Способ измерения частоты импульсных сигналов и устройство для его осуществления

(71) Центральнро гидрометеорстроения Госкотеорологии и кды(53) 621317(0 35 К.Ал ченк трук ског СССРпри Бюл.ев, ЕТ.Мил е конлогнч ксеев орское бю- приборопо гидромеодной сре-те тр(54) СПОНИХ СИГНОСУЩЕСТВ (57) 1.пульсных подсчете время ипадает с СОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСАЛОВ И УСТРОЙСТВОЛЕНИЯСпособ измерениясигналов, основачисла полных пемерення, начало кначалом периода частоты имнный наиодов заоторого сизмеряемо овТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССР ЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ частоты, и учете дробной части периода, формировании вспомогательной частоты, пропорциональной числу полных периодов, квантовании текущего времени после очередного импульса измеряемой частоты, аннулировании результата квантования, если. момент окончания периода измеряемой частоты наступает раньше момента окончания времени измерения, и повторении квантования с учетом нового значения числа полных периодов до тех пор, пока момент окончания времени измерения не наступит раньше момента окончания периода измеряемой частоты, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, частоту квантования Формируют суммированием вспомогательной частоты, пропорциональной числу полных периоцов, с вспомогательной частотой, пропорциональной количеству импульсов суммарной частоты за текущее время после окончания очередного импульса измеряемой частоты,1043570 2." Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее два эле- . мента И, первые входы которых подключены к входной шине времени измерения, счетчик периодов измеряемой частоты, вход которого подключен че- рез первый элемент И к входной шине измеряемой частоты, а выход подключен к управляющим входам первого двоичного Умножителя,и счетчик"дроб" ной части периода измеряемой частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены два делителя с постоянными коэффициентами деления, второй двоичный умножитель, дополнительный счетчик, сумматор и элементИзобретение относится к электроиз мерительной технике и может быть использовано при цифровом измерении частоты импульсных сигналов.Известен цифровой способ измерения частоты следования импульсов, ос нованный на подсчете числа импульсов измеряембй частоты в течение эталонного интервала времени и подсчете числа импульсов умноженной частоты в течение промежутка времени между 10 последним зарегистрированным импульсом измеряемой частоты и концом эталонного интервала времени 1). Недостатком такого способа является невысокая точность измерениячастоты; обусловленная тем, что завремя измерения частота входного сиг;нала может изменять,я, а дробнаячасть периода будет заполняться час" 2 Ототой, которая прямо пропорциональна частоте в начале эталонного интервала времени,Известен способ измерения частоты импульсных сигналов, основанный. на подсчете числа полных периодов за время измерения, начало которого совпадает с началом. периода.из-. меряемой .частоты,и.учете дробной части периода,в котором формируют.вспомогательную частоту, пропорциональную целому числу периодов измеряемой частоты, и заполняют этой частотой текущее время после очередного импульса измеряемой частоты, аннулируют результат заполнения, если момент 35 окончания периода измеряемой частоты наступает раньше момента окончания времени измерения, и повторяют операцию заполнения с учетом нового значения числа полных периодов до тех 40 пор, пока момент окончания времени .измерения не наступит раньше момента задержки, выход которого подключенк первому входу сумматора, а вход.соединен с выходом второго двоичногоумножителя, счетный вход которогосоединен через первый делитель с постоянным коэффициентом деления, ссчетным входом первого двоичного умножителя, а управляющие входы соединены с выходами дополнительного счетчика, вход которого подключен черезвторой делитель с постоянным коэффициентом деления к входу счетчикадробной части периода измеряемой частоты и выходу сумматора, второй входкоторого соединен с выходом двоичного умножителя. 3окончания периода измеряемой частоты 21Недостатком известного способа и устройства, его реализующего, является невысокая точность измерения, обусловленная тем, что дробная часть периода заполняется частотой, пропорциональной числу полных периодов плюс единица.Целью изобретения является повышение точности измерения частоты им- пульсных сигналов.Для достижения поставленной цели согласно способу измерения частоты импульсных сигналов, основанному на подсчете числа полных периодов за время измерения, начало которого сов падает с началом периода измеряемой частоты, и учете дробной части периода, Формировании вспомогательной частоты, пропорциональной числу полных периодов, квантовании текущего времени после очередного импульса измеряемой частоты, аннулировании результата квантования, если момент окончания периода измеряемой частоты наступает раньше момента окончания времени измерения, и повторении квантования с учетом нового значения числа полных периодов до тех пор, пока моментокончания времени измерения не наступит раньше момента окончания периода измеряемой частоты, частоту квантования формируют суммированием вспомогательной частоты, пропорциональной числу полных периодов, с вспомогательной частотой, пропорциональной количеству импульсов суммар- ной частоты за текущее время после окончания очередного импульса измеряемой частоты. В устройство для реализации способа, содержащее два элемента И, первые входы. которых подключены к входной шине времени измерения, счетчик периодов измеряемой частоты, подключенный через первый элемент И к нходной шине измеряемой частоты, а выход подключен к управляющим входам перво" го двоичного умножителя, и счетчик дробной части периода измеряемой частоты, введены дна делителя с постоянными коэффициентами деления, второй двоичный умножитель, дополнительный счетчик, сумматор и элемент задержки, 10 выход которого подключен к первому входу сумматора, а нходс. - к выходу второго двоичного умножителя, счетный вход которого соединен через пер. вый делитель с постоянным коэффициен. 15с том деления, с счетным входом первого двоичного умножителя, а управляю" щие входы соединены с выходами дополнительного счетчика, подключенного входом через второй делитель с постоО янным коэффициентом деления к входу счетчика дробной части периода измеряемой частоты и выходу сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого двоичного умножителя,На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.Устройство содержит элементы И 1 и 2, делители 3 и 4 с постоянными ,коэффициентами деления, счетчик 5 периодов измеряемой частоты, двоичные умножители 6 и 7, дополнительный счетчик 8, сумматор 9, элемент 10 задержки и счетчик 11 дробной части периода измеряемой частоты, входную 35 шину 12 измеряемой частоты, входную шину 13 времени измерения, входную шину 14 опорной частоты.Устройство, реализующее способ измерения частоты импульсных сигна О лон, работает следующим образом.Для нормальной работы необходимо, чтобы начало нремени измерения было синхронизировано с импульсами измеряемой частоты. В исходном состоянии 45 делители 3 и 4 с постоянными коэффициентами деления, счетчик 5 периодон, и счетчик 11 дробной части периода измеряемой частоты обнулены, и дополнительном счетчике 8 записана единица. С каждым импульсом входной частоты, поступившим за время измерения, делитель 4 с постоянным коэффициентом деления, дополнительный счетчик 8 и счетчик 11 дробной части периода измеряемой частоты устанавлинаются н исходное состояние. После поступления на шину 13 сигнала Тц элементы И 1 и 2 открываются и начинают пропускать импульсы измеряемой часто ты Р с шины 12 и импульсы опорной 60 частоты Го с шины 14. Подсчет числа полных периодов завремя измерения Т осуществляетсяс помощью счетчика 5 периодов, в ко тором к концу времени измерения записано количество импульсов Б .М= Елфгде Е 1 - целая часть выражения вскобках.Формирование вспомогательной частоты Г , пропорциональной числу полных периодов, осуществляется с помощью двоичного умножителя бнГ:Го 4 ъгде Г - опорная частотаА - емкость счетчика 5 периодов.Формирование вспомогательной час- фтоты Г, пропорциональной количест"ну импульсов суммарной частоты Г,осуществляется с помощью двоичногоумножителя 7,о "8з2 Вгде К - коэффициент деления делите"5ля Э с постоянным коэффициентом 1И - код в дополнительном счетчике 8;В - емкость дополнительного"8 Енгде Н, - число импульсов, прошедшеечерез сумматор 9 н счетчик11 дробной части периода завремя после окончания очередного импульса измеряемойчастоты;К - коэффициент деления делите 4ля 4 с постоянным коэффициентом.Суммированиевспомогательных частот осуществляется с помощью сумматора 9Го 8Г=Г Г =Г -- . -фа квПоскольку частоты Г 1 и Гд синхронизированы с опорной частотой Ро возможны случаи, когда импульсы частот Г и Г совпадают но времени и в счетчик 11 дробной части периода может записаться всего один импульс вместо двух, Для исключения совпадения импульсов Г и Г предназначвн элемент задержки 10, который задерживает импульсы Г с выхода двоичного умножителя 7 на время, необходимое для записи импульса частоты Г в счетчик 11 дробности части пе-, риода. К концу времени измерения в,Заказ 7332/48 Тираж 710 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРФпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП фПатентф., г,ужгород, ул.Проектная, 4 счетчике 11 дробной части периода будет -одсчитан код М,н, уточнякиций результат измерения частоты импульс. ных сигналов.До тех бор,пока на делитель 4 спостоянным коэффициентом деления не поступит количество импульсов равное К 4, дополнительный счетчик 8 сох. раняет свое исходное состояние, код на его выходах соответствует единице.Ивобретение обеспечивает повышение точности измерения. Если в иэвестном максимальная погрешность из" мерения равна 0,25 д-Т, то в предлагаемом техническом решении максимальная погрешность равна 025 ф Т гт.е. в и раз меньше. Предлагаемый способ и устройство, его реализукщее, позволяют либо повысить точность измерения (прн заданных ,РР), либо расширить диапазон нэмерейия отипхвах (при заданных Р, 8 ), либо уменьшить Го (при заданныхГ;аа