SU1166006A2 - Способ измерени частоты - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ по авт.св. № 763807, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности измерени  частоты, дополнительно определ ют временные интервалы jT , меткду передними (или задними) фронтами импульсов измер емой и эталонной частот, образующих импульсы совпадений, вьщеленные в качестве начальных границ соответственно первого и второго мерных интервалов, временные интервалы лТ, 4Т между передними (или задними) фронтами импульсов измер емой и эталонной частот, образующих импульсы совпадений, вьделенные в качестве конечных границ соответственно первого и второго мерных интервалов, а также временные интервалы iTj , лТ между передними (или задними) фронтами импульсов измер емой и эталонной частот, образующих импульсы совпадений , которые следуют непосредственна , за импульсами совпадений (или предшествуют импульсам совпадений), прин тыми в качестве начальных границ соответственно первого и второго мерных интервалов, и неизвестную частоту определ ют по формуле т N +сЛТ/лТ Оп1 пульсов соответственно первой и второй эталон (Л ных последовательносс тей; ( число пакетов импульсов совпадений в первом мерном интервапе ; II число пакетов импульсов m совпадений во втором О) мерном интервалеi ,- число периодов первой О) эталонной последовательности в первом мерном интервале V. о N - число периодов второй OW эталонной последовательности во втором мерном интервале-, ATrlaTi-uTjbAT..aT;)., ; г ейт1-лг1.

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при измесении частоты электрических колебаний.

По основному авт.ив. № 763807 известен способ измерени  частоты, заключающийс  в форм 1ровании первой последовательности пакетов импульсов совпадений, образованной совпадени ми импульсов первой эталонной и исследуемой последовательностей, формировании второй последовательности пакетов импульсов совпадений, образованной совпадени ми импульсов второй эталонной и исследуемой последовательностей , формировании первого мерного интервала посредством вьщелени  в качестве его начальной границы импульса в произвольном пакете первой последовательности пакетов импульсов совпадений, а в качестве конечной граиииза - аналогичного по пор дку следовани  импульса в одном из последующих пакетов первой последовательности пакетов импульсов с Ьвпадений, формировании второго мерного интервала посредством выделени  в качестве его начальной границы иьтульса в произвольном пакете второй последовательности пакетов импульсов совпадений, а в качес;тве конечной границы - аналогичного по пор дку следовани  импульса в одном из последунщих пакетов второй последовательности пакетов импульсов совпадеНИИ , подсчете числа периодов первой эталонной последовательности и числа пакетов первой последовательности пакетов импульсов совпадений в первом мерном интервале, подсчете числа периодов второй эталонной последовательности и числа пакетов второй последовательности пакетов импульсов совпадений во втором мерном интервале , расчете неизвестной частоты по полученным данным l j.

Однако известный способ допускает значительные погрешности измерени  частоты. Это объ сн етс  тем, что совпадающие импульсы имеют конеч ную длительность, а способ допускает формирование границ мерных интервалов по импульсам сравниваемых последовательностей , совпадающих не в одинаковых фазах. Вследствие этого в каждом из интервалов укладываетс  не целое число периодов одной из сравниваемых последовательностей , в то врем  как результат измерений определ етс  по целому числу.

Цель изобретени  - повьипение точности измерени  частоты.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  частоты дополнительно определ ют временные интервалы ЛТ ,дТ между передними (или задними) фронтами импульсов измер емой и эталонной частот , образующих импульсы совпадений, вьвделение в качестве начальных границ соответственно первого и второго мерных интервалов, вр.еменные интервалы 4X3, мезвду передними (или задними) фронтами импульсов измер емой и эталонной частот, образуквцих импульсы совпадений, вьщеленные в качестве конечных границ соответственно первого и второго мерных интервалов , а также временные интервалы лт, Т между передними (или задними) фронтами импульсов измер емой и эталонной частот, образующих импульсы совпадений, которые следуют непосредственно за импульсами совпадений (или предшествунщие импульсам совпадений), прин тыми в качестве начальных границ соответственно первого и второго мерных интервалов, и .неизвестную частоту определ ют по формуле

де Тд, т - периоды следовани  импульсов первой и второй эталонных последовательностей;

т

число пакетов импульсов совпадений в первом мерном интервалеj число пакетов импульсов

m совпадений во втором мерном интерв,але}

N

-число периодов эталонот ной последовательности

в первом мерном интервале;

-число периодов второй

em эталонной последовательности во втором мерном интервале-,.

дт /лТ2-4т;/; «лт 4Тз-4Т i дт Мт -лт;7, . На фиг.1 представлены последовательности импульсов-, на фиг-. 2 - схе ма устройства дл  реализации способа; на фиг.З - пример реализации блока вьщелени  первого импульсаj на фиг.4 - временные диаграммы, по сн ющие работу устройства. Способ ос ествл ют следующим образом. Сравнивают во времени исследуемую последовательность, импульсы которой ,следуют с периодом TX неизвестной частоты f„ и имеют длительность Су (4мг,16,д),с первой зталонной последовательностью , импульсы которой еле дуют с периодом Т и имеют длительность С(фиг.1а). Формируют первую последовательность пакетов импульсов совпадений, образованную совпадени ми импульсов первой эталонной и исследуемой последовательностей (фиг.1в) Аналогичным образом сравни вают о времени исследуемую последог вательность импульсов (фиг.16,д) со второй эталонной последовательностью импульсы которой следуют с периодом т и имеют длительность t (фиг.1г Формируют вторую последовательносЧь пакетов импульсов совпадений, образо ванную совпадени ми импульсов второй эталонной и исследуемой последовав ел ностей (фиг.1е). В предлагаемом способе, как в известном , используютс  близкие значени  периодов Т, Т эталонных частот , таких, что /Т-т / Tjt о 2 а длительность импульсов исследуемой и эталонной последовательностей удов летвор ет услови м т -S «-о « 2 х+Ф; /т;-кт«/ х ; . , « ч-/т;-кт /, где К - коэффициент кратности период TX периодам Т, Т, характеризуювий ближайшие к f гармоники К/Т,К/Т эталонных частот. При выполнении укв закньвс условий импульсы совпадений сгруппированы в пакеты (фиг.1в,е}. Формируют первый мерш интервал по импульсам совпадений первой после довательности пакетов импульсов совпадений , причем в качестве его начальной границы выдел ют импульс в некотором произвольном пакете импульсов совпадений, прин тым за нулевой, i а в качестве конечной границы вьодел ют аналогичный по пор дку импульс в т-м относительно нулевого йакете импульсов совпадений. Формируют второй мерный интервал ло шшульсам совпадений второй последовательности, . причем в качестве его начальной границы выдел ют заданный по пор дку импульс в некотором произвольном пакете импульсов совпадений, прин тым за нулевой, а в качестве- конечной границы вмдел ют аналогичный по пор дку импульс в т-м относительно нулевого пакете импульсов совпадений. Подсчитывают число Т периодов Т первой эталонной последовательности в первом мерном интервале. Подсчитывают число Т1 периодов ТJ второй эталонной последовательности во втором мерном интервале. Дл  импульсов совпадений первой последовательности пакетов импульсов совпадений определ ют временной интервал Т между передними (или задними) фронтами импульсов первой эталонной и исследуемой последовательностей, которые образуют импульс совпадений, вьщеленный в качестве начальной границы первого мерного интервалаjвременной интервал ДТ между передними (шш задними ) фронтами шшульсов первсА эталонной и исследуемой последовательностей , которые образуют импульс совпадений , следующий (или предшествую-: щий) непосредственно за импульсом, вьаделенным в качестве начальной границы первого мерного интервала временной интервал дТ между передними (или задними) фронтами импульсов первой эталонной и исследуемой последовательностей ,, которые образуют имлульс совпадений, выделенный в качестве конечной границы первого мерного интервала. Дл  Импульсов совпадений определ ют: временной интервал между передними (или задними) фронтами импульсов второй эталонной и исследуе|4ой последовательностей, которые образуют импульс совпадений, .выделенный в качестве начальной границы второго мерного интервала) временной интервал й1 между передними (или задними ) фронтами импульсов второй этвлонной и исследуемой последовательностей , которые образуют импульс сов падений, следующий (или предшествующий ) непосредственно за импульсом, вьщеленным в качестве начальной гран цы второго мерного интервала временной интервал лЧ между передними (или задними) фронтами импульсов вто рой эталонной и исследуемой последовательностей , которые образуют импульс совпадений выделенный в качест ве конечной границы второго мерного интервала. Определ ют разности интер валов 4T /4T2--4Ti/; , 4T //3T2-4TJ,/; 4Тз-4Т |. Неизвест ную частоту f определ ют с псймощью следукицего расчетного соотношени : Можно измерить непосредственно не интервалы д т:{ ,дТ ,4X3 , ,ДТ| ,4Т между фронтами импульсов сравниваемы последовательностей,а интервалы ut , д{;, At f ut, 4t, At, дополн ющие указанные до периода Т неизвестной частоты, т.е. интервалы между передними (или задними) фронтами соответствуннцих импульсов совпадений и ближайших с ним импульсов измер емой частоты: 4t Tv-4T ; ,-4T:;; ,J; , dt Tx-dT. При этом значени  &т , Т, сЛТ, сП, определ ющие поправки, запишутс в виде , t -dt; 4T /4t;-dt«/. Л У л. f лл 1-- ы 1 л / Указанные действи  позвол ют уменьшить динамический диапазон измерени  интервалов, что дает возможность с большей точностью получать значени  поправок. Устройство (фиг.2а,б) содержит формирователь 1 импульсов, элемент И генераторы 3 и 4 эталонных частот, измеритель 5 временного интервала, блок 6 выделени  первого импульса па кета, состо щий из регистра 7, счетч ка 8, блока 9 сравнени  кодов и ключ 10, коммутаторы 11 и 12, триггеры 13 17, ключи 18-20, счетчики 21-,23, дешифратор 24, регистры 25-28 сдвига, устройство 29 управлени  коммутатором , блок 30 вычислений. Устройство работает следующим образом . В исходном состо нии все счетчики и триггеры 14-17 обнулены, триггер 13 установлен в единичное состо ние, соотвеТствунлцее открытому состо нию ключа 18, ключи 19 и 20 закрыты, коммутатор 11 находитс  в состо нии, соответствующем прохождению через него импульсов генератора 3 эталонной частоты . На пербый вход элемента И 2 поступают импульсы, сформированные формирователем 1 из сигнала измер емой частоты (фиг.Зб). На второй вход элемента 2 поступают импульсы с генератора 3 в первом цикле измерени  и с генератора 4 во втором цикле (фиг.За). При этом на выходе элемента И 2 в первом цикле измерений формируетс  пер-: ва  последовательность пакетов имимпульсов совпадений (фиг.Зв). Блок 6 вьвдел ет первый импульс каждого пакета (фиг.Зг). Эти импульсы поступают на импульсные входы триггера 18 и счетчика 21. По первому импульсу первого пакета, прошедшему через открытый ключ 18, происходит установка триггера 14 в единичное состо ние (фиг.Зд), переброс триггера 16 в единичное состо5 ние (по переднему фронту , фиг.За) и триггера 13 в нулевое состо ние (по заднему фронту). При этом ключ 18 закрываетс , запреща  прохождение импульсов, а управл емые триггерами 14 и 16 ключи 20 и 19 открываютс  и счетчики 23 и 22 начинают подсчет импульсов, поступающих на импульсные входы через открытые ключи. Счетчик 22 осуществл ет подсчет импульсов эталонной частоты, счетчик 23 подсчитывает импульсы совпадений с выхода элементна И 2, а счетчик 21 подсчитывает первые импульсы пакетов совпадений. Измеритель 5 временного интервала работает в старт-стопном режиме, т.е. его запуск осуществл етс  по переднему фронту импульса на его первом входе, а останов - по переднему фронту импульса на его втором входе. По заднему фронту первого импульса совпадений первого пакета, поступившего на импульсный вход счетчика 23, последний устанавливаетс  в единичное состо ние. При этом с первого выхода дешифратора 24 на управл емый вход регистра 27 поступает управл ннцее напр жение (фИг.Зи). По заднему 1 фронту второго импульса совпадений первого пакета счетчик 23 установитс во второе состо ние. При этом на вто ром выходе дешифратора 24 по вл етс  управл ющее напр жение, а на первом выходе исчезает (фиг.З к,и). Сформированный описанным образом на первом выходе дешифратора 24 управл кнций им пульс своим задним фронтом осу&,ествл ет запись в регистр 27 измеренног измерителем 5 значени  временного интервала 41 , границы которого образованы передним фронтом первого импульса первого пакета первой после довательности пакетов импульсов совпадений и передним фронтом, следунще го непосредственно за ним, импульса измер емой частоты (фиг.З). Положительный перепад напр жени , возникающий ни втором выходе дешифратора 24 (фиг.Зк), поступает на счетные входы триггеров 14 и 17 и перебрасывает их: триггер 14 - в нулевое, а триггер 17 - в единичное состо ние (фиг.3д,к). При этом закрываетс  ключ 20, прекраща  дальнейшее поступ ление импульсов совпадений первого пакета на иьшульсный вход счетчика 23 (фиг.Зз). По третьему импульсу совпадений первого пакета, поступающего на установочный вход нул  триггера 17, происходит переброс последнего в нулевое состо ние. Таким образом , на управл ющем входе регистра 26 был сформирован импульс (фиг.Зк), по заднему фронту которого осуществл етс  запись в регистр 26 измеренного измерителем 5 значени  временного интервала 4t, границы которого образованы передним фронтом второго импульса совпадений первого пакета первой последовательности пакетов импульсов совпадений и передним фрон том следукмцего за ним импульса измер емой частоты (фиг.З). В дальнейшем счетчик .22 продолжает подсчет импуль сов эталонной частоты, поступак цих на его импульсный вход через открытый ключ 19, а счетчик 18 подсчитывает первые импульсы пакетов первой последовательности пакетов импульсов совпадений, вьщел емые блоком 6. Пос ле того, как счетчик 21 установитс  в заданное . т-е состо ние, осуществл емое по заднему фронту первого импульса т-го пакета первой последовательности пакетов импульсов совпадений , на его выходе по вл етс  уп068 равл ющее напр жение, которое поступает на установочный вход единицы триггера 13. При этом триггер 13 ус-, танавливаетс  в единичное состо ние, открьша  управл емый им ключ 18. (На фиг.З представлена диаграмма, соответствующа  заданному значению ). Первый импульс (т+1)-го пакета первой последовательности пакетов импульсов совпадений поступает через открытый ключ 18. на счетные входы триггеров 13 и 16 и установочный вход единицы триггера 14. По переднему фронту этого импульса происходит пе.реброс триггера 14 в единичное состо ние (фиг.Зд), а триггера 16 - в нулевое (фиг.Зе). При этом управл емый триггером 16 ключ 19 закрьшаетс , запреща  дальнейшее поступление импульсов генератора 3 иа импульсный вход счетчика 22, а управл е1Л 1й триггером 14 ключ 20 открываетс , пропуска  первый импульс («r+D-ro пакета первой последовательности пакетов импульсов совпадений на импульсный вход счетчика 23. По заднему фронту этого импульса счетчик 23устанавливаетс  в третье состо ние . При этом на третьем вьЬсоде деШ1«| ратора 24 по вл етс  управл нщее напр жение (фиг.3л). По заднему фронту второго импульса совпадений (пн+1 )-го пакета счетчик 23 устанавливаетс  в четвертое состо ние. При этом на четвертом выходе дешифратора 24по вл етс  управл ющее напр жение (фиг.3м), а на третьем выходе исчезает (фиг. 3л). По заднему фронту сформированного на третьем выходе дешифратора 24 импульса осуществл етс  запись в регистр 28 измеренного измерителем 5 значени  временного интервала ut, границы Которого образованы передним фронтом первого импульса (ш+1)-го пакета первой последовательности пакетов импульсов совпадений и передним фронтом, следующего непосредственно за ним, импульса измер емой частоты (фиг.З). Этим импульсом осуществл етс  запись подсчитанного счетчиком 22 числа импульсов эталонной частоты генератора 3 в интервале ме ду передними импульсами первого и (пн-О-го пакетов первой последовательности пакетов импульсов совпадений. По вившеес  на четвер- « том выходе дешифратора 24 управл ющее напр жение поступает на установочные входы нул  счетчиков 21-23, триггера 14 и счетный вход триггера 15. При этом происходит установка счетчиков 21-23 и триггера 14 в нулевое состо ние и переворот триггера 15 в единичное состо ние (фиг.Зж). По единичному состо нию триггера 15 на выход коммутатора 11 пропускаютс  импульсы эталонной частоты генератора 4. . С этого момента начинаетс  второй цикл измерени , аналогичный первому и отличающийс  от.него тем, что на выход коммутатора 11 поступают импульсы эталонной частоты генератора 4, а на выходе элемента И 2 формируетс  втора  последовательность пакетов импульсов совпадений (фиг. К концу второго цикла измерений в регистр 27 дополнительно заноситс  эначение временного интервала границы которого образованы передним фронтом первого импульса первого пакета второй последовательности пакетов импульсов совпадений и передним фронтом, следующего непосредственно за ним, импульса измер емой частоты (фиг.З). В регистр 26 дополнительно заноситс  значение временного интервала t, границы которого образованы передним фронтом второго импульса первого пакета второй последовательности пакетов импульсов совпадений и передним фронтом, следующего непос редственно за ним, импульса измер емой частоты (фиг.З). ,В регистр 28 дополнительно заноситс  эначение вре менного интервала Atj, границы которого образованы передним фронтом первого импульса (т+1)-го пакета вто рой последовательности пакетов импульсов совпадений и передним фронтом , следующего непосредственно за ним, импульса измер емой частоты (фиг.З). В регистр 25 дополнительно заноситс  число импульсов эталонной частоты генератора 4, подсчитанного в интервале между первыми и тульсами первого и (т+О-го пакетов второй последовательности пакетов импульсов совпадений. При по влении к концу . второго цикла на четвертом выходе дешифратора 24 управл ющего напр ;1кени  (фиг.3м) происхожит переброс триггера 15 в нулевое состо ние. По заднему фронту импульсов, сформированного на выходе триггера 15 (фиг.Зж) происходит запуск устройства 29 управлени  коммутатором, под действием управл ющих сигналов которого коммутатор 12 осуществл ет последовательное подключение своих информационных каналов к входу блока 30 вычислений. После занесени  информации с регистров 25-28 сдвига в блок 30, последний осуществл ет pgicчет неизвестной частоты f. Описанна  работа устройства из- мерени  частоты периодически повтор етс . Функционирование блока 6 выделени  первоЛ) импульса пакета осуществл етс  следующим образом. Счетчик 8 подсчитывает поступающие на его импульсный вход импульсы с генератора эталонной частоты между моментами прихода импульсов на управл ющие входы счетчика 8, регистра 7 и импульсный вход ключа 10 с выхода элемента И 2, после чего эта информаци  заноситс  в регистр 7. В момент прихода импульса на управл ющий вход счетчика 8, его состо ние фиксируетс . Блок 9 сравнени  кодов сравнивает код счетчика 8 и код регистра 7, в котором хранитс  результат предьщущего показани  счетчика. Если в этот момент времени код счетчика 8 больше кода регистра 7, то блок 9 открывает ключ 10 и пропускает импульс, поступакнций в этот момент на его импульсHi вход. Вследствие того, что интервалы между импульсами совпадений, вход щими в один пакет, равны периоду Igd) эталонной частоты, а между пакетами больше или равны 2Т(2Тд), через ключ 10 будут пропускатьс  только первые импульсы пакетов. За счет того, что в предлагаемом способе обеспечиваетс  возможность включени  в расчетное соотношение более точных значений Nj,, Nj,, характеризующих интервалы между границами отрезков совпадений, точность измерений предлагаемым способом повышаетс .

д е

Фиъ 3

и tj

4J- н tt utj

n

Claims (1)

1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ по авт.св. Ν’ 763807, о тли чающийся тем, что, с целью повышения точности измерения частоты, дополнительно определяют временные интервалы , дТ между передними (или задними) фронтами импульсов измеряемой и эталонной частот, образующих импульсы совпадений, выделенные в качестве начальных границ соответственно первого и второго мерных интервалов, временные интервалы дТ^ ат; между передними (или задними) фронтами импульсов измеряемой и эталонной частот, образующих импульсы совпадений, выделенные в качестве конечных границ соответственно первого и второго мерных интервалов, а также временные интервалы δΤ₂ , дТ₂ между передними (или задними) фронта ми импульсов измеряемой и эталонной частот, образующих импульсы совпадений, которые следуют непосредственно. за импульсами совпадений (или предшествуют импульсам совпадений), принятыми в качестве начальных гра- .

   ниц соответственно первого и второго мерных интервалов, и неизвестную частоту определяют по формуле

   Ν +сГТ'7аТ'' Ν' + сАТ'/дТ' от ' <>^т где Т¹ Т* - периоды следования импульсов соответственно первой и второй эталонных последовательностей;

   т¹ - число пакетов импульсов совпадений в первом мерном интервале;

   т - число пакетов импульсов совпадений во втором мерном интервале;

   Nот” число периодов первой эталонной последовательности в первом мерном интервале;.

   N - число периодов второй

   ОГО эталонной последовательности во втором мерном интервале-,

   Ат’«|ат;-лт;j δτ⁴«|δτ;-4τ;|·_} сгт'=дт^-ат‘; ί, «τγ=δΤ^-δτ.

   .... SU „„ 1166006

   1 1166006