Способ измерения частоты электрических колебаний

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) (11) 1) 4 С 01 К 23/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН(53) 621.317,7(088 В 17В. Лотьпп СССР 982,ЗЛЕ к элекеренияаний. Я етение обретеОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельств В 953585, кл. С 01 В. 23/02,54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ57) Изобретение относитсяронно-счетным способам измастоты электрических колебяется дополнительным изобравт. св. 11 953585. Цель и ния - повышение точности измерениячастоты - достигается путем уменьшения возможности ошибки, возникающейза счет выбросов и скачков фазовойошибки значения измеряемой частоты.Устройство, реализующее способ, содержит входную шину 1, шину 2 "Начало работы", формирователь 3 импульсов, элементы И 4-14, умножитель 15частоты, элементы НЕ 16-18, счетчикиимпульсов 19-21, триггеры 22-26, шину 2 эталонной часуоты, шину 27 эталонной частоты, шину 28 "Конец измерений". Предложенный способ позволя"ет измерять частоту электрических колебаний с высокой точностью, исключая при этом фазовую ошибку, 3 ил.130898 2триггеры 22-26, шину 27 импульсов эталонной частоты, шину 28 "Конец измерений". 20 35 40 50 55 1Изобретение относится к электронно-счетным способам измерения частоты электрических колебаний и является усовершенствованием основного изобретения по авт, св, У 953585.Цель изобретения - повышение точности измерения частоты путем уменьшения возможности ошибки, возникающей за счет выбросов и скачков фазовой ошибки значения измеряемой частоты.Способ измерения частоты электрических колебаний состоит в том, что предварительно фиксируют длительность полупериода измеряемой частоты, формируют последовательность импульсов, частота которой в целое число раз К больше частоты, соответствующей ранее зафиксированной длительности полупериода, подсчитывают импульсы сформированной последовательности и в случае совпадения К-го импульса этой последовательности с окончанием текущего полупериода измеряемой частоты измеряют частоту сформированной последовательности импульсов; причем значение измеряемой частоты находят делением на число 2 К результата измерения частоты сформированной последовательности импульсов, а в случае несовпадения К-го импульса с окончанием текущего полупериода повторяют последовательно все предварительные операции до совпадения. При этом измерение частоты сформированной последовательности импульсов основано на накоплении периодов эталонной частоты и формировании временного интервала измерения частоты, равного сумме двух других интервалов эталонного и дополнительного, первый из которых равен целому числу периодов эталонной частоты, а дополнительный интервал формируется от конца эталонного. интервала времени до начала периода эталонной частоты, следующего непосредственно за ближайшим после конца эталонного интервала началом периода сформированной последовательности импульсов. На фиг.1 дано устройство, реализующее способ; .на фиг.2 и 3 - временные диаграммы его работы.Устройство содержит входную шину 1, шину 2 "Начало работы", формирователь 3 импульсов, элементы И 4-14, умножитель 15 частоты, элементы НЕ 16-18, счетчики 19-21 импульсов,Входная шина 1 соединена с входом формирователя 3 импульсов, выход ко- торого соединен с первым входом элемента И 4, выход которого соединен с входами умножителя 15 частоты, элемента НЕ 16, первым входом элемента И 7 и входом "Сброс" счетчика 19, выходы которого через соединительные шины или через элементы НЕ 17 (соединение производится таким образом, чтобы при накоплении в счетчике необходимого количества импульсов, равного К, на входах следующего элемента И 6 присутствовали единичные потенциалы с выходов счетчика) соединены с входами элемента И 6. Выход умножителя 15 частоты соединен с первым входом элемента И 5, второй вход которого соединен с выходом элемента НЕ 16, и вторым входом элемента И 7,выход которого соединен с Б-входомтриггера 23, прямой выход которогосоединен с первым входом элементаИ 8, а инверсный - с вторым входомэлемента И 4. Выход элемента И 5 соединен с вторым входом элемента И 8, счетным входом счетчика 19 и К-входом триггера 22, Б-вход которого соединен с выходом элемента И 6, а выход - с третьим входом элемента И 7,Выход элемента И 8 соединен с первыми входами элементов И 9, 1 О и 14,вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера 24 и прямым выходом триггера 26 соответственно. Выход элемента И 9 соединен с Б-входомтриггера 25, прямой выход которогосоединен с первым входом элементаИ 11,выход которого соединен с К-входом триггера 26, Б-вход которого соединен с выходом элемента И 10, а прямой выход - с первым входом элемента И 12, выход которого соединен с вторым входом элемента И 11 и счетным входом счетчика 20. Выходы счетчика20 через соединительные шины или через элемент НЕ 18 соединены с входами элемента И 13, выход которого соединен с Б-входом триггера 24. Второй вход элемента И 12 соединен с шиной27 импульсов эталонной частоты, а ин"версный выход триггера 26 соединен сшиной 28 "Конец измерений", выходэлемента И 14 соединен со счетным3 13089 входом счетчика 21. Входы "Сброс" счетчиков 20 и 21, К-входы триггеров 23-25 соединены с шиной "Начало рабоПредлагаемый способ в устройстве осуществляется следующим образом.Формирователь 3 импульсов формирует из электрических колебаний, поступающих по входной шине 1 (фиг.2 а), последовательность импульсов, соот ветствующих пересечениям электричес-. кими колебаниями нулевого уровня (фиг.2 б), которые поступают на вход элемента И 4, закрытого нулевым потенциалом с инверсного выхода тригге ра 23. С началом работы устройства импульс по шине 2 "Начало работы" обнуляет счетчики 20 и 21 и устанавливает в нулевое состояние триггеры 23-25, Единичный потенциал с инверс ного выхода триггера 23 открывает элемент И 4 и импульсы с формирователя 3 импульсов через элемент И 4 поступают на вход умножителя 15 частоты. Импульсы частотой 2 ЕК (фиг.2 в), где К - коэффициент умножения умножителя 15 частоты, поступают через элемент И 5 (фиг.2 г), открытый единичным потенциалом, на счетный вход счетчика 19, который считает число импульсов 30 за полупериод электрического колебания, что соответствует времени между импульсами с выхода формирователя 3 импульсов. Через каждый полупериод счетчик 19 обнуляется очередным им пульсом с выхода элемента И 4. Если к моменту прихода очередного импульса с выхода элемента И 4 в счетчике 19 накопится число импульсов, равное К, то на выходе элемента И 6 40 (фиг.2 д) за счет определенного соединения его входов с выходами счетчика 19 посредством соединительных шин и элементов НЕ 17 появится единичный потенциал, который перебросит триг гер 22 в единичное состояние (фиг.2 е), единичный потенциал с прямого выхода которого подготовит к открытию элемент И 7.50Если к моменту прихода очередного импульса с выхода элемента И 4 на вход счетчика 19 поступит К-й импульс с выхода умножителя 15 частоты, то он перебросит триггер 22 в нулевое состояние, нулевой потенциал с прямого выхода которого закроет элементИ 7. В случае, если за предыдущий или за текущий полупериоды электри 18 4ческих колебаний изменения фазы не произойдет, то импульс с выхода элемента И 4, совпадет с К-м импульсом для данного полупериода с выхода умножителя 15 частоты и (К)-м импуль- сом с выхода триггера 22 на элементе И 1 и единичный потенциал с его выхода установит в единичное состояние триггер 23 (фиг.2 ж), единичный потенциал с прямого выхода откроет элемент И 8, а нулевой потенциал с инверсного выхода триггера 23 прекратит доступ импульсов с выхода формирователя 3 импульсов на вход умножителя 15 частоты, что обеспечит на его выходе стабильную частоту импульсов, равную 2 ГК, которая через открытый элемент И 8 (фиг.2) поступит для измерения на входы элементов И 9, 1 О и 14. Первый импульс через открытый элемент И 1 О поступит на Я-вход триггера 26, установит его в единичное состояние и тем самым откроет элементы И 12 и 14. После этого на счетные входы счетчиков 20 и 21 через открытые элементы И 12 и 14 начинают проходить импульсы эталонной частоты Г и измеряемой частоты 2 ЕК соответственно. Таким образом, начинает формироваться эталонный интервал с , При накоплении в счетчике 20 определенного числа импульсов эталонной частоты И на выходе элемента И 13 появится единичный потенциал, что достигается за счет определенного соединения выходов счетчика 20 с помощью соединительньгх шин или элементов НЕ 18 с выходами элемента И 13, при котором при записи в счетчике 20 М числа импульсов на входах элемента И 13 присутствуют единичные потенциалы. Единичный потенциал с выхода элемента И 13 перебросит триггер 24 в единичное состояние, элемент И 9 откроется, а элемент И 1 О закроется, После окончания эталонного интервала счетчик 20 продолжает считать импульсы эталонной частоты, так как элемент И 12 продолжает оставаться открытым. Это означает, что начинает формироваться дополнительньгй интервал измерения д . Очередной импульс, соответствующий началу ближайшего после конца эталонного интервала периода сформированной последовательности импульсов, установит триггер 25 в единичное состояние и откроет элемент И 11. Бли1308918 Я Еь2 У К 5жайший после этого момента импульс эталонной частоты через открытый элемент И 12 проходит на счетный вход счетчика 20 и через открытый элемент И 11 на К-вход триггера 26, который устанавливается в нулевое состояние, закрывает. элементы И 12 и 14, прекращает доступ импульсов на счетчики 20 и 21 и формирует сигнал по шине 28 "Конец измерений".В случае, если за предыдущие или текущие полупериоды электрических колебаний происходит изменение фазы, то совпадение сигналов на элементе И 7 не происходит (фиг.3) и устройство начинает анализ следующего полунериода электрических колебаний, до момента отсутствия фазовой ошибки. Совпадение или несовпадение импульсов на элементе И 7 позволяет однозначно судить о постоянстве фазы наисследуемых интервалах времени, т,е. об отсутствии фазовой ошибки, так как число импульсов за полупериоды электрических колебаний на выходе умножителя 15 частоты равно К только в том случае, если изменения фазы за анализируемый или предыдущий полупериоды не произойдет, при этом совпадение импульсов с выходов умножителя 15 частоты и элемента И 4 на элементе И 7 также необходимо, так как это устраняет ошибку, которая могла бы возникнуть из-за дискретности заполнения счетчика 19.Частота Г определяется по формуле где Б - число импульсов сформированной последовательности импульсов, записанных всчетчике 21;М - число импульсов эталоннойчастоты, записанных в счет чике 20;К - коэффициент умножения умножителя 15 частоты.Предлагаемый способ, по сравнениюс известным, позволяет измерять час тоту электрических колебаний с высокой точностью, исключая фазовую сшиб"ку вФормула изобретения 15Способ измерения частоты электри"ческих колебаний по авт,св. Ф 953585,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности измерений, 20 предварительно фиксируют длительностьполупериода измеряемой частоты, формируют последовательность импульсов,частота которой в постоянное целоечисло раз К больше частоты, соответствующей ранее зафиксированной длительности полупериода, подсчитываютимпульсы сформированной последовательности и в случае совпадения К-гоимпульса этой последовательности с 30 окончанием текущего полупериода измеряемой частоты измеряют частотусформированной последовательностиимпульсов, причем значение измеряемой частоты находят делением на чис ло 2 К результата измерения частотысформированной последовательностиимпульсов, а в случае несовпаденияК-го импульса с окончанием текущегополупериода повторяют последователь но все предварительные операции досовпадения.1308918 г Составитель Н.ФедоровРедактор Л.Гратилло . Техред А.Кравчук Корректор Л.Пилипе Закаэ 1793/ н оиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 731 ВНИИПИ Государств по делам иэобр 113035, Москва, Жнного комитений и о35, Рауюс Подлета СССРрытийя наб., д