Способ измерения частоты и периода гармонического сигнала и устройство для его осуществления

Союз Советскии Социалистических Республик(1) М ( 3 С 01 В 23/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Львовский ордена Ленина политехнический институт(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ И ПЕРИОДА ГАРМОНИЧЕСКОГО СИГ 1 ИЛР, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИзобретение относится к злектроизмерительной и вычислительной технике и может быть использовано для измерения частоты и периода электрических сигналов.5Известны способы измерения частоты и периода электрических сигналов, основанные на одновременном счете импульсов образцовой и неизвестной частот, и устройства, содержащие генера тор образцовой частоты, счетчики импульсов с ключами на входах, схемы совпадения, собирания и блок управления И,Известные способы и устройства не 15 позволяют производить измерения с высоким быстродействием на широком диапазоне частот.Наиболее близким по своей технической сущности и назначению к пред лагаемому являются способ и устройство измерения, периода гармонического сигнала, в котором с приходом импульса неизвестной частоты производят одновременный счет импульсов обраэцо вой и неиэйестной частот, и после достижения подсчитываекюм числом импульсов образцовой частоты заданного значения, достижения времени измерения величины, равной целому числу ЗО периодов неизвестной частоты, кратному основанию принятой системы счисления, прекращают счет импульсов обоих частот и по величине заФиксированного числа импульсов образцовой частоты определяют численное значение, а по величине числа импульсов неизвестной частоты - порядок результата измерения.Устройство для реализации известного способа содержит два счетчика импульсов с дешифраторами кодов, блок управления, генератор образцовой частоты, входной формирователь, триггеры, схемы совпадения, вычислитель 12.Однако вследствие избыточности времени измерения, обусловленной необходимостью обеспечения кратности заФиксированного числа импульсов неизвестной частоты основанию системы сч;.сления, известные способы и устройство не позволяют производить измерения с максимальным быстродействием. Верхний диапазон измерения ограничен величиной образцовой частоты.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, диапазона и увеличение быстродействия измерения.Поставленная цель достигается тем, что в способе измерения частоты и пе 788018риода гармонического сигнала, основанном на одновременном счете чисел импульсов образцовой и неизвестной Гастот и в сравГГении подсчитываемого числа импульсов образцовой частоты с заданным числом, с ним сравнивают также подсчитываемое число импульсов неиз - вестной частоты и при сравнении одного из чисел обеих частот с заданным числом с приходом очередного импульса другой частоты прекращают счет импульсов обеих частот и по величине заФиксированных чисел вычисляют конечный результат измерения.В устройство для осуществления способа, содержащее процессор, два счетчика импульсов с дешифраторами кодов, генератор образцовой частоты, выход которого через первьй элемент И соединен со счетным входом первого счетчика, входной формирователь, выход которого через второй элемент И соединен со счетным входом второго счетчика и первым входом третьего элемента И, первый триггер, Установочный вход которого соединен с выходом третьего элемента И, прямой выход - с управляющими входами первого и второго элементов И, инверсный выход - с УГ:равляющим входом процессора, второй триггер, четвертый, пятый и шестой элементы И, причем выход дешиФратора первого счетчика соединен со входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход - с установочным входом второго триггера, выходы деширатора второго счетчика соединены с входами шестого элемента И, управляющий выход процессора соединен со вторым входом третьего элемента И, дополнительно введены триггер, установочный вход которого соединен с выходом шестого элемента И, элемент И, первый вход которого соединен с выходом дополнительного триггера, элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами четвертого и дополнительного элементов И, а выход со сбросовым входом первого триггера, ПРИЧЕМ ИНОРМсаЦГГОННЫЕ ВХОДЫ ПРОЦЕССО- ра соединены с выходами первого и второго счетчиков, выход первого элемента И соединен со вторым входом дополнительного элемента И, выход второго элемента И соединен с вторыми входами четвертого и шестого элементов И, а выход второго триггера подключен к первому входу четвертого элемента И.На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации способа измерения частоты и периода гармонического сигнала. С приходом первого импульса неиз - вестной частоты начинают одновременно считать синхронизированные импуль сы образцовой и неизвестной частот, При сравнении подсчитываемого числаимГульсов одной из час значением по приходу и .:стоы:рекраГ 1 аГт с Ге ОбОИХ Чаотот. КОГГЕЧГсЫИ мерения частотыи;Ги ределяют из соот ГГ,.;:,:.:ГГ 5 тот с заданным мпуль; а дру Ой т Г Г,Г,т ьс св р е 3 у л ь ." а т и з - ПЕрИСдс Т К ОП ГЯ, иЧяГ - ; ТО ГГ Х где Т - значение Образц.;в"и частоты;МЛ - за:иксГГРОваГГио Гис;Го и 11 ОПусяЬСОВ 001 саЗЦОГИЙ ЧаототЫМ- Зас)ГГКСИРО ВИНОЕ ЧИСЛО ИМПУЛЬсОВ неизвесиОй частоты.ВреГля измерения в предлагаемомспособе всегда равно целому .ис.у пе 15 риодсв меньшей часто".ы, а заГГ,иксированное число импульсов бо,"Гьшей частоты М всегда больше или равно заданноГлу значенио 1138, вследствие чего мак -симальная погре,ость кватованиярО не будет превышать заданнойдвах задУстройство для реализации способасодержит процессор 1, с Гетчики 2 и 3импульсов, дешис 1 раторГ 4 и 5 кодов,элементы И 6-1, элемент ИЛИ 13, триггеры 14-16, генератор 17 образцовойчастоты, входной формирователь 18.Устройство работает следующим Образом.После поступления на вход элемента И 11 разрешающего потенциала с выхода процессора ", первый импульс неизвестной частоты, поступившии с выхода Г)ормирователя 18 через элементИ 11 на вход триГгера 15, устанавливает последний в един,;Гное состояние,Единичный потенциал на выходе триггера 15 открывает элементы И 7 и 8 изапускает генератор 17 образцовой4 О частоты. Счетчики 2 и 3 начинают подсчитывать соответственно числа импульсон образцовой и неизвестной частот, поступаюГГГГе на их входы с выходов элементов 7 и 8.,ц При достижении, например, числомв счетчике 2 значения (й 3 -1), установленного в обоих дешГГГГраторах 4и 5, на выходе дешиаратора 4 появитсясоответствующий сигнал. Седующий50импульс появившийся на выходе элемента И, проходит на вход счетчика 2и через элемент И 6 устанавливает вединичное состояние триггер 14, Появившийся после этого на выходе элемента И 8 импульс неизвестной (меньшей)Гчастоты поступает на вход счетчика 3и через элемеГ)т И 10 и элемент ИЛИ 13устанавливает в единичное состояниетриггер 15, который закрывает элементы И 7 и В и подает сигнал окончанияЯ счета на вхоц процессора 1. По этомусигналу процессор 1 отсчитывает зафиксированные числа со счетчиков 2 и3 и вычисляет измерения,Если большей окажется неизвестнаяд частота, то после появления соответ 788018ствующего сигнала на выходе дешифратора 5 и установления в единичное .состояние триггера 16, счет импульсов прекращается с появлением на выходе элемента И 17 импульса образцовой частоты, который через элемент И 12 и элемент ИЛИ 13 устанавливает в нулевое состояние триггер 15,Использование предлагаемого способа измерения частоты и периода гармонического сигнала обеспечивает ряд преимуществ.10Одновременное сравнивание подсчитываемых чисел образцовой и неизвестной частот с заданным значением и прекращение счета по достижению числом импульсов большей частоты заданного позволяет увеличить верхний предел измерения в и раз, равное разрядности счетчиков.Отсутствие избыточного времени измерения позволяет достигнуть максимального быстродействия при сохранении заданной точности измерения.Формула изобретения1. Способ измерения частоты и пери-р ода гармонического сигнала, основанна одновременном счете чисел импульсов образцовой и неизвестной частот и в сравнении подсчитываемого числа импульсов образцовой частоты с заданным числом, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, диапазона и увеличения быстродействия измерения, с заданным числом сравнивают также подсчитываемое число импуль сов неизвестной частоты и при сравнении одного из чисел обеих частот с заданным числом с приходом очередного импульса другой частоты прекращают счет импульсов обеих частот и по ве- щ личине зафиксированных чисел опреде. ляют конечный результат измерения.2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее процессор, два счетчика импульсов с дешифраторами кодов, генератор образцовой часто ты, выход которого через первый элемент И соединен со счетным входом первого счетчика, входной Формирователь, выход которого через второйэлемент И соединен со счетным входомвторого счетчика и первым входом третьего элемента И, первый триггер, установочный вход которого соединен свыходом третьего элемента И, прямойвыход - с управляющими входами первого и второго элементов И; инверсныйвыход - с управляющим входом процессора, второй триггер, четвертый, пятый и шестой элементы И, выход дешифратора первого счетчика соединен совходом пятого элемента И, второйвход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход - с установочным входом второго триггера, выходы дешифратора второго счетчика соединены с входами шестого элементаИ, управляющий выход процессора соединен со вторым входом третьего элемента И, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функци-ональных возможностей, диапазона иувеличения быстродействия измерения,в него дополнительно введены триггер,установочный вход которого соединенс выходом шестого элемента И, элемент И, первый вход которого соединенс выходом дополнительного триггера,элемент ИЛИ, входы которого соединеныс выходами четвертого и дополнительного элементов И, а выход со сбросовым входом первого триггера, причеминформационные входы процессора соединены с выходами первого и второгосчетчиков, выход первого элемента Исоединен со вторым входом дополнительного элемента И, выход второго элемента И соединен со вторыми входами четвертого и шестого элементов И, а выход второго триггера подключен к первому входу четвертого элемента И.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Кирианаки Н. В. и Дубыкевич В.Б.Методы и устройства цифрового измерения низких и инфранизких частот.Львов, 1975, с. 32-37.2. Патент США 9 3553728,кл. С 01 й 23/02, 1971.788018 Редак Составитель В. Новоселовач Техред М.Рейвес Корректор С. Шекм р М. Закаэ 8344/ Пат ктная,ужгород, у филиал Тираж 1019 ВНИИПИ Государств по делам иэобр113035, Москва, Ж-З Подлисноенного комитета СССРтений и открытийРауюская наб., д. 4/5