Способ измерения частоты следования импульсов

(22) Заявлено,020876 (21) 2392366/18-21 с присоединением заявки М 6 01 Н 23/02 Государственный комитет по делам изобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 0502.80. Бюллетень Мо 5 Дата опубликования описания 0502.80(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ СЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСОВ/Изобретение относится к областиизмерения электрических величин иможет быть использовано при разработке быстродействующих преобразователей частоты следования импульсов вцифровой код для измерительных систем с частотным представлением первичных сигналов,Известен способ измерения частотыследования импульсов, при которомподсчитывают числа целых периодовизмеряемой частоты, попавших в ин"тервал измерения, и определяют величины дробных частей периодов,прилегающих к началу и к концу. интер вала измерения, а значение измеряемойчастоты вычисляют по формуле Е К 1 Х = -т -Щгде Б - число целых периодов винтервале измерения; Ьн 1 М - величины дробных частейпериодов; 25Тц - интервал измерения 1).наиболее.близким техническим решением к данному изобретению является способ измерения частоты следования импульсов, при котором в каждом из 3 соприкасающихся интервалов измерения Тц подсчитывают число целых периодов й и определяют величину дробной частная периода, прилегающей к началу каждого интервала измерения, а значение измеряемой частоты на 1-м интервале измерения вычисляют по формуле (2)+Н +-й,ТцНедостатком известных способов является наличие методической погрешности усреднения при измерении изменяющейся во времени частоты. В известных способах величина дробной части периода вычисляется, как отношение измеренных длительностей соот"/ ветствующей дробной части периода и всего периодаи 1 +1к нгде 1 к, и 1 - длительность дробныхчастей периода, прилегающие слева и справак началу интервалаизмерения.При изменении частоты в окрестности начала интервала измерения дейст- Ь" вигельная" величина дробной части отличается от вычисленной по формуле, Что и приводит к погрешности усреднения.Целью изобретения является повы "шение точности измерения иэменяюшейся частоты следования импульсов.Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения частоты следования импульсов, основанном на подсчете числа целых периодов и определении длительностей дробных частей периодов измеряемой частоты, пойавших в интервал иэмерения, дополнительно измеряют длктельность последнего целого периода в каждом интервале измерения, а величины дробйрх частейпериодов определяют по соотношениющ к)- н" н - кИ н где Ьн( - величина дробной части периода в 1-ом интервале измерения; - длительность дробной части периода, следующая после начала 1-го интеРвала измерения; ., - длительность дробной части.периода, предшествуюшего началу 1-го интерва-. ла измерения; Т)- длительность последнего целого периода в (1-1)-м интервале измерения. На фиг. 1 и 2 представлены временные диаграммы, поясняюшие сущность способа измерЕния частоты следования импульсов; на фиг. 3 - изображена структурная электрическая. схема устройствареалиэуюшего способа; на фиг. 4 - временная диаграмма его работы.Устройство для ввода частотных сигналов в память ЭЦВМ (фиг,3) вйполнено на логических элементах и. содержит триггеры 1,2 - управляюшие работой всего устройства, элементы И 3-7, генератор импульсов высокой частоты (импульсов ) 8, используемых при измерении интеРвалов времени Т к1 н счетчик 9 для измерения Т и к, счетчик 10 числа целыхпериодов Н, регистр памяти 11 длязапоминания содержимого счетчика 9(длительности Т), счетчик 12 дляизмерения СН, элемент ИЛИ 13, эле-менты задержки 14-16, блок считывания 17 в память ЭЦВМ, входная шина 18, по которой поступают импульсы, определяющие соприкасающиеся интервалы измерения Т (импульсы Е), ивходная шина 19 частотного сигнала (импульсы Йс),В измерительных системах с частотным представлением первичных сигналов наиболее широкое распространение получили линейные частОтноимпульсные модуляторы первичного исследуемого сигнала х(1) . Два соседних импульса, генерируемых линейныммодулятором, отсекают постоянныеплощади Яо, ограниченные осью времени и сигналом х (фиг.2) . При измерении частоты линейного модуляторана интервале времени Тц наиболее информативным результатом измерениябудет такой, при котором полученноезначение частоты, усредненное на интбрвйле То, будет пропорциональносреднему значению сигнала х наэтом интервале. Из фиг.2 видно, чтоуказанная плошадь равна величинеРазделив Йоследнее выражение наЯТ получим формулу для точнОгОзначения частоты,пропорциональногосреднему значению сигнала х(О на20 интервале Тц1 но н( оОСледовательно, дробные части пед 5 риодов ЬН должны быть найдены, какотношение соответствуюших плоШадейнН боПри известном способе измеренияЗ 0 Они находятся, как соотношение временных интерваловфд Нк нВ случае изменяюшегося сигналах(1) величинаЬН не равна величинеЬнчто приводит к погрешностиусреднения,Покажем, что дополнительное измерение длительности периода Т 4 (фиг.1,40 2) и вычисление величины дробной,части периода по формуле, как этопринято в настояшем изобретенииустраняет погрешность усреднения.Для систем с частотной модуляцией выполняется неравенство:.где Ти - период наиболее высокочастотной полезной составляюшей, спектра модулируюшегосигнала х(С.),Поэтому с достаточной для практики точностью сигналх(1) в пределахинтервала Т 1 к 1 н можно считать линейно-изменяюшимся55 М(С)У+б 1 )где х - значение сигнала х (1), соответствуюшее середине интервала Т;а - скорость изменения сигнала60 х(Т),С учетом гредыдушей формулыфкя= 2 )к,Т- х ( +на %,5 где х - значение входного сигналаПосле простых преобразований найдем истинную величину дробной части периода Ьщ в 1-м интервале измерения/Следовательно, дробная часть, как этопринято в настоящем изобретении, определяется как отношение плошадей, чем устраняется погрешность усреднения, в результате повышается точность измерения изменяюшейся частоты следования импульсов.Длительность Т, 1, и Си измеряются в устройстве методом счета импульсов Г высокочастотного генератора за соответствующие промежутки времени.В исходном состоянии устройства триггеры 1 н 2 установлены в 0 ф, С выхода Я триггера 1 при этом подается .разрешение на элементы 4, 5 и б. Импульсы йЬ от генератора 8, поступают через элемент 5 на вход счетчика 9. При подаче на входные шины 18 и 19 импульсов йц и Ед (фиг.4 а,б), импульсы йс через элемент 4 поступают на вход счетчика 10. Кроме того, ка)кдый импульс Ес, поступая через элемент б, на вход за" писи, регистра памяти 11, организует считывание информации со счетчика 9 в регистр памяти (фиг,4 в). Проходя далее через элемент 14 и элемент ИЛИ 13 на установочный вход счетчика 9, импульс хе, устанавливает его в 0 (фиг. 4 г). Вре- зультате каждый импульс вызывает перепись информации о длительности закончившегося периодаизмеряемой частоты в регистр памяти 11, обнуле- ние счетчика 9 и повторный счет импульсон Е 6 счетчиком 9. С приходом первого импульса Ец по шине 18 триг-. гера 1 и 2 устанавлйваются в 1 (фиг. 4 д,е), чем снимается разрешение с элементов 4 (конец счета Б), 5 (конец измерения 1) и б (запреще,ние переписи информации со счетчика 9 в регистр памяти 11). одновременно подается разрешение с выхода 0 триггера 2 на элемент 7, через который импульсы Кб поступают на вход счетчика 12 (начало измерения 1 н). С выхода Я триггера 1 подается .раз- решение на элемент 3. Первый После импульса й, импульс й устанавливает триггер 2 н 0, чем снимается разрешение с элемента 7 (конец измерения 1 и). Этот же импульс, Проходя через элемент 3 на считываюший вход блока 17, организует переписьинформации со счетчиков 9, 10, 12 ирегистра памяти 11 н ячейку памятиЭЦВМ) (фиг. 4 ж), затем через элемент задержки 15 обнуляет счетчики10. и 12 и через элемент ИЛИ 13 -счетчик 9 (фиг. 4 з) . Импульс Гс,поступает также через элемент задержки 16 на один из входов триггера 1и устанавливает его в 0. Далеепроизводится счет Й, измерение Т ив следующем интервале измерения,и так далее.Таким образом, в каждую ячейку памяти ЭЦВМ записывается информацияо величинах И, Ц, 1Сии (кодчастоты) . После ввода частотногосигнала в ЭЦВМ выполняется обработка полученного массива кодов - вычисление значений Ью и дискретныхзначений измеряемой частоты.Использование настояшего изобре тения позволяет сушественно повыситьточность измерений в системах с частотным представлением динамическихсигналов. Повышение точности определения величин дробных частей пе- Я риодов соответственно увеличиваетточность измерения частоты следования импульсов. 45 Формула и зобрет ения Способ измерения частоты следования импульсов, основанный на подсчете числа целых периодов и определении длительностей дробных частей периодов измеряемой частоты, попавших в интервал измерения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьиаения точности измерения изменяющейся частоты, дополнительно измеряют длительность последнего целого периода в каждом интервале измерения, а величины дробных частей периодов определяются по соотношению Щ4 И .(ф+-(;.ф,.+ид н С;,+1- в ели чипериод измере где А дробной частии 1-м интервалеЯр Изобретение оказывается такжеЗО эФфективным в случае предварительной записи частотных сигналов совместно с сигналом Ки на магнитнуюленту. Известно, что запись и воспроизведение сопровождаются колебаниями скорости магнитной ленты, вызываюшими паразитную частотную модуляцию при прохождении сигнала черезтракт магнитной записи. Данный способ измерения сушественно уменьшаетпогрешности усреднения и более эф- фО фективно подавляет. паразитную частотную модуляцию, вызванную нестабильностью движения магнитной ленты.714302 Заказ 9278/41 19 ПодписноеЦНИИП 7 ираж г Ф- длительность дробной части периода, следующаяпосле качала 1-го интервала измерения 1 ,"- длительность дробной части периода, предшествующего началу 1-го интер,вала измерения; Т 1-1 - длительность последнегоцелого периода в О)-минтервалеизмерения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Каса-.кина А.С. Счетно-импульсные методы измерения частоты преобразованных неэлектрических сигналов. Приборостроение, 19 б 4, Ф 8, с. 3.2, Авторское свидетельство СССР 940 б 1 б 9, кл. С 01 В 23/10, 1973 (прототип)У Филиай ППП Патентг. Ужгород ул. Проектная