Устройство для измерения частоты сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 11 а С 01 К 23/10 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СССР 977. ЧАСТОизмерииспаигнаЦель ти -ты утав очн я па са ношению отсчетх. На чертеже2 и 13. блок 815, элемент 12тактовых имсоседних канал показаны ключи, триггеры 1 О жки, генератор ов. 4 ил,плотчастотьтакж пам и14 ма э аде пуль стра ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЭ 11 ЕРЕНИТЫ СИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к тельной технике и может быть эовано для измерения частоты лов в анализирующей аппаратур изобретения - повышение точна достигается эа счет иэмерени ности вероятности мгновенной одного сигнала и нахожденимума этого распределения. В ЯО 1506373 А 1 стве за время измерительного интервала, формируемого Формирователем 16,импульсы входного формирователя 1подсчитываются счетчиками 4 в ш параллельных каналах после прохожденияселекторов 3 импульсов, По окончанииизмерительного интервала с помощьюкоммутатора 5, регистра сдвига 11,сумматора 6, блока деления 7 чиселпроизводится нахождение координатымаксимума распределения. Погрешностьизмерения значительно меньше полосы анала, поскольку значение координаИзобретение относится к измерительной технике и может быть исполь;, зовано для измерения частоты сигналов в приемно-анализирующей аппаратуре.5Цель изобретения - повышение точности измерения.Сущность изобретения заключается в том, что измеряется плотность вероятности мгновенной частоты входного сигнала и находится координата максимума (мода) этого распределения при гармоническом и импульсном сигналах или координаты нескольких максимумов при полимодальном распределении (многопозиционный сигнал). Моды соответствуют частотным позициям сигнала (в частцости при ЧТ - бимодальное распределение).Погрешность измерения значитель но меньше полосы канала, поскольку значение моды уточняется по соотношению отсчетов в соседних каналах.На фиг.1 представлена функциональная.схема устройства для измерения 25 частоты сигналов; на фиг-.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.3 - вероятности попадания мгновенной частоты сигнала в соседние каналы в зависимости от положения частоты сигнала внутри канала; на фиг.4 - график значений отсчетов К в каналах при ЧТ-сигнале с частотами Ги ГУстройство для измерения частоты 35 сигналов содержит формирователь 1 импульсов, выход которого через -ключ 2 соединен с входами ш параллельных каналов, каждый из которых . состоит из последовательно соединен ных селектора. 3 импульсов и счетчика 4, разрядные выходы которых подключены к соответствувяцему входу ш-входового коммутатора 5, две группы выходов которого соединены с вхо дами сумматора 6. Выход сумматора 6 соединен с первым входом блока 7 деления чисел, второй вход которого объединен с вторым входом сумматора 6. Выход блока 7 деления чисел соединен с первым входом элемента 8 памяти, второй вход которого объединен с управляющим входом коммутатора 5 и подключен к выходу счетчика 9. Выход одного из младших разрядов каждого канального счетчика 4 через триггеры 10 подключен к соотЬветствующим информационным входам регистра 11 сдвига, выход которогочерез элемент 12 задержки соединен свходом записи элемента 8 памяти, атактовый вхоц соединен с тактовымвходом счетчика 9 и с выходом ключа 13, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора 14 тактовых импульсов, а управляющий вход -с выходом триггера 15. Первый выходформирователя 16 временного интервала подключен к управляющему входуключа 2, первому входу триггера 15и входу выбора режима регистра 11сдвига. Второй вход триггера 15 соединен с выходом старшего разрядасчетчика 9, Второй выход формирователя 16 временного интервала подключен к входу предварительной установки регистра 11 сдвига,На фпг,2 представлены эпюры следующих напряжений: а ; на выходеключа 2; б - на первом выходе формирователя 16 временного интервала;в - на выходе триггера 15; г - навыходе ключа 13; д - число на выходе счетчика 9,На фиг.3 приведены вероятностиР, Р и Р мгновенной частоты сиг-Гнала соответственно в 1-1, 1, 1+1каналах при фиксированном значениипериода частоты Т.На фиг.4 изображена гистограммачисел К, зарегистрированных счетчиками 4 после окончания, интервала измерения Т при воздействии ЧТ-сигнаЦла с частотами ГиУстройство работает следующим образом.Оценка частоты производится в два этапа. На первом этапе (Измерение ) производится накопление данных - Формирование.плотности вероятности мгновенной частоты процесса.На втором этапе (Считывание) вычисляются и считываются моды полученного распределения.Перед началом измерения проводится обнуление счетчиков 4 и 9, триггеров 1 О и 15, элемента 8 памяти и регистра 11 сдвига (цепи обнуления не показаны).Интервал измерения Тя определяется импульсом (фиг,2 б) с первого выхода Формирователя 1 временных интервалов (ФВИ), который устанавливает регистр 11 сдвига в параллельный реяжм работы и открывает ключ 2, Фор1506373 4 Фмирователь 1 импульсов при переходе входного процесса через нуль (н одну сторону) вырабатывает короткие импульсы, интервал Т между ними равен5 текущему значению мгновециой частоты входного процесса. Через открытый ключ 2 импульсы поступают ца входы селекторов 3 импульсон (фиг,2 а).Однако даже при воздействии на селекторы гармонического сигнала он .оказывается зарегистрированным в двух соседних каналах. Это объясняется тем, что фаза опорной частоты 1 селекторов случайна по отношению 15 к входному сигналу, Вероятности попадания сигнала н соседние каналы (фиг,3) линейно зависят от положения частоты сигнала 0 1 в канале и определяются соотношением (фнг,4) 20К Е+ь 1 =--КЕ+ КЕ+ где К и К - количество отсчетов ве+1-и (1+1)-м каналах,В результате частота определяется не только номером канала Х., но и поправкой Ь 1.. Входы триггеров 1 О подключены к одному из младших разрядов соответствующих счетчиков 4 так, что каждый30 триггер 10 опрокидывается только после регистрации, н сноем канале К имя пульсов (активный канал), где К= 2- 4 - порог,. защищающий триггеры 10 от случайных срабатынаний, 35После окончания интервала Т я в счетчиках 4 оказываются зарегистрированными числа К (фиг,4), которые характеризуют плотность вероятности мгновенной частоты, Активные каналы отмечены соответствующими триггерами 10. В конце интервала измерения информация с выхода триггеров: 1 О записывается в регистр 11 сдвига импульсом с второго выхода ФВИ 16, Ре гистр 11 затем переводится в режим последовательной работы. Одновременно опрокидывается триггер 15 (фиг.2 в) и начинается процесс обработки,Через открытыи ключ 13 импульсыч50 с выхода генератора 14 тактовых импульсов (фиг,2 г) поступают ца тактовые входы регистра 11 сдвига и счетчика 9, который последовательно Формирует шадресов на управляющем55 входе коммутатора 15 (фиг,2 д) .В соответствии с адресом на выходе коммутатора 5 появляются коды чисел К,и К , затем К и К и т до К и К . Те же тактовые имтульп.сы, которые переключают адрес, Воздействуя на вход счетчика 9, сдвигают содержимое регистра 11, Одновременно с появлением ца первом выходе коммутатора 5 числа ККна выходе регистра 11 сдвига появляется импульс записи, который через элемент 12 задерии поступает ца цепь записи элемента 8 памяти, фиксируя задержанным передним фронтом число Х+ Ке/(К+ Ке ).Значение Г поступает с выхода счетчика 9, а уточненное значение Ь 1 - с выхода блока 7 деления чисел, В результате на ныходе элемента 8 памяти фиксируется уточненное значение одной иэ частот многопозиционного сигнала, момент его появления отмечается импульсом записи, Это значение хранится до появления следующего. максимума, который определяется и записывается аналогичным образом. Количество частот много- позиционного сигнала равно числу максимумов плотности вероятности мгновенной частоты, Запись каждой частоты сопровождается импульсом записи, снимаемым с выхода элемента 12.После перебора всех номеров каналов счетчик 9 возвращает триггер 15 в исходное состояние, Ключ 13 запирается, Процесс считывания результатов измерений закончен, Он повторяется при появлении на первом выходе ФВИ 16 следующего импульса.Таким образом, при считывании на выход устройства последовательно поступают коды, однозначно определяю щие частоты гармонического, импульсного или многопозиционного сигнала. Формула изобретения Устройство для измерения частоты сигналов, содержащее ш параллельных счетных каналов, каждый из которых состоит иэ последовательно соединенных счетчика и триггера, формирователь импульсов, два ключа, элемент задержки, счетчик и формирователь временного интервала, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, н него введены коммутатор, сумматор, блок деления чисел, элемент памяти, регистр сдвига , триггер, генератор тактовых импульсов, ш селекторов импульсов, 1506373при этом последовательно соединеныформирователь временного интервала,триггер, ключ, счетчик, коммутатор,т групп входов которого соединеныс соответствующими выходами счетчиков, а две группы выходов подключенык входам сумматора, выход которогосоединен с входом блока деления чисел, второй вход которого объединенс вторым входом сумматора, выход блока деления чисел соединен с первымвходом блока памяти, второй вход которого объединен с выходом счетчика,выходы всех канальных триггеров подключены к соответствующим информационным входам регистра сдвига, выходкоторого через элемент задержки соединен с входом записи элемента памяти, выход старшего разряда счетчика подключен к второму входу триггера, вход устройства через последовательно соединенные формирователь импульсов и второй ключ соединены с входами всех селекторов импульсов, управляющий вход второго ключа и вход выбора режима регистра сдвига подключены к выходу формирователя временного интервала, второй вход первого ключа соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход этого ключа подключен к ттактовому входу регистра сдвига вход предварительной установки которого соединен с вторымвыходом формирователя временного интервала.1506373 г.У ф 5 Составитель В,Новоселовр А.Козориз Техред М,Ходанич Корректор Т.Пал ед од пи и о зобретен осуда Раушская наб д. Гагарина, 101 вз 1Производственно-издательский комбинат Патент , г. Ужго Заказ ВНИИПИ Тираж 714 венного комитета по 113035, Москва, Жноекрытиям при ГКНТ СССР