SU883779A1 - Способ дл измерени частоты и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике.

Известен способ измерения средней частоты, заключающийся в том, что формируют опорную последовательность импульсов, период следования которой равен эталонному временному интервалу, подсчитывают число импульсов измеряемой частотной последовательности за время каждого эталонного интервала и фиксируют числовой эквивалент предыдущего измерения входной частоты на время измерения в текущем эталонном интервале [1].

Недостатком способа является большая погрешность измерения быстроизменяющихся сигналов.

Наиболее близким по технической сущности является способ измерения частоты, заключающийся в том, что формируют последовательность импульсов, сдвинутую по фазе относительно входной последовательности на эталонный временной интервал и непрерывно подсчитывают чисйо импульсов разности входной и сдвинутой последовательностей импульсов.

Устройство, реализующее способ, содержит реверсивный счетчик, регистр сдвига, блок сдвига совпадающих импульсов и генератор опорной частоты, причем входная клемма устройства подключена к первому входу блока сдвн5 га совпадающих импульсов и к информационному входу регистра сдвига, выход которого подключен ко второму входу блока сдвига совпадающих импульсов, третий вход которого соединен со сдвиговым входом регистра сдвига и подключен к выходу генератора опорной частоты [2J.

Однако этот способ и устройство для его реализации имеют ограниченную точность преобразования в цифровой эквивалент входной • функции из-эа наличия динамической погрешности осреднения.

Целью изобретения является уменьшение динамической погрешности осреднения.

Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения частоты, заключающемся в формировании последовательности импульсов, сдвинутой по фазе относительно входной последовательности импульсов на эталонный временной интервал, и в непрерывном подсчете числа импульсов разности входной и сдвинутой последовательностей, формируют вторую дополнительную последовательность импульсов с частотой, равной алгебраической сумме частот входной и половине j разности входной и сдвинутой последовательностей импульсов, подсчитывают число импульсов дополнительной последовательности импульсов за время, равное эталонному сдвигу по фазе, а затем полученное число импульсов непрерывно to корректируют числом импульсов разности входной и сдвинутой последовательностей импульсов с учетом знака приращения входной частоты.

I

Поставленная цель достигается также тем, · что в устройство для измерения частоты, содержащее реверсивный счетчик, регистр сдвига, блок сдвига совпадающих импульсов и генератор опорной частоты, выход которого подключен к сдвиговому входу регистра сдвига¹ ₂₀ и первому' входу блока сдвига совпадающих импульсов, второй вход которого подключен к входной клемме устройства, а третий вход к выходу регистра сдвига, информационный вход которого подключен к входной клемме устройства, введены два блока вычитания импуль^ ’сов, второй блок сдвига совпадающих импульсов, три триггера, формирователь эталонного временного интервала, пять элементов И, четыре элемента ИЛИ и элемент задержки, причем выходы первого блока совпадения импульсов подключены к первому 'и второму входам первого .· блока вычитания импульсов, информационный выход которого подключен к первому входу первого элемента И и к счетному, входу первого триггера, выход которого подключен к перкому входу второго блока сдвига совпадающих импульсов, второй вход которого соединен с входной клеммой устройства, третий вход подключен к выходу генератора опорной частоты, а два выхода подключены к двум входам второго блока вычитания импульсов и соответственно первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого под-,⁴³ ключей к выходу третьего элемента И, первый вход которого подключен к выходу второго блока вычитания импульсов, выход второго элемента ИЛИ подключей к первому входу четвертого элемента И, выход которого подключен 5® к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу первого элемента И, соединенного вторым входом с первым входом пятого элемента И и едиричным выходом второго триггера, соответству- 53 ющий вход которого подключен к выходу формирователя эталонного временного интервала, соединенного своим входом со вторым входом четвертого элемента И и нулевым выходом вто рого триггера, соответствующий вход которого соединен через элемент задержки с первым входом четвертого элемента ИЛИ, пусковой клеммой устройства и сбросовым входом реверсивного счетчика, счетный вход которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, а знаковые входы ’’Сложение” и ’’Вычитание” подключены соответственно к единичному и нулевому выходам третьего триггера знака, единичный вход которого подключен к выходу четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен со вторым входом второго элемента И и подключен ко второму выходу первого блока вычитания импульсов, третий выход которого подключен ко второму входу третьего элемента И и второму входу пятого элемента И, выход которого подключен к нулевому входу третьего триггера знака.

На фиг. 1 изображен временной график, поясняющий способ для измерения частоты; на фиг. 2 — блок-схема устройства, реализующего этот способ.

Сущность способа заключается в следующем. Получают последовательность импульсов с частотой f_x(t—Т), сдвинутую по фазе на величину φ = Т эталонного интервала времени относительно входной последовательности импульсов с частотой f _χ (t).

После пуска в течение времени Т имеется только входная последовательность импульсов f_x(t). Через время Т формируется вторая последовательность импульсов ίχ(ί-Τ), сдвинутая по фазе на величину Т относительно входной. Для компенсации динамической погрешности осреднения в предлагаемом способе сначала формируют последовательность импульсов с частотой

W ΔΐχΜ = f_X(t) - f_x(t-T), равной текущему приращению. частоты входной последовательности импульсов относительно сдвинутой. Затем формируют дополнительную последовательность импульсов с частотой равной алгебраической сумме входной частоты и половины разности входной и сдвинутой последовательностей импульсов. Подсчитывают число импульсов второй дополнительной после, довательности за время эталонного временного интервала Т, за который образуется числовой эквивалент постоянной части выходного кода Ν_ΧΓ)=]]&=>Т ί(t)i ° -- kJ Mt . W

Как видим, числовой эквивалент постоянной части выходного кода компенсируют числом им883779 пульсов, пропорциональным половине приращения входной частоты за время Т, т.е. устраняют динамическую погрешность осреднения. И только затем полученный числовой эквивалент постоянной части Νχ (Т) непрерывно корректируют s числом импульсов первой дополнительной последовательности импульсов с учетом знака приращения входной частоты.

Процесс формирования выходного числового эквивалента в предложенном способе иллюстри- Ю рует кривая С (фиг. 1). За время Т изменение числового эквивалента постоянной части показано величиной N^^(t), которая в момент окончания эталонного временного интервала достигает величины N^(t), скомпенсированной по 15 сравнению с известным способом величиной АМх(Т) . .

—--) пропорциональной половине приращения входной частоты за время Т. Затем выходной числовой эквивалент (t) изменяется ²⁹ в соответствии с изменением входной частоты.

Устройство содержит реверсивный счетчик 1, регистр 2 сдвига, блоки 3 и 4 вычитания импульсов, блоки 5 и б сдвига совпадающих импульсов, генератор 7 опорной частоты, тригге- ²⁵ ры 8—10, формирователь 11 эталонного временного интервала, элементы И 12-16, элементы ИЛИ 17—20 и элемент 21 задержки, входные клеммы 22 и 23.

Устройство работает следующим образом. 50 С клеммы 22 устройства преобразуемая последовательность импульсов с частотой f_x (t) поступает на вторые входы импульсов и на информационный вход регистра 2 сдвига. Регистр 2 сдвига выполняет роль цифровой ли- 35 нии задержки поступающей на его информационный вход последовательности импульсов. Каждый импульс последовательности 1/ (t), поступающий на информационный вход регистра 2, сдвигается импульсами опорной частоты f₀, поступающи- 49 ми на сдвигающий вход регистра 2 с выхода генератора 7. На выходе регистра 2 последовательность импульсов ίχ (ΐ) появляется с задержкой, равной Т = Np-1₀, где N _р - емкость регистра' 2 сдвига; t₀ - период следования им- _4J пульсов генератора 7. Входная и задержанная последовательности импульсов поступают на входы блока 5, который обеспечивает сдвиг совпа-’ дающих во времени импульсов, необходимый для нормальной. работы блока 3 вычитания им- ₃θ пульсов. Блок 5 сдвига совпадающих импульсов может быть построен на принципе синхронизации сдвинутыми на полпериода импульсами генератора 7 импульсов, поступающих на входы блока 5 последовательностей и может быть выполнен, например, из триггера, одновибратора, элементов И и НЕ. С выходов блока 5 на входы блока 3 вычитания импульсов поступают входная ίχ (t) и задержанная' ίφ (t—Т) после довательности импульсов. На выходе блока 3 образуется модуль непрерывной разности импульсов входных последовательностей. Блок 3 вычитания импульсов может быть выполнен, например, из триггера с раздельными входами, выходы которого подключены к элементам И, вторые входы которых соединены с входами триггера. В зависимости от знака приращения входной частоты на.выходах блока 3 формируется сигнал Sing Af_x(t). Импульсы с выхода блока 3 делятся на два в триггере 8 со счетным входом, с выхода которого на вход блока 6 сдвига совпадающих импульсов поступают импульсы с частотой · В ^блоке 6 импульсы входной частоты f *(t) и импульсы последовательности, следующие с частотой f₂, синхронизируются импульсами генератора 7 и сдвигаются на полпериода частоты f₀. С выходов блока 6 импульсы этих последовательнос тей поступают на входы элементов ИЛИ 17 и блока 4 вычитания импульсов. В элементе ИЛИ 17 импульсы этих последовательностей суммируются и на выходе его образуется последовательность импульсов с частотой

В блоке 4 импульсы этих последовательностей вычитаются и на выходе блока 4 образуется последовательность импульсов с частотой

Δίχ (t) г

В зависимости от знака приращения входной часТЬты Sing Δΐ_χ(τ) сигналом с выходов блока 3 открывается элемент И 12 или И 13 и соответствующая последовательность импульсов с частотой f₃ или f₄ через элемент ИЛИ 18 поступает на вход элемента И 15, открытого на время Т, после пуска сигналом с выхода триггера 10 управления. Импульсы с выхода элемента И 15 через элемент ИЛИ 19 поступают на счетный вход реверсивного счетчика 1. По сигналу ’’Пуск”, поступающему на вход устройства, обнуляется реверсивный счетчик 1, через элемент ИЛИ 20 триггер 9 знака устанавливается в единичное положение, а счетчик 1 — в режим ’’Сложение”. Через время, необходимое для окончания установки счетчика 1 в нулевое положение, пусковой сигнал через элемент 21 задержки поступает на нулевой вход триггера управления, сигналом с соответствующего выхода которого открывается элемент И 15, через который импульсы с выхода элемента ИЛИ 18 поступают через элемент ИЛИ 19 на счетный вход счетчика 1, где они суммируются. Через, время Т на выходах разрядов счетчика 1 образуется код Ν_χ(ΐ) постоянной части числового эквивалента входной частоты. Благодаря тому.

Ί что числовой эквивалент постоянной части выходного кода скомпенсирован числом импульсов, пропорциональным половине приращения входной частоты за время Т, уменьшается динамическая погрешность преобразования. Передним фронтом сигнала с выхода триггера 10 запускается формирователь И эталонного временного интервала, на выходе которого формируется импульс через время t = Т, которым триггер 10 устанавливается в единично^ положение. При этом сигналом с выхода триггера 10 открывается элемент И 14, через который на счетный вход счетчика 1 начинают поступать импульсы с частотой fi, и полученное значение числового эквивалента постоянной части Νχ(Τ) в счетчике 1 непрерывно корректируется в зависимости от приращения входной частоты. Числово1й эквивалентна выходе счетчика 1 будет меняться. Направление изменения числа импульсов в счетчике 1 будет устанавливаться в зависимости от знака текущего приращения входной частоты с помощью сигналов с выходов блока 3, устанавливающих триггер 9 знака в соответствующее положение, меняющее направление счета в счетчике 1.

Благодаря совокупности новых операций данного способа и соответственно введенным блокам и связям между ними данного устройства по сравнению с известными техническими решениями уменьшается динамическая погрешность осреднения, что позволяет повысить точность измерения частоты следования импульсов для широкого класса функций изменения входного сигнала во времени.

Claims (1)

1. Новицкий П. В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л., Энерги , 1970, с. 341.

2, Кирнанаки Н. В., Гайдучок Р. М. Цифровые измерени  частотно-временных параметров сигналов. Львов, Высша  илсола, 1978, с. 93 (прототип).