SU1707562A1 - Цифровой частотомер - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  определени  частоты гармонических, сигналов с повышенными точностью и помехоустойчивостью.Целью Вход изобретени   вл етс .повышение точное - ти измерени  при малых отношени х сигнал - шум. Цифровой частотомер содержит формирующий блок 1, элемент 2 задержки , элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, элемент совпадени , счетчик 5 и- генератор 7 импульсов Введение дополнительных одинаковых (п-1) каналов , каждый из которых состоит из последовательно соединенных элемента 2 задержки , элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, элемента k совпадени  и счетчика f-, а также блока 6 управлени  и вычислени  позволило повысить точность измерени  частоты при отношении сигнал шум, близком к единице и менее, с у увеличением динамического диапазона измерений в сторону уменьшени  амплитуды входного сигнала, i ил о е

Description

IMrt. --

О

1

ел

ел

31

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано дл  определени  частоты гармонических сигналов с- повышенной точностью и помехоустойчивостью.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  при малых от- .ношени х сигнал - шум0

На фиг о 1 представлена структурна  схема цифрового частотомера; на фиг. 2 и 3 -. диаграммы, по сн ющие работу частотомера; на фиг„- 4 - алгоритм работы блока управлени  и вычислени 

Цифровой частотомер содержит фор

мирующий блок 1, вход которого  вл етс  входом частотомера, и п каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных элемента 2 задержки , элемрнта ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, элемента А совпадени  и счетчика 5, а также блок 6 управлени  и вычислени  и генератор 7 импульсов, выход которого объединен с вторыми входами формирующего блока t элементов 2 задержки , элементов Л совпадени  и син- хровходом блока 6„ Выход формирующего блока 1 объединен с вторыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 и петым входом элемента 2 задержки первого канала, при этом первый вход элемента .2 задержки каждого последующего канал подключаетс  к выходу элемента 2 задержки предыдущего каналал Третьи входы элементов совпадени  объединены с вторыми входами счетчиков 5 и управл ющим выходом блока 60 Выходы счетчиков 5 подключены к соответствующим п входам блока 6 управлени  и вы- числени , выход которого  вл етс  выходом частотомера.,

Цифровой частотомер работает следующим образом.

Входной усилитель-ограничитель фор

мирующего блока 1 преобразует входной сигнал в последовательность пр моугольных импульсов (фиг. 2а),фронты . которых далее с помощью триггера прив зываютс  к импульсам квантовани  генератора 7 импульсов,после чего они поступают на первый вход элемента 2 задержки первого канала0 С выхода элемента 2 запержки задержанные импульсы под готс  на вход второго кпна- ла, а также на первый вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 первого канала . (фиг.,26).. Сигнал на выходе элемента 2

задержки второго канала приведен на . фиг, 2в.

-Так как на вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3 поступает сигнал и с выхода формирующего блока 1, то на их выходах присутствуют импульсы (фиг„2г,д), длительность которых б; i.-N.-t0, где t0 - период следовани  Импульсов квантовани , N - число тактов частоты квантовани , на которое происходит задержка в одном элементе 2 задержки, i - номер канала„

В блоке 6 управлени  и вычислени  происходит формирование импульса Тиз

0

5

0

5 0

(фиг02и), который,-поступа  с управл ющего выхода блока 6, определ ет врем  измерени  цифрового частотомера. По фронту импульсов также происходит сброс счетчиков 5 всех каналов, а уровнем Лог0 V открываютс  элементы совпадени -и на счетчики 5 начинают поступать импульсы частоты квантовани  (фиго 2ж,э)„

За врем  измерени  Тадмза счетчики

) Т

импульсов,, Однако это выражение справедливо лишь, дл  больших отношений q сигнал - шум Известно, что дл  соотношений сигнал - шумр близких к единице и менее, зависимость числа импульсов , зарегистрированных счетчиками 5, имеет вид, представленный на фиг о 3, где Nff - число импульсов , квантовани  за интервал измере-

5 импульсов поступают N 2iN

HJIIJU . i f -

t«

в блоке б

Значение N0- управлени  и

5

0

По окончании измерительного интервала значени  Nj счетчиков 5 считываютс  в блок 60 Дл  определени  частоты можно, например, использовать метод линейной интерпол ции. С этой целью из массива значений Nj выбираютс  два результата N; и. N

М0 -. - Ne

Г4-1

так, чтобы N;. ,v,

где

1 6i i n - 1, тогда искома  частота определ етс  из выражени 

Но 2

а

Т b -,4

где коэффициенты а и b  вл ютс  шением системы уравнений

ре

a + bЈ

a

b

1Н

т.е.

:-ни,-н1,

fc л, си с

а - N;

л ,п;+, - -N; ,. - t-.+ c.

тогда

N

/;NO

4 (-у - а)

иг ii(

входом устройства, элемент задержки,-; элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,- элемент совпадени , а также счетчик и генератор импульсов, выход которого объединен с вторыми входами элемента совпадени , формирующего блока и элемента задержки, причем выход формирующего блока подключен к второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , выход элемента совпадени  подключен к входу

счетчика и дополнительно введены Блок 6 работает по алгоритму, при- ,5 блок управлени  и вычислени , выход веденному на фиг„ 4„ По окончании

импульса, определ ющего ТИ1М, в блоке 6 поочередно с помощью мультиплексора подключаютс  выходы счетчиков 5

которого  вл етс  выходом устройства, и л-1 каналов, каждый из которых состоит мз последовательно соединенных элемента задержки, элемента -МСКЛЮЧАЮ- всех п каналов и считываетс  информа- 20 щЕЕ 1Ш1 элемента совпадени  и счет- цил в  чейки пам ти, после чего производ тс  программна  обработка и опре- 1 деление частоты сигнала.

Частотомер по сравнению с известный позвол ет производить измерение 25 частоты с повышенной точностью, при отношени х сигнал - шум, близких к единице и-менее, при этсм увеличиваетс  динамический диапазон в сторону

чика, причем первый вход элемента задержки каждого канала подключён к выходу элемента задержки предыдущего канала, вторые входы которых объеди-, нены с выходом генератора импульсов, вторыми входами элементов совпадени  и синхровходом блока управлени  и вычислени , вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕП ИЛИ объединены с выходом

уменьшени  амплитуды входного сигнала ,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Цифровой частотомер,.содержащий последовательно соединенные форми1- рующий блок, вход которого  вл етс .

   входом устройства, элемент задержки,-;, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,- элемент совпадени , а также счетчик и генератор импульсов, выход которого объединен с вторыми входами элемента совпадени , формирующего блока и элемента задержки, причем выход формирующего блока подключен к второму входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , выход элемента совпадени  подключен к входу

   которого  вл етс  выходом устройства, и л-1 каналов, каждый из которых состоит мз последовательно соединенных элемента задержки, элемента -МСКЛЮЧАЮ- щЕЕ 1Ш1 элемента совпадени  и счет-

   чика, причем первый вход элемента задержки каждого канала подключён к выходу элемента задержки предыдущего канала, вторые входы которых объеди-, нены с выходом генератора импульсов, вторыми входами элементов совпадени  и синхровходом блока управлени  и вычислени , вторые входы элементов ИС

   КЛЮЧАЮЩЕП ИЛИ объединены с выходом

   формирующего блока, управл ющий ьы- ход блока управлени  и вычислени  объединен с третьими входами элементов совпадени  и вторыми.входами счетчиков , выхолы которых соединены с соответствующими входами блока управ- лени  и вычислени .

   .

   it

   ill

   ill

   Г

   N,

   a

   2

   т..

   L

   гЛ.

   (7 Кйнец ) ФиеЛ

   (J Начало ) Т