Способ измерения отношения частот двух сигналов и устройство для его осуществления

(22) Заявлено 19,03.80 (21) 2894935/18-21с присоединением заявки РЙ -по делан изобретений н еткрытнй(71) Заявитель ьвовский ордена Ленина политехнический(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОШЕНИЯ ЧАСТО ДВУХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ стот, сигал Изобретение относится к электроизмеритель.й и вычислительной технике и может быть использовано для измерения отношения а также частоты и периода электрчиески н ов.Известны способы измерения частоты и периода электрических сигналов, основанные на одновременном счете импульсов образцовой и неизвестной частот, и устройства, содержащие генератор образцовой частоты, счетчики импульсов с ключами на входах, схемы совпадештя; собирания и блок управления 1.Однако вследствие избыточности времени измерения, обусловленной необходимостью обеспечения кратности зафиксированного числа импульсов неизвестной частоты основанию системысчисления, известные способ и устройства не позволяют производить измерения с максимальным быстродействием. Верхютй диапазон измерения ограничен величиной образцовой частоты, что не всегда удовлетворяет требованиям пргк 20 тических измерений.Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению являются способ измерения частот и периода гармонического сигнала и устройство для его осуществления 2 т.В указанном способе с приходом импульса неизвестной частоты начинают одновременный счет чисел импульсов обеих частот, сравнивают подсчитываемые числа обеих частот с заданным числом, при сравнении одного из чисел с задан. ным с приходом очередного импульса другой частоты прекращают счет импульсов обеих частот и по величине зафиксированных чисел определяют конечный результат измерения. Устройство для осуществления способа содер. жит два счетчика импульсов с дешифраторами кодов, генератор образцовой частоты и логические элементы,Однако указанный способ измерения частоты и периода не позволяет использовать несинхро. низируемые высокостабильные генераторы образцовой частоты различного номинала, так как в этом случае нельзя обеспечить равенство времени измерения целому числу периодов меньшей частоты. Известный способ и устройство для его осуществления не позволяет произво8837 дить измерение величины отношения двух час.тот,Целью изобретения )являются расширение фун.кциональных возможностей и улучшение метрологических характеристик, 5Поставленная цель достигается тем, что вспособе измерения отношения частот двух сиг.налов, основанном на одновременном счете чисел импульсов обеих частот, сравнении подсчи.тываемых чисел с заданным числом, прекраще. 10нии счета импульсов обеих частот при сравнении одного из чисел с заданным числом и определении конечного результата по величине за.фиксированных чисел, после окончания первогосчета импульсов с приходом очередного импуль.са частоты, число ранее подсчитанных импульсов которой не достигло заданного числа, начинают повторный счет чисел импульсов обеихчастот, сравнивают подсчитываемое число им.пульсов другой частоты с вторым заданным 26числом, прн сравнении этих чисел с приходомочередного импульса первой частоты прекращают повторный счет импульсов обеих частот ино величине зафиксированных чисел повторно.го счета определяют конечный результат измеренин.Кроме того, в устройстве для осуществления указанного способа, содержащем два счетчика импульсов, процессор, четыре элемента И,элемент ИЛИ и три триггера, в котором выходы зопервого и второго триггеров соединень с первыми входами первого и второго элементов И,выходы первого и второго элементов И подклю.чсны соответственно к первому и второму вхо.дам элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ соеди.35нен со счетным входоМ третьего триггера, прямой выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, инверсный выход подключен к управляющему входупроцессора, шина данных процессора соединена40с информационными входами первого и второ.го счетчиков, счетные входы которых соединены соответственно с выходами третьего и четвер.того элементов И, вторые входы первого и вто.рого триггеров соединены соответственно с вы45ходами первого и второго элементов И, вторыевходы первого и второго элементов И соединены. соответственно с вторыми входами третьегои четвертого элементов .И, первые входы первого и второго триггеров и третий вход элемента ИЛИ соединены с соответствующими управ 50ляющими выходами процессора, сигнальные выходы первого и второго счетчиков соединеныс вторым и третьим управляющими входамипроцессора, управляющие входы счетчиков со.единены с управляющей шиной процессора.С приходом импульса начала измерения начи.нают одновременно считать импульсы обеих частот. В процессе счета подсчитываемые числа им. 7 б 4 пульсов обеих частот непрерывно сравнивают с первым заданным числом йз,4. При сравне. нии одного из чисел с заданным числом прекращают счет импульсов обеих частот,С приходом очередного импульса меньшей частоты 1 число ранее подсчитанных импульсов которой не достигло числа Иэ начинают повторный счет импульсов обеих частот и в процессе счета непрерывно сравнивают подсчитываемое число импульсов друтой (большей) час. тоты 1 с вторым заданным числом М При сравнении этих чисел с приходом о:ред. ного импульса первой (меньшей) частоты пре. кращают повторный счет импульсов обеих час. тот, Конечный, результат измерения определяют из соотношения где М, - зафиксированное при повторном сче.те число импульсов первой частоты; И 2зафиксированное при повторном счете числоимпульсов второй частоты,На чертеже представлено устройство для осу.ществления способа,Устройство содержит процессор 1, счетчики2 и 3 импульсов, элементы И 4 - 7, элементИЛИ 8 и триггеры 9 - 11, входы 12 и 13,Устройство работает следующим образом.Перед началом измерения процессор 1 устанавливает в исходное состояние все элементыустройства, в счетчики 2 и 3 заносит обратныйкод Б,первого заданного числа, С началомизмерения сигнал с управляющего выхода про. цессора 1 через элемент ИЛИ 8 устанавливаетв единичное состояние триггер 11, разрешающийпотенциал с прямого выхода которого откры. вает элементы И б и 7, Счетчики 2 и 3 начина. ют подсчитывать числа импульсов измеряемыхчатсот Х, и 12, поступающие на их счетные вхо. ды через элементы И б и 7, суммируя их счислами ГЙ, . При переполнении одного изсчетчиков, сигнал с его выхода поступает наопределенный управляющий вход процессора 1,который через элемент 8 устанавливает в нуле. вое состояние триггер 11, Пусть в результате первого счета импульсов обеих частот оказалось,что большей является частота 1 импульсы ко. торой поступают на вход 13 устройства изме.рения, В этом случае процессор 1 заносит всчетчик 2 обратный код Й 1 второго заданного числа, устанавливает в едийичное состояниетриггер 9 и в нулевое состояние остальные элементы схемы, Первый импульс меньшей частотыФ поступивший после этого на вход 12, че. рез элементы 4 и 8 устанавливает в единичноесостояние триггер 11 и сбрасывает в нулевое состояние триггер 9. Разрешающий потенциалс прямого выхода триггера 11 открывает элементы И 6 и 7 и счетчики 2 и 3 начинают подсчитывать последующие импульсы обеих частот.При переполнении счетчика 2, сигнал с еговыхода поступает на второй управляющий входпроцессора 1, после чего последний устанавливает в единичное состояние триггер 9, После.дующий импульс частоты 1, устанавливает внулевое состояние триггеры 9 и 11, прекращаятем самым счет импульсов обеих частот. Сиг.нал с инверсного выхода триггера 11 поступа.ет на первый управляющий вход процессора 1,сообщая об окончании измерения. Процессор 1считывает числа, зафиксированные в счетчиках2 и 3, и определяет конечный результат измерения из соотношения%, М,81306+81где Й, - число, зафиксированное в счет.чике 3;,И, - число, зафиксированное в счетчике 2.Если большей окажется частота 1 то про.цессор 1 занесет Йов счетчик 3, а счет импульсов обеих частот будет произведен на протяжении целого числа периодов частоты 1.Первое заданное число И 4определяетчисло периодов большей частоты, на протяже.нии которых производят сравнивание частоти Ф 2. Второе заданное число К определя.ется заданной точностью измеренияйьа,4=фЪадПри подключении к одному из входов измерителя источника образцовой частоты 1 о предлагаемые способ и устройство позволяют такжеизмерять частоту 1 и период Тэлектричес.ких сигналов. При этом- о х, "ЬЬадоХ+Х=1м 1 ЪаА+чо Ьо Ихгде Й Х - число зафиксированных импульсовнеизвестной частоты;И - число зафиксированных импульсовОобразцовой частоты,Предварительное сравнение частот позволяет автоматизировать выбор оптимального значения образцовой частоты, а также обеспечить кратность времени измерения целому числу периодов меньшей частоты, что необходимо для обеспечения режима заданной точности.Формула изобретения1. Способ измерения отношения частот двухсигйалов, основанный на одновременном счетечисел импульсов обеих частот, сравнении подсчи. тываемых чисел с заданным числом, прекраще.нин счета импульсов обеих частот при сравне.нии одного из чисел с заданным числом и опре.делении конечного результата по величине за.фиксированных чисел, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения функциональныхвозможностей и улучшения метрологических ха.рактеристик, после окончания первого счета импульсов с приходом очередного импульса часто-16 ты, число ранее подсчитанных импульсов которой не достигло заданного числа, начинают по вторный счет чисел импульсов обеих частот,сравнивают подсчитываемое число импульсовдругой частоты с вторым заданным числом иО прн сравнении этих чисел с приходом очередного импульса первой частоты прекращают повторный счет импульсов обеих частот и по величине зафиксированных.чисел повторного счетаопределяют конечный результат измерения,эе 2. Устройство для осуществления способа пои. 1, содержащее два счетчика импульсов, про.цессор, четыре элемента И, элемент ИЛИ и тритриггера, в котором выходы первого и второготриггеров соединены с первыми входами перво.2 з го и второго элементов И, выходы первого ивторого элементов И подключены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ,выход элемента ИЛИ соединен со счетным входом третьего триггера, прямой выход которогосоединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, инверсный выход подключенк управляющему входу процессора, шина данных процессора соединена с информационнымивходами первого и второго счетчиков, счетныевходы которых соединены соответственно с выходами третьего и четвертого элементов И, о т.л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей иулучшения метрологических. характеристик, вто 4 Е рые входы первого и второго триггеров соединены соответственно с выходами первого и вто.рого элементов И, вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно свторыми входами третьего и четвертого элементов И, первые входы первого и второго триггеров и третий вход элемента ИЛИ соединеныс соответствующими управляющими выходамипроцессора, сигнальные выходы первого и вто.рого счетчиков соединены с вторым и третьимуправляющими входами процессора, управля.ющие входы счетчиков соединены с,управляющейшиной процессора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Кирианакц Н. В., Дудышевич В. Б. Мето.ды и устройства цифрового измерения низких,Ыи инфранизких частот, Львов, 1975.2. Авторское свидетельство СССР по заявкеР 2715031; кл, 6 01 В 23/02.883776 В, Новоселосталош ставител хред И. актор О. Половк оррек. Швыдкая Подписное удар ве . ко та СРделам изобретений и открытий5, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проеки Заказ 10217/67 Тираж 735 ВНИИПИ Гос ст нного мите СС