Способ измерения частоты

.т",-т нцания им"тственной эталонТ =дТ -ДТ; 1 Ы"Т е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ АВТОРСКОМУ СВИДЕ(72) В.И.Емельяненков и В.А.Липатов (71) Специальное конструкторско-тех нологическое бюро с опытным производством при Белорусском ордена Трудового Красного Знамени государственном университете им.В.И.Ленина и Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им.В.И.Ленина(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 763807, кл. С 01 К 23/ 10, 1980. (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ по авт.св, 1(т 763807, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения частоты, дополнительно определяют временные интервалы дТ 1дТ 1 месяцу передними (или задними) фронтами импульсов измеряемой и эталонной частот, образующих импульсы совпадений, выделенные в качестве начальных границ соответственно первого и второго мерныхинтервалов, временные интервалы дТ Т" мелду передними (или задними)3фронтами импульсов измеряемой и эталонной частот, образующих импульсы совпадений, выделенные в качестве конечных границ соответственно первого и второго мерных интервалов, а1 также временные интервалы ьТ, дТ между передними (или задними) фронтами импульсов измеряемой и эталонной частот, образующих импульсы совпадений, которые следуют непосредственно эа импульсами совпадений (или предшествуют импульсам совпадений), принятыми в качестве начальных гра-, ниц соответственно первого и второго мерных интервалов, и неизвестную частоту определяют по формуле31 Ф(тт Т, Т" - рды следов фпульсов соотвепервой и второных последовательностей;в - число пакетов импульсовсовпадений в первоммерном интервале)в" - число пакетов импульсовсовпадений во второммерном интервале,Й- число периодов первой1эталонной последова"тельности в первом мер"ном интервале 1й" - число периодов второйоеэталонной последовательности во втором мерноминтервале;ЬТ - дТ -дТ 1 ьТдТ -дТд дТ- дТ,1166006 4 довательности пакетов импульсов совпадений, причем в качестве его на" чальной границы вццеляют импульс в некотором произвольном пакете импульсов совпадений, принятым за нулевой, а в качестве конечной границы выделяют аналогичный по порядку импульс в в-м относительно нулевого пакете импульсов совпадений. Формируютвторой мерный интервал по импульсам совпадений второй последовательности,; причем в качестве его начальной границы выделяют заданный по порядку импульс в некотором произвольном паке- те импульсов совпадений, принятымза нулевой, а в качестве конечной границы выделяют аналогичный по порядку импульс в ш-м относительно нулевого пакете импульсов совпадений. Подсчитывают число Т периодов Т первой эталонной последовательности в первом мерном интервале. Нодсчитыва,ют число Т периодов Т второй эталонной последовательности во втором мерном интервале. Для импульсов совпадений первой последовательности пакетов импульсов совпадений определяют временной интервал ьт между передними (или задними) фронтами импульсов. первой эталонной и исследуемой последовательностей, которые образуют импульс совпадений, выделенный в качестве начальной граница пер- вого мерного интервала,временной интервал ЬТ между передними (или задними) фронтами щчпульсов первой эталонной иисследуемой последовательностей, которые образуют импульс совпадений, следующий (или предшествую- щий) непосредственно за импульсом, выделенным в качестве начальной границы первого мерного интервала вре.менной интервал ьт между передними (или задними) фронтами импульсов первой эталонной и исследуемой последовательностей,. которые образуют импульс совпадений, выделенный в качестве конечной границы первого мерного интервала. Для импульсов совпадений определяют; временной интервал дт" между передними (или задними)фройта- ми импульсов второй эталонной и иссле/т-т "/с тяО о 2а длительность импуЛьсов исследуемойи эталонной последовательностей удов летворяет условиям с -х о 2с+ ь ) /т -Ктх/1Тх,оФ 7 ) /Т -КТ,/50где К - коэффициент кратности периодаТ периодам Т, Т", характеризующийближайшие к й гармоники К/То,К/Т,",эталонных частот, При выполнении укаэанных условий импульсы совпаденийсгруппированы в пакеты (фиг. 1 в,е).формируют первый мерный интервалпо ямпульсам совпадений первой после 45 дуемой последовательностей, которые образуют импульс совпадений, .выделенный в качестве начальной границы второго мерного интервала временной ин- тервал ВТ между передними (или задними) фронтами импульсов второй этэ-На фиг.1 представлены последовательности импульсов; на фиг; 2 - схема устройства для реализации способа; на фиг.З - пример реализации блока вццеления первого импульса; 5 на фиг.4 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Способ осуществляют следующим образом.Сравнивают во времени исследуемую последовательность, импульсы которой ,следуют с пернодои Т неизвестной частоты Й и имеют длительность Сх (фиг. 1 б,д 1,с первой эталонной последовательностью, импульсы которой сле дуют с периодом Т и имеют длительоность(фиг,1 а). Формируют первую последовательность пакетов импульсов совпаденйй, образованную совпадениями импульсов первой эталонной и исследуемой последовательностей (фиг. 1 в). Аналогичным образом сравнивают во времени исследуемую последо-. вательность импульсов (фиг,1 б,д) со второй эталонной последовательностью, 25 импульсы которой следуют с периодом Т и имеют длительность Фо (фиг.1 г). формируют вторую последовательноегь пакетов импульсов совпадений, образованную совпадениями импульсов второй 30 эталонной и исследуемой последова.ель ностей (фиг,е).В предлагаемом способе, как в из- вестном, используются близкие значения периодов То, Т" эталонных .частот, таких, что. Можно измерить непосредственно неинтервалы д Т 1 Фдтг уат, эьт 1 Фдт 2 ДТЗ между Фронтамй импульсов сравниваемых; последовательностей,а интервалы М, Ь , ВС , Ю , ДС", Ю, дополняющиег зфуказанные до периода Т неизвестной частоты, т.е. интервалы между передними (или задними) фронтами соответствующих импульсов совпадений и ближайших с ним импульсов измеряемой частоты; 2 Х 2 фасз тх ьтзэ ас 5 тк атзПри этом значения дт, дТ", ст,дт", определяющие поправки, запишутсяв виде дТ"=де -ю"ат"=/д е"-ьг.ф/.г 9 Р 1 2Указанные действия позволяют уменьшить динамический диапазон измерения интервалов, что дает возможность с большей точностью получать 4 значения поправок.Устройство (фиг,2 а,б) содержит формирователь 1 импульсов, элемент И 2, генераторы 3 и 4 эталонных частот, измеритель 5 временного интервала, О блок 6 выделения первого импульса пакета, состоящий из регистра 7, счетчика 8, блока 9 сравнения кодов и ключа 10, коммутаторы 11 и 12, триггеры 13- 17, ключи 18-20, счетчики 21-,23, дешифратор 24, регистры 25-28 сдвига, устройство 29 управления коммутатором, блок 30 вычислений. лонной и исследуемой последовательностей, которые образуют импульс совпадений, следующий (или предшествующий) непосредственно за импульсом, выделенным в качестве начальной грани-цы второго мерного интервала 1 временной интервал лт между переднимиф(или задними) фронтами импульсов второй эталонной и исследуемой последовательностей, которые образуют им О пульс совпадений выделенный в качестве конечной границы второго мерного интервала. Определяют разности интердт =/дтгя-т"/; д"Тф =дт -ьт". Неизвест ную частоту Г определяют с помощью следующего расчетного соотношения: Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии все счетчики и триггеры 14-17 обнулены, триггер 13 установлен в единичное состояние, соответствующее открытому состоянию ключа 18, ключи 19 и 20 закрыты, коммутатор 11 находится в состоянии, соответствующем прохождению через него импульсов генератора 3 эталонной частоты. На первый вход элемента И 2 поступают импульсы, сформированные формирователем 1 из сигнала измеряемой частоты (Фиг,Зб). На второй вход элемента 2 поступают импульсы с генералтора 3 в первом цикле измерения и с генератора 4 во втором цикле (фиг,За). При этом на выходе элемента И 2 в первом цикле измерений формируется первая последовательность пакетов имимпульсов совпадений (фиг.Зв), Блок 6 выделяет первый импульс каждого пакета (фиг.Зг). Эти импульсы поступают на импульсные входы триггера 18 и счетчика 21. По первому импульсу первого пакета, прошедшему через откры" тый ключ 18, происходит установка триггера 14 в единичное состояние (Фиг.Зд), переброс триггера 16 в единичное состояние (по переднему Фронту, Фиг.Зе) и триггера 13 в нулевое состояние (по заднему фронту). При этом ключ 18 закрывается, запрещая прохождение импульсов, а управляемые триггерами 14 и 16 ключи 20 и 19 открываются и счетчики 23 и 22 начинают подсчет импульсов, поступающих на импульсные входы через открытые ключи. Счетчик 22 осуществляет подсчет импульсов эталонной частоты, счетчик 23 подсчитывает импульсы совпадений с выхода элемента И 2, а счетчик 21 подсчитывает первые импульсы пакетов совпадений. Измеритель 5 временного интервала работает в . старт-стопном режиме, т.е. его .запуск осуществляется но переднему фронту импульса на его первом входе, а останов - по переднему Фронту импульса на его втором входе. По заднему фронту первого импульса совпадений первого пакета, поступившего на импульсный вход счетчика 23, последний устанавливается в единичное состояние. При этом с первого выхода дешифратора 24 на управляемый вход регистра 27 поступает управляющее напряжение (Фиг.Зи). По заднему006 7 1166 фронту второго импульса совпадений первого пакета счетчик 23 установится во второе состояние. При этом на втором выходе дешифратора 24 появляется управляющее напряжение, а на первом выходе исчезает (фиг.З к,и), Сформированный описанным образом на первом выходе дешифратора 24 управляющий импульс своим задним фронтом осу 6(ествляет запись в регистр 27 измеренного 10 измерителем 5 значения временного интервалаС, границы которого образованы передним фронтом первого импульса первого пакета первой после-. довательностн пакетов импульсов сов падений и передним фронтом, следующего непосредственно за ним, импульса измеряемой частоты (фиг.З). Положительный перепад напряжения, возникающий нй втором выходе дешифратора 24 20 (фиг.Зк), поступает на счетные входы триггеров 14 и 17 и перебрасывает их: триггер 14 - в нулевое, а триггер 17 - в единичное состояние(фиг.Зд,к). При этом закрывается 25 ключ 20, прекращая дальнейшее поступление импульсов совпадений первого пакета на импульсный вход счетчика 23 (фиг.Зэ). По третьему импульсу совладений первого пакета, поступаю щего на установочный вход нуля триггера 17, происходит переброс последнего в нулевое соСтояние. Таким образом, на управляющем входе регистра 26 был сформирован импульс (Фиг.Зк),35 по заднему- фронту которого осуществляется запись в регистр 26 измеренного измерителем 5 значения временного интервала лС, границы которого образованы передним фронтом второго 40 импульса совпадений первого пакета первой последовательности пакетов .импульсов совпадений и передним фрон.том следующего за ним импульса измеряемой частоты (фиг.З). В дальнейшем 45 счетчик .22 продолжает подсчет импульсов эталонной частоты, поступающих на его импульсный вход через открытый ключ 19, а счетчик 18 подсчиты- . вает первые импульсы пакетов первой последовательности пакетов импульсов совладений, выделяемые блоком 6. После того, как счетчик 21 установится в заданное .е-е состояние, осуществляемое по заднему фронту пеРвого 55 импульса ш-го пакета первой последовательности пакетов импульсов совпадений, на его выходе появляется управляющее напряжение, которое поступает на установочный вход единицытриггера 13. При этом триггер 13 ус-,танавливается в единичное состояние,открывая управляемый им ключ 18. (Нафиг.З представлена диаграмма, соответствующая заданному значению ш=1).Первый импульс (ш+1)-го пакета первой последовательности пакетов импульсов совпадений поступает черезоткрытый ключ 18.на счетные входытриггеров 13 и 16 и установочныйвход единицы триггера 14. По переднему фронту этого импульса происходит переброс триггера 14 в единичное состояние (фиг.Зд), а триггера16 - в нулевое (фиг.Зе). При этомуправляемый триггером 16 ключ 19 закрывается, запрещая дальнейшее поступление импульсов генератора 3 наимпульсный вход счетчика 22, а управляемый триггером 14 ключ 20 открывается, пропуская первый импульс(в+1)-го пакета первой последователь- .ности пакетов импульсов совпаденийна импульсный вход счетчика 23, Позаднему фронту этого импульса счетчик23 устанавливается в третье состояние. При этом на третьем выходе дешифратора 24 появляется управляющеенапряжение (фиг.Зл). По заднему фронту второго импульса совпадений (а++1)-го пакета счетчик 23 устанавливается в четвертое состояние. Приэтом на четвертом выходе дешифратора24 появляется управляющее напряжение(фиг.Зм); а на третьем выходе исчезает (фиг.Зл). По заднему Фронту сформированного на третьем выходе дешифратора 24 импульса осуществляется запись в регистр 28 измеренного измерителем 5 значения временного интервала М, границы которого образованы передним фронтом первого импульса(ш+1)-го пакета первой последователь-ности пакетов импульсов совпаденийн передним фронтом, следующего непосредственно за нйм, импульса измеряемой частоты (фиг.З). Этим импульсом осуществляется запись подсчитанного счетчиком 22 числа импульсовэталонной частоты генератора 3 в интервале между передними импульсамипервого и (а+1)-го пакетов первойпоследовательности пакетов импульсовсовпадений, Появившееся на четвертом выходе дешифратора 24 управляющее напряжение поступает на устано9 1166 вочные входы нуля счетчиков 21-23, триггера 14 и счетный вход триггера 15При этом происходит установка счетчиков 21-23 и триггера 14 в нулевое состояние и переворот тригГера 15 в единичное состояние (фиг.Зж).По единичному состоянию триггера 15 на выход коммутатора 11 пропускаются импульсы эталонной частоты генерато" ра 4. 1 ОС этого момента начинается второй цикл измерения, аналогичный первому и отличающийся от него тем, что на выход коммутатора 11 поступают импульсы эталонной частоты генератора 15 4, а на выходе элемента И 2 Формируется вторая последовательность пакетов импульсов совпадений (фиг,Зв).К концу второго цикла измерений в регистр 27 дополнительно заносится 2 о значение временного интервала д йй границы которого образованы передним фронтом первого импульса первого .пакета второй последовательности пакетов импульсов совпадений и передним 25 фронтом, следующего непосредственно эа ним, импульса измеряемой частоты (фиг.З). В регистр 26 дополнительно заносится значение временного интервала д", границы которого образова- ЗО ны передним фронтом второго импульса первого пакета второй последовательности пакетов .импульсов совпадений и передним Фронтом, следующего непосредственно за ним, импульса измеряемой частоты (фиг.З)В регистр 2835 дополнительно заносится значение временного интервала де", границы которого образованы передним Фронтом первого импульса (ш+1)-го пакета вто 40 рой последовательности пакетов импульсов совпадений и передним Фронтом, следующего непосредственно за ним, импульса измеряемой частоты (Фиг.З). В регистр 25 дополнительно заносится число импульсов эталонной частоты генератора 4, подсчитанного в интервале между первыми импульсами первого и (ш+1)-го пакетов второй последовательности пакетов импульсов совпадений. При появлении к концу второго цикла на четвертом выходе дешифратора 24 управляющего напряже 006 1 О ния (фиг.Зм) происхожит переброс триггера 15 в нулевое состояние. По заднему фронту импульсов, сформированного на выходе триггера 15 (Фиг,Зж) происходит запуск устройства 29 управления коммутатором, под действием управляющих сигналов которого коммутатор 12 осуществляет последовательное подключение своих информационных каналов к входу блока 30 вычислений. После занесения инФормации с регистров 25-28 сдвига в блок 30, последний осуществляет расчет неизвестной частоты й .Описанная работа устройства измерения частоты периодически повторяется,Функционирование блока 6 выделения первого импульса пакета осуществляется следующим образом, Счетчик 8 подсчитывает поступающие на его импульсный вход импульсы с генератора эталонной частоты между моментами прихода импульсов на управляющие входы счетчика 8, регистра 7 и импульсный вход ключа 10 с выхода элемента И 2, после чего эта информация заносится в регистр 7. В момент прихода импульса на управляющий вход счетчика 8, его состояние фиксируется. Блок 9 сравнения кодов сравнивает код счетчика 8 и код регистра 7, в котором хранится результат предыду" щего показания счетчика. Если в этот момент времени код счетчика 8 больше кода регистра 7 то блок 9 открывает ключ 10 и пропускает импульс, поступающий в этот момент на его импульсный вход.Вследствие того, что интервалы между импульсами совпадений, входящими в один пакет, равны периоду Т(Т,) эталонной частоты, а между пакетами больше илн равны 2 Т(2 Т") через ключ 10 будут пропускаться только первые импульсы пакетов.За счет того, что в предлагаемом способе обеспечивается возможность включения в расчетное соотношение более точных значений М, Н,", характеризующих интервалы между границами отрезков совпадений, точность измерений предлагаемы способом повышается..Данкулич Техред И,Асталош Корректор А,Обручар Редакто 4305/39 Тираж 748 ПВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и.открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д,4/ Зак одписное оектная Патент",Ужгород, ул Филиалааеаааееава а 3а 1 а е а в а в а аа а