устанавливается в начальное состояние, соответствующее формированию образцовых импульсов с частотой ƒ0. Далее образцовый генератор 1 формирует импульсы, частота которых изменяется по закону
Эти импульсы поступают на счетный вход счетчика 3, который имеет разрядность n. Процесс счета выходных импульсов образцового генератора 1 продолжается до момента поступления очередного импульса с выхода формирователя импульсов 2. За интервал измерения Т, равный интервалу времени между двумя последовательно действующими импульсами с выхода формирователя импульсов 2, в счетчике 3 записывается число
где u2k(t) - символ единичного импульса, действующего с выхода формирователя импульсов 2,
tk - момент действия k-го импульса образцовой частоты, k=1, …, N.
Частота следования входных импульсов определяется из выражения (2) и равна
Последующий импульс, поступивший с выхода формирователя импульсов 2, передним фронтом производит запись содержимого счетчика 3 в буферный регистр 4, а задним фронтом производит сброс счетчика 3. В результате этого в первом буферном регистре 4 сохраняется число N импульсов, просуммированных за период Т следования входных импульсов. Далее процесс повторяется.
Код с выхода буферного регистра 4 поступает на вход вычислительного устройства 5. В вычислительном устройстве 5 вычисляется частота следования импульсов по формуле (3).
Число N, накапливаемое в счетчике 3 за интервал измерения, определяет погрешность преобразования в соответствии с уравнением (1). Минимальное значение числа Nмин, определяющее заданную точность, и максимальная частота входных импульсов Fмакс связаны соотношением
Если принять
то в соответствии с уравнением (4) максимальная частота следования импульсов при преобразовании в код с заданной погрешностью будет равна
Число, записываемое в счетчике 3, с учетом (2) и (5) равно
Погрешность преобразования определяется выражением
Минимальная частота Fмин, которая может быть преобразована в код, определяется разрядностью n счетчика 3. Подставив в уравнение (7) максимальное значение числа N, записываемого в n-разрядном счетчике, получим
Решение уравнения (8) относительно Fмин дает выражение
Диапазон преобразуемых частот определим с учетом (6) по формуле
При использовании известных способов, реализуемых в соответствии с техническими решениями прототипа и аналогов, максимальная частота определяется числом Nмин, записываемым в счетчике за период Т входных импульсов, и равна
Минимальная частота преобразования определяется разрядностью счетчика и равна
Диапазон преобразуемых частот для известных способов равен
Так как в практических задачах всегда , то и D>Dп. Например, при n=8 и Nмин=100 диапазоны измеряемых частот в соответствии с выражениями (9) и (10) для предлагаемого способа и известного технического решения равны соответственно: 7,5 и 2,56. При n=12 и Nмин=1000 диапазоны измеряемых частот в соответствии с выражениями (9) и (10) для предлагаемого способа и известного решения равны соответственно: 34,4 и 4,1.
Таким образом, использование в способе преобразования частоты следования импульсов в код, при котором формируют измерительный интервал Т, равный интервалу времени между двумя последовательно действующими импульсами преобразуемой частоты, определяют количество N импульсов образцовой частоты в течение измерительного интервала Т и формируют код, пропорциональный частоте следования импульсов путем преобразования числа N, дополнительно операций: в каждом измерительном интервале изменения частоты следования импульсов образцовой частоты по закону
где ƒ0 - начальное значение образцовой частоты; γ - коэффициент пропорциональности; t - время,
и вычисления кода, пропорционального входной частоте, по формуле , обеспечивает повышение точности преобразования частоты следования импульсов в код в широком диапазоне изменения входной частоты.
Использование предлагаемого технического решения в измерительных системах, работающих с импульсными датчиками физических величин, позволит расширить диапазон частот обработки данных и повысить качество работы систем автоматики.
Claims (5)
- Способ преобразования частоты следования импульсов в код, при котором формируют измерительный интервал Т, равный интервалу времени между двумя последовательно действующими импульсами преобразуемой частоты, определяют количество N импульсов образцовой частоты в течение измерительного интервала Т и формируют код, пропорциональный частоте следования импульсов путем преобразования числа N, отличающийся тем, что дополнительно в каждом измерительном интервале изменяют частоту следования импульсов образцовой частоты по закону
- где ƒ0 - начальное значение образцовой частоты; γ - коэффициент пропорциональности; t - время,
- а код, пропорциональный входной частоте, вычисляют по формуле
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017124284A RU2657368C1 (ru) | 2017-07-07 | 2017-07-07 | Способ преобразования частоты следования импульсов в код |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017124284A RU2657368C1 (ru) | 2017-07-07 | 2017-07-07 | Способ преобразования частоты следования импульсов в код |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2657368C1 true RU2657368C1 (ru) | 2018-06-13 |
Family
ID=62620313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017124284A RU2657368C1 (ru) | 2017-07-07 | 2017-07-07 | Способ преобразования частоты следования импульсов в код |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2657368C1 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5099243A (en) * | 1991-03-06 | 1992-03-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Digital frequency measurement receiver with bandwidth improvement through multiple sampling of complex signals |
US5235287A (en) * | 1991-07-05 | 1993-08-10 | Sanderson Richard B | Frequency measurement receiver with bandwidth improvement through phase shifted sampling of real signals using sampling rate selection |
RU2173857C1 (ru) * | 2000-08-09 | 2001-09-20 | ООО "Научно-производственное предприятие "Мера" | Способ измерения частоты импульсов |
RU2178908C1 (ru) * | 2000-05-06 | 2002-01-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Преобразователь периода в код |
RU2300112C2 (ru) * | 2005-05-05 | 2007-05-27 | Николай Анатольевич Мурашко | Способ измерения частоты и устройство для его осуществления |
RU2402025C2 (ru) * | 2008-12-15 | 2010-10-20 | Николай Анатольевич Мурашко | Способ измерения частоты (варианты) и устройство для его осуществления (варианты) |
-
2017
- 2017-07-07 RU RU2017124284A patent/RU2657368C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5099243A (en) * | 1991-03-06 | 1992-03-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Digital frequency measurement receiver with bandwidth improvement through multiple sampling of complex signals |
US5235287A (en) * | 1991-07-05 | 1993-08-10 | Sanderson Richard B | Frequency measurement receiver with bandwidth improvement through phase shifted sampling of real signals using sampling rate selection |
RU2178908C1 (ru) * | 2000-05-06 | 2002-01-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Преобразователь периода в код |
RU2173857C1 (ru) * | 2000-08-09 | 2001-09-20 | ООО "Научно-производственное предприятие "Мера" | Способ измерения частоты импульсов |
RU2300112C2 (ru) * | 2005-05-05 | 2007-05-27 | Николай Анатольевич Мурашко | Способ измерения частоты и устройство для его осуществления |
RU2402025C2 (ru) * | 2008-12-15 | 2010-10-20 | Николай Анатольевич Мурашко | Способ измерения частоты (варианты) и устройство для его осуществления (варианты) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2859514B2 (ja) | ドップラーシフト補正パルス式漁網深度計 | |
EP0177557B1 (en) | Counting apparatus and method for frequency sampling | |
JP2005513841A (ja) | 分布を解析する方法及び装置 | |
US20130038485A1 (en) | Data analysis method and apparatus for estimating time-axis positions of peak values within a signal based on a series of sample values of the signal | |
CN108519511B (zh) | 一种线性调频信号频率特征参数的时域测量方法 | |
US9568889B1 (en) | Time to digital converter with high resolution | |
CN109655775B (zh) | 一种任意波形发生器幅度扫频多尺度校准方法和装置 | |
RU2657368C1 (ru) | Способ преобразования частоты следования импульсов в код | |
KR101041990B1 (ko) | 레이더 모의표적장치의 도플러 주파수 구현방법 | |
CN112014810B (zh) | 基于fpga的电子侦察信号参数高精度测量方法 | |
CN116878599B (zh) | 一种超声水表的流量计量方法 | |
CN216748450U (zh) | 时间数字转换装置 | |
KR100739506B1 (ko) | 정합필터의 간략한 계산을 사용한 초음파 거리 정밀측정방법 | |
US10955441B2 (en) | Measurement system and method for operating a measurement system | |
US20220187351A1 (en) | Waveform measuring method | |
US20230078775A1 (en) | Frequency modulated continuous wave radar device and signal processing method thereof | |
JP5376395B2 (ja) | 波形測定装置 | |
CN116243583A (zh) | 用于tdl-tdc的神经网络测量校准系统和方法 | |
CN109521222B (zh) | 一种提高激光测速精度的方法 | |
RU2593622C1 (ru) | Способ измерения радиальной скорости объекта по его шумоизлучению | |
RU2659466C1 (ru) | Преобразователь частоты следования импульсов в код | |
RU2551400C1 (ru) | Способ гармонического анализа периодического многочастотного сигнала на фоне шума | |
CN103926567B (zh) | 高速实时脉冲压缩算法 | |
EP3569986B1 (en) | Position sensing device | |
RU2768295C1 (ru) | Способ измерения скорости текучей среды в трубопроводе |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190708 |