Способ измерения частоты импульсного сигнала и устройство для его осуществления

(22) Заявлено 240380 (21) 2896556/18-21 (51) М, Кд,з с присоединением заявки Мо(23) Приоритет 6 01 В 23/02 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийДата опубликования описания 0703 В 2(72) Авторыизобретения В.И, Тимофеев, Е.К. Алексеев, В.А. Ефимо и В.Т. Мильченко нтральное конструкторское бюро гидромеиборостроения Госкомитета СССР по гидри контролю природной среды Заявитель) СПОСО СИГНА ИЗМЕ Р И УС ОСУЩЕ ИЯ ЧАСТОТЫ ИМПУЛЬСНОГОИСТВО ДЛЯ ЕГОТВЛЕНИЯ 5 л ь сл 3 Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для цифрового измерения частоты импульсных сигналов.Известен цифровой частотомер, в котором определяется сумма отношения дробных частей периода в начале и конце измерительного интервала к периоду измеряемой частоты и добавлении полученного числа к уменьшенному на 1 числу импульсов, зарегистрированным счетчиком частотомера (1Недостатком известного способа измерения частоты импульсных сигнаов и устройства, его реализующего, является невысокое быстродействие.Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения частоты импульсных сигналов,основанный на заполнении интервала измерения импульсами измеряемой частоты, заполнении интервала после каждого импул са измеряемой частоты импульсами сформированной частоты до тех пор, пока момент окончания интервала измерения не наступит раньше момента окончания периода измеряемой часто-. ты, добавлении единицы к числу полн периодов измеряемой частоты, е и сумма дробных частей в начале и конце периода больше периода измеряемой частоты. Устройство для его осуществления содержит счетчики,.триггеры, элементы И, ИЛИ, дифференцирующие цепи, умножитель частоты следования импульсов 2).Недостатком способа измерения частоты импульсного сигнала и устройства для его реализации является невысокое быстродействие, обусловленное тем, что после окончания интервала измерения необходимо еще некоторое дополнительное время для возвращения в нулевое состояние счетчика.Цель изобретения - повышение быстродействия измерения частоты.Поставленная цель достигается тем, что в способ измерения частоты импульсного сигнала, основанный на подсчете импульсов измеряемой частоты за интервал измерения, подсчете количества импульсов эталонной частоты, уложившихся в часть периода из" меряемой частоты в начале и конце интервала, вычитании единицы из числа импульсов измеряемой частоты за интервал измерения, если сумма дробных частей периодов в начале и конце интервала измерения меньше периода импульсов измеряемой частоты, или добавлении единицы к числу импульсов измеряемой частоты за интервал измерения, если сумма дробных частей периодов в начале и конце интервала измерения равна удвоенному периоду импульсов измеряемой частоты, с каждым импульсом измеряемой частоты формируют количество импульсов, равное ,количеству импульсов эталонной час.тоты, уложившихся в часть периода 10 измеряемой частоты в начале интервала измерения, суммируют это количество импульсов с количеством импульсов частоты, пропорциональнойколичеству полных периодов импульсов измеряемой частоты с начала ин-.тервала измерения, за время послеприхода очередного импульса измеряемой частоты повторяют операциисуммирования с учетом нового значе- щ 0ния числа полных периодов до техпор, пока момент окойчания интервала измерения не наступит раньшемомента окончания периода измеряемой частоты. 25В устройство для.осуществления способа, содержащее первый счетчик, второй счетчик, вход которого под" ключен к выходу первого элемента И, первый и второй входы которого соединены с входной шиной эталонной частоты и с выходом первого триггера соответственно, первый н второй входы последнего подключены к входной шине интервала измерения и через второй элемент И к входной шине измеряемой частоты соответственно, третий счетчик, дешифратор, умножитель, формирователь, два элемента ИЛИ, в него введены четвертый и пятый счетчики, третий элемент И делитель с постоян"401ным коэффициентом деления, группа элементов И и генератор пачек импульсов, входы которого соединены соответственно с выходом второго элемента И, входной шиной эталонной частоты 45 и выходами второго счетчика, а выход подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого через делитель с.постоянным коэффициентом деления соединен с входом третьего счетчика, выходы которого через группу элементов И соединены с установочными входами четвертого счетчика, выход которого соединен с входом,пято-. го счетчика, информационные выходы которого соединены с дешифратором, первый выход которого подключен к вычитающему входу первого счетчика, а второй выход - к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторыми входами группы 60 элементов И и через второй элемент И с входной шиной интервала измерения, а выход второго элемента,ИЛИ - с суммирующим входом первого счетчика, импульсный вход умножителя частоты 65Р импульсов соединен с входной шинойэталонной частоты, установочные входы умножителя частоты импульсов соединены с выходами первого счетчика,выход умножителя частоты импульсовчерез третий элемент И соединен с входом четвертого счетчика, а второйвход третьего элемента Й соединен сшиной интервала измеренияи черезформирователь с импульсным входомдешифратора.На фиг 1 изображена временнаядиаграмма; на фиг. 2 - функциональная схема устройства,Устройство содержит генератор 1пачек импульсов, в который входяттриггер 2, элемент 3 ИЛИ, счетчик 4и группа элементов 5 И, триггер.б,элемента 7 и 8 И, элемент 9 ИЛИ,умножитель 10 частоты, первый счетчик 11, второй счетчик 12, элемент13 ИЛИ, делитель 14 с постояннымкоэффициентом деления, элемент 15 И,формирователь 16, счетчик 17, группуэлементов 18 И, счетчики 19 и 20,дешифратор 21, входную шину 22 эталонной частоты Р, входную шину 23интервала измерения Тнм, входнуюшину 24 измеряемой частоты Р .Устройство работает следующим образом.По команде Тим (поступающей, наприм 6 р, от стартового пистолета) триггерб устанавливается в состояние, разрешающее прохождение импульсов Ро черезэлемент 8 И на.второй счетчик 12дробной части измеряемой частоты.Триггер 6 устанавливается в состояние 0 ф первым импульсом измеряемойчастоты Р, поступающим через элемент7 И, с входной шины 24. Таким образом, на элемент 8 И разрешение будет подано на время 1, в течение которого импульсы эталонной частотыс выходной шины 22 поступают на счетчик 12 дробной части измеряемой частоты, в котором будет подсчитано количество импульсов Н. И = Ро ф 1После поступления каждого очередного импульса измеряемой частоты Р генератор 1 пачек импульсов вырабатывает пачку импульсов Я следующим образом. Код Ю, переписывается из счетчика 22 дробной части измеряемой частоты в счетчик 4 через группу элементов 5 И, Каждый импульс Рх устанавливает триггер 2 в состояние ф 1 В, разрешающее прохождение эталонных импульсов Р, через элемент 3 ИЛИ на вычитающий вход счетчика 4 до его обнуления, черезчего триггер 2 возвращается в исходное состояние, таким образом триггер 2 каждый раз вырабатывает временной интервал а на выходе элемента 3 ИЛИ формируется количество импульсов М . К мо911359 менту поступления первого импульса Г в счетчике 17 с выхода элемента 8 И через элемент 13 ИЛИ и делитель 14. с постоянным коэффициентом деления записано количество импульсов ММ Мл- 1 = -1Млю А ълм Р Агде М = А - емкость делителя 14 спостоянным коэффициентом деления. 10К моменту поступления второго им.пульса Р в счетчике 17 записано суммарное количество импульсов Мсл МлМ 1 = - л 2. 15 Мк МЬ Предположим С== 0В этом случае в счетчик 19 и 20в момент окончания Тим будет записано нулевое количество импульсов.После окончания времени измеренияТим импульс с формирователя 16 поступит на импульсный вход дешифратора 21; с первого выхода которогоимпульс поступит на вычитающий входпервого счетчика 11 импульсов измеряемой частоты и вычтет из него единицу младшего разряда, скорректиро вав таким образом результат измерения частоты (фиг. 1):Ч"Май,) = Ка - , - )- Ьа - 1,Предположим л = Сд = Т;.В этом случае в счетчик 19 посту пит количество импульсов МлГе и 1 о лРиямН - - - - к+ ) =2 - -л- ол А .л, Поскольку емкость счетчика 19 равТи и РонаК= он возвратится в40исходное нулевое состояние, а в.счетчике 20 будет записано дваимпульса. После окончания времени измерения Тлм импульс с формировате- .45 ля 16 поступит на импульсный входдешифратора 21, со второго выходакоторого импульс поступит через второй элемент 9 ИЛИ на суммирующийвход первого счетчика 11 и добавитв него единицу младшего разряда,скорректировав таким образом результат измерения частоты (фиг. 1):Чм -иа-,л-и 4 на -") К - й -А.Предположим, что в этом случае всчетчик 19 поступит количество импульсов М,Нс,Н. л.% Ст= -" -(05 ЧОЬ% О,Ь К,Счетчик 20 не изменит своего нулевого состояния. После окончания вре- ЬО мени .измерения Тдм импульс с формирователя 16 поступит на импульсныйвход дешифратора 21, с первого выхоМлМ 1А Другими словами, в счетчике 17. на очередном периоде измеряемой частоты ,будет записан код, пропорциональный временному интервалу Сл, умноженный на число полных периодов импульсов измеряемой частоты за текущий с начала интервала измерения промежуток времени. Этот код с поступлением каждого импульса Рх, открывающего группу элементов 13 ИЛИ, переписывается в счетчик 19,За интервал измерения Тлщ импульсы частоты Г через элемент 7 И и элемент 9 ИЛИ записываются, в счетчик11 импульсов измеряемой частоты, в котором к концу интервала измерения будет записан код Ма Мз= Е 1Т На выходе умножителя 10 частоты импульсов формируется частота Р пропорциональная целому числу периодов измеряемой частоты:. 50 да которого импульс поступит на вычитающий вход первого счетчика. 11,вычтет,из него единицу младшего раз 65 К моменту поступления 1-го импульсаРк в счетчике 17 записано количество импульсов М" ф где ЕС - целая часть выражения вскобках;1Тх Р, аРло = Гогде В - емкость первого счетчика 11;В = А.Эта частота Рю поступает на элемент15 И, открытый на время Т 1 и . Поскольку в счетчик 19 после каждого импульса Р заносится новое значение М, код в счетчике 19 равенМе = М+ РлоСгекгде С - время между каждым последующим импульсом и текущим моментом времени. Так как после окончания Тлац элемент15 И закрывается, из этого следует,чтоСтек "илм ЪфйЮ) Ст; асв М 1 +Г,1 й ++. наСе=;1 йл%1 А)=-Д; Й 1 л 2)Емкость М счетчика 19 выбираетсяравной к импульсов в счетчике 19 соответствует единице младшего разряда впервом счетчике 11. При поступлениив счетчик 19 Е импульсов он переполняется. Этот импульс переполнениязаписывается в счетчик 20. Выходнойкод подсчитывается по формуле:10 911359 Подписное лиал ППП "Патент", г. Ужгород, Ул. Проектная,го счетчика, выход умножителя частоты импульсов .через третий элемент Исоединен с входом четвертого счетчика, а второй вход третьего элемента И соединен с шиной интервала измерения и через формирователь с импульсным входом дешифратора. ВНИИПИ Заказ 1114/32 Источники ин 4 ормации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 152255, 6 01 В 23/10 19622, Авторское свидетельство СССР Р 415596, (3 0. К 23/02, 1971