NO854672L

NO854672L - Telleapparat og fremgangsmaate for frekvenssampling.

Info

Publication number: NO854672L
Application number: NO854672A
Authority: NO
Inventors: Charles K Lee; Rex B Peters; Aleksander M Gogic
Original assignee: Sundstrand Data Control
Priority date: 1984-03-23
Filing date: 1985-11-22
Publication date: 1985-11-22
Also published as: AU4112285A; IT8547845A0; GB2166016A; JP2545356Y2; EP0177557A4; BR8506054A; JPH0720576U; GB2166016B; US4541105A; IT1181615B; EP0177557A1; IL74250A0; DE3590124T1; HK64687A; EP0177557B1; IL74250A; JPS61501528A; IT8547845A1; GB8528018D0; WO1985004487A1

Description

TEKNISK OMRÅDE

Denne oppfinnelse angår teknikker for sampling av frekvensen av et inngangssignal og for frembringelse av tilsvarende digitale utgangssignaler.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

En vanlig type instrumenter er en hvor en sensor leverer

et signal hvis frekvens står i en eller annet funksjonell relasjon, som ofte er ulineær, til en fysikalsk inngangsvariabel eller -størrelse. For å bruke en slik sensor i et digitalt system må frekvensen av sensorsignalet omformes til en rekke digitale sampler. Dernest anvendelige systemer for måling av frekvens arbeider enten ved å telle perioder av sensor- eller inngangs-signalet i et kjent tidsintervall, eller ved å telle perioder av et referansesignal gjennom et intervall som styres av sensorsignalet. Ved bruk av den ene eller den annen av disse teknikker avhenger oppløsningen ved en slik frekvensmåling av det antall tellinger som kan oppsamles under telle- eller samplingsintervallet. Oppløsningen kan derfor være meget dårlig ved høye samp-lingshastigheter.

For bredbånds-sensorer, såsom akselerometre, må samplings-hastighetene ofte være meget høyere enn det som ellers ville være nødvendig i betraktning av systemets båndbreddekrav, for å unngå feil som skyldes frekvensflertydighet (aliasing) og inngangs-

like retning. Hvis imidlertid oppløsningen ikke kan forbedres ved digital lavpassfiltrering, d.v.s. ved dannelse av et gjennomsnitt, kan det innføres vesentlige feil ved å anvende høye samplings-hastigheter. Med konvensjonelle frekvenstelleteknikker går det tapt tellinger mellom tilstøtende samplingsintervaller, fordi tellerne tilbakestilles for hvert sample. Med konvensjonelle fre-kvenssamplingsmetoder vil derfor dannelse av gjennomsnitt for mange sampler vanligvis ikke i nevneverdig grad forbedre oppløs-ningen eller nøyaktigheten.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte

og et apparat for telling av periodene av et sensorsignal og av et referansesignal på slik måte at det ikke går tapt noen sensor-

eller referansetellinger.Telleteknikken ifølge denne oppfinnelse tillater derfor en forbedring av oppløsningen ved å danne gjennomsnittet av tellinger over et flertall suksessive samplingsintervaller.

En foretrukket utførelsesform av et apparat ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter en portstyringsanordning, en sensortelleanordning og en referansetelleanordning. Det anvendes et samplesignal som tjener til å definere et samplingsintervall. Port-stillingsanordningen påvirkes av sensor-, referanse- og samplesignalene til å frembringe et sensorportsignal og et referanse-portsignal. Sensorportsignalet har en karakteristikk som tjener til å definere et sensorintervall som begynner og slutter synkront i forhold til sensorsignalet. Referanseportsignalet har en karakteristikk som tjener til å definere et referanseintervall som begynner og slutter synkront i forhold til referansesignalet. Sensor-, referanse- og samplingsintervallene er forløpet tilnærmet samtidig med hverandre. Sensortelleanordningen teller det antall perioder av sensorsignalet som opptrer under sensorintervallet,

og referansetelleanordningen teller det antall perioder av sensorsignalet som opptrer under sensorintervallet, og referansetelleanordningen teller det antall perioder av referansesignalet som opptrer under referanseintervallet. Forholdet mellom frekvensen av sensorsignalet og frekvensen av referansesignalet kan derved bestemmes.

I en foretrukken fremgangsmåte ifølge foreliggende oppfinnelse blir et sensorportsignal og et referanseportsignal frem-brakt som respons på sample-, sensor- og referansesignalene. Sensor- og referanseportsignalene har karakteristikker som virker til å definere henholdsvis sensor- og referanseintervallet, og sensor- og referansesignalene blir tellet under disse respektive sensor- og referanseintervaller.

I en ytterligere utførelsesform omfatter denne oppfinnelse en sensor for frembringelse av et sensorsignal med en frekvens som tilsvarer en inngangsvariabel størrelse, en anordning for frembringelse av referanse- og samplesignalene, en telleanordning for telling av det antall perioder av sensor- og referansesignalene som opptrer under respektive tidsintervaller tilforordnet samplingsintervallet, og for frembringelse av tilsvarende digitale sensor- og referansetellesignaler, og en prosessoranordning for mottagning av sensor- og referansetellesignalene og ut fra disse å bestemme verdien av den inngangsvariable. Prosessoranordningen kan tjene til å danne gjennomsnitt av verdier tilforordnet sensor- og referansetellesignalene over sukessive samplingsintervaller.

Disse samt andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende detaljerte beskrivelse og patentkravene, under henvisning til tegningene.

FORTEGNELSE OVER TEGNINGSFIGURER

Fig. 1 er et blokkskjema for en anordning som innbefatter en tellekrets ifølge foreliggende oppfinnelse, Fig. 2 er et blokkskjema for en tellekrets ifølge foreliggende oppfinnelse,

Fig. 3 er et skjema for tellekretsen på fig. 2, og

Fig. 4 er et tidsdiagram tilsvarende tellekretsen på fig. 3.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Det henvises først til fig. 1 hvor det er vist et instrument eller et apparat som omfatter en tellekrets i henhold til denne oppfinnelse. Instrumentet omfatter en sensor 12 som frembringer et utgangssignal Fs hvis frekvens er en funksjon av den variable størrelse som avføles eller måles av sensoren. Det er ønskelig å sample verdien av denne variable ved å omforme frekvensen av Fs til en rekke dititale signaler som er brukbare i et databehandlingssystem omfattende en sentralenhet CPU 20. Omformingen utføres av en tellekrets 10 ifølge foreliggende oppfinnelse. Inngangene til tellekretsen 10 omfatter sensorsignalet Fs, et signal SAMPLE, og et referansesignal Fr. Signalet SAMPLE definerer en rekke suksessive samplingsintervaller. Under tidsperioder tilforordnet hvert samplingsintervall teller tellekretsen 10 periodene av sensorsignalet Fs og av referansesignal Fr. Ved slutten av de respektive tidsperioder blir de akkumulerte tellinger lagret. Under det neste samplingsintervall vil tellekretsen 10 avgi digitale signaler tilsvarende de lagrede tellinger, til en systembuss 18. De digitale signaler anvendes av sentralenheten CPU 20 til å bestemme verdien av den variable som avføles av sensoren 12. Som omtalt nedenfor kan CPU 20 også danne gjennomsnitt av verdier tilsvarende de suksessive samplingsintervaller, for å forbedre oppløsningen.

Referansesignalet Fr omfatter fortrinnsvis et periodisk signal som har en frekvens høyere enn frekvensen av sensorsignalet Fs. I utførelsen på fig. 1 er Fr et firkantbølgesignal med forholdsvis høy frekvens og leveres av en klokke 14, samt er asynkront i forhold til sensorsignalet Fs. Signalet SAMPLE er et signal med forholdsvis lav frekvens som tjener til å definere samplingsintervallene. I utførelsen på fig. 1 avledes signalet SAMPLE fra Fr ved hjelp av en delekrets 16 som divi-derer med N, slik at signalet SAMPLE består av et firkantbølge-signal med forholdsvis lav frekvens. I den her viste utførelses-form definerer hver fullstendig periode av signalet SAMPLE et samplingsintervall, og slutten er et samplingsintervall og begynnelsen av det neste samplingsintervall tilsvarer den stigende flanken av SAMPLE-pulsene. Representative bølgeformer for Fs,

Fr og SAMPLE er vist på fig. 4. Det vil innses at det ikke er nødvendig å avlede signalet SAMPLE fra Fr og at SAMPLE generelt sett kan være asynkront i forhold til både Fs og Fr og kan ha en annen form enn den firkantbølge som er vist på fig. 4.

Det henvises nå til fig. 2 hvor det er vist en foretrukket utførelsesform av tellekretsen 10, omfattende en portkrets 30, en sensortellekrets 32 og en referansetellekrets 34. Sensorsignalet Fs påtrykkes portkretsen 30 og sensortellekretsen 32. På lignende måte påtrykkes referansesignalet Fr på portkretsen 30 og på referansetellekretsen 34. Portkretsen 30 mottar også signalet SAMPLE. Det henvises igjen til fig. 4 hvor tidsintervallet Tl er definert som intervallet mellom suksessive fremre flanker av signalet SAMPLE. Portkretsen 30 avgir utgangssignaler GATEs og GATEr som tjener til å definere de tidsintervaller under hvilke det vil bli tellet perioder av henholdsvis Fs og Fr. I den viste utførelse følger signalet GATEs signalet SAMPLE ved den bakre flanke av Fs. GATEs omfatter derfor et forholdsvis lavfrekvent firkantbølgesignal som har en periode forløpende tilnærmet i overensstemmelse med tidsintervallet Tl. Imidlertid er GATEs tidsforskjøvet i forhold til signalet SAMPLE slik at GATEs er synkront med sensorsignalet Fs. På lignende måte følger GATEr signalet GATEs ved de bakre flanker av Fr. GATEr omfatter derfor et forholdsvis lavfrekvent firkantbølgesignal med en periode som også tilnærmet stemmer overens med tidsintervallet Tl. Imidlertid er GATEr tidsforskjøvet i forhold til signalet SAMPLE slik at GATEr er synkront med referansesignalet Fr. Således definerer GATEs et tidsintervall T2 som tilnærmet faller sammen med tidsintervallet Tl, men som er synkront med sensorsignalet Fs, og GATEr definerer et tidsintervall T3 som tilnærmet faller sammen med tidsintervallene Tl og T2, men som er synkront med referansesignalet Fr. Spesielt bemerkes at tidsintervallene Tl og T2 faller sammen med Fs innenfor en margin på + 1 periode, og tidsintervallene T2 og T3 faller sammen med Fr innenfor en margin på + 1 periode.

Det vil innses at signalene GATEs og GATEr hvert kan omfatte et eller flere separate signaler og kan omfatte andre bølgeformer enn dem som er vist på fig. 4, så lenge de totale signaler GATEs og GATEr har karakteristikker som tjener til å definere riktige tidsintervaller T2 og T3.

Det henvises igjen til fig. 2. Sensortellekretsen 32 mottar signaler Fs og GATEs og reagerer ved å telle det antall perioder av Fs som opptrer under tidsintervallet T2 som definert ved signalet GATEs. I den spesielle utførelse som er vist teller sensortellekretsen 32 det antall perioder av Fs som opptrer under hver fullstendig periode av signalet GATEs. Ved hver stigende eller fremre flanke av GATEs lagres den løpende telling av periodene av Fs, og en ny telling påbegynnes. På hvilket som helst hensiktsmessig tidspunkt under det påfølgende tidsintervall T2 vil et utgangs-aktiveringssignal på en ledning 36 bevirke at sensortellekretsen 32 avgir den lagrede telling av perioder for Fs fra det foregående tidsintervall T2, til systembussen 18. Utgangs-aktiverihgssignalet på ledningen 36 kan tilveiebringes ved hvilke som helst hensiktsmessige midler, såsom av sentralenheten CPU 20 (fig. 1).

Referansetellekretsen 34 arbeider på lignende måte som sensortellekretsen 32. Under hver tidsperiode T3 som definert ved signalet GATEr teller referansetellekretsen 34 antallet av perioder av referansesignalet Fr. Spesielt teller referansetellekretsen 34 det antall perioder av Fr som opptrer under hver hel periode av signalet GATEr. Ved hver fremre flake av GATEr lagres den løpende telling av periodene for Fr, og en ny telling påbegynnes. Den lagrede telling kan så gjenfinnes når som helst under det neste tidsintervall T3 ved å etablere et utgangsaktiveringssignal på en ledning 38. Som reaksjon på et slikt utgangsaktiveringssignal anbringer referansetellekretsen 34 den lagrede telling av perioder av Fr fra det foregående tidsintervall T3, i systembussen 18. Utgangsaktiveringssignalene på ledningene 36 og 38 er selvsagt koordinert slik at de opptrer i sekvens og ikke samtidig.

Det henvises nå til fig. 3 hvor en detaljert utførelse av foreliggende oppfinnelse er illustrert. Portkretsen 30 omfatter en flipp-flopp-krets 52, en flipp-flopp-krets 54 og inverterings-kretser 56 og 58. Hver flipp-flopp-krets 52 og 54 virker til å overføre det signal (høyt eller lavt) som ligger på kretsens inngang D til dens utgang Q ved hver fremre flake av signalet på kretsens inngang CK. Som det fremgår av fig. 4 er resultatet av arrangementet av flipp-flopp-kretsen 52 og inverteringskretsen 56 at signalet GATEs som fremkommer på Q utgangen av flipp-flopp-kretsen 52 vil søke å følge signalet SAMPLE ved D inngangen på flipp-flopp-kretsen 52, men GATEs bare vil endres for å følge signalet SAMPLE ved de fallende flanker av Fs, idet disse endringer opptrer ved de fallende flanker og ikke ved de stigende flanker av Fs på grunn av inverteringskretsen 56. På lignende måte vil flipp-flopp-kretsen 54 og inverteringskretsen 58 bevirke at GATEr følger signal GATEs, men GATEr vil bare endres for å følge GATEs ved de fallende flanker av Fr. Resultatet av dette arrangement vil derfor være de bølgeformer som er vist på fig. 4 for signalene SAMPLE, GATEs og GATEr. Ettersom Fs er asynkron i forhold til SAMPLE vil GATEs ligge etter SAMPLE med en variabel forsinkelse som kan ligge i området fra responstiden for flipp-flopp-kretsen 52 opptil en hel periode av Fs. Ettersom Fr er asynkron i forhold til Fs, vil på lignende måte GATEr ligge etter GATEs med en variabel forsinkelse som kan ligge i området fra responstiden for flipp-flopp-kretsen 54

opptil en hel periode av Fr.

Som det videre fremgår av fig..3 omfatter tellekretsen 32 en teller 62, en låsekrets (latch) 64, en initialverdikrets 66,

en NAND-port 68 og en flipp-flopp-krets 70. Sensorsignalet Fs påtrekkes direkte på klokkeinngangen (CK) på telleren 62 og denne teller reagerer ved å inkrementere en internt lagret telling ved hver stigende flanke av Fs. Som det skal beskrives nedenfor blir den akkumulerte telling i telleren 62 overført til låsekretsen 64 ved begynnelsen av hvert tidsintervall T2, og telleren 62 blir så nullstilt av initialverdikretsen 66. Under det påføl-gende tidsintervall T2 vil et utgangsaktiveringssignal på ledningen 36 bevirke at låsekretsen 64 anbringer den der lagrede telling for det tidligere tidsintervall T2, i systembussen 18.

De to innganger på NAND-porten 6 8 er signalet GATEs og signalet på en ledning 72 som skriver seg fra utgangen av flipp-flopp-kretsen 70. Inngangene D og CK på flipp-flopp-kretsen 70 er de respektive signaler GATEs og Fs. Ved hver stigende flanke av Fs antar utgangen U av flipp-flopp-kretsen 70 en tilstand (høy eller lav) motsatt av signalet GATEs. Under henvisning til fig. 4 vil resultatet være at før signalet GATEs går høyt vil et signal LOADs på utgangen av NAND-porten 68 være høyt fordi en av NAND-inngangene (GATEs) er lav. Den annen inngang på NAND-porten, d.v.s. signalet på ledningen 72 vil være høy på dette tidspunkt fordi det har forekommet flere overganger mellom lav og høy i Fs siden GATEs ble lavt. Når GATEs blir høyt ved begynnelsen av tidsintervallet T2 vil signalet på ledningen 72 forbli høyt inntil den neste stigende flanke av Fs, d.v.s.

for en halvperiode av Fs. Under denne halvperiode vil begge NAND-innganger være høye og NAND-utgangssignalet LOADs vil derfor være lavt, slik som angitt på fig. 4. Signalet LOADs påtrekkes belastningsinngangen (LD) på telleren 62. Telleren 62

er en konvensjonell binær eller dekadeteller som virker til å laste de verdier som spesifiseres av initialverdikretsen 66 når inngangen LD på telleren går høy. I den utførelse som er vist på fig. 3 forbinder initialverdikretsen 66 den lavere ordens-linje i en buss 74 med en høy spenning gjennom en passende motstand, og forbinder alle øvrige linjer i bussen 74 med en lav spenning, hvorved det tilveiebringes en start- eller initial-

telling på +1. En halvperiode (av Fs) etter at signalet GATEs går høyt vil derfor telleren 62 bli lastet med initialverdien +1. Telleren 62 vil så fortsette med inkrementering av sin lagrede telling med 1 i hvert følgende tidspunkt hvor Fs går høyt. En initialverdi på +1 (istedenfor 0) leveres til telleren 62 fordi den første overgang fra lav til høy av Fs foregår en halvperiode etter at signalet GATEs går høyt, samtidig med eller bare meget lite før signalet LOADs går høyt. Den første overgang fra lavt til høyt for Fs vil derfor tapes av telleren 62, men denne tapte telling blir kompensert for ved den verdi +1 som leveres av initialverdikretsen 66. Ved slutten av tidsintervallet T2 når signalet GATEs igjen går høyt, vil overgangen fra lav til høy på CK-inngangen på låsekretsen 64 bevirke at denne lagrer den akkumulerte telling i telleren 62.

Referansetellekretsen 34 omfatter en teller 82, en låsekrets 84, en initialverdikrets 86, en NAND-port 88 og en flipp-flopp-krets 90. Virkemåten av referansetellekretsen svarer meget nær til den av sensortellekretsen 32. Referansesignalet Fr påtrekkes direkte på klokkeinngangen CK på telleren 82 og denne reagerer ved å inkrementere en internt lagret telling ved hver stigende flanke av Fr. Som det skal beskrives nedenfor blir den akkumulerte telling i telleren 82 overført til låsekretsen 84 ved begynnelsen av hvert tidsintervall T3, og telleren 82

blir så reinitialisert fra initialverdikretsen 86. Under det påfølgende tidsintervall T3 vil et utgangsaktiveringssignal på ledningen 38 bevirke at låsekretsen 84 legger sin lagrede telling under det forekommende tidsintervall T3, inn på systembussen 18.

De to innganger på en NAND-port 88 er signalet GATEr og signalet på en ledning 92 som skriver seg fra U-utgangen fra flipp-flopp-kretsen 90. Inngangene D og CK på flipp-flopp-kretsen 90 er de respektive signaler GATEr og Fr. Ved hver stigende flanke av Fr vil utgangen 5 på flipp-flopp-kretsen 90 anta en tilstand (høy eller lav) motsatt av signalet GATEr. Som det fremgår av fig. 4 vil resultatet være at før GATEr går høyt vil signalet LOADr på utgangen av NAND-porten 88 være høyt fordi en av NAND-inngangene (GATEr) er lav. Den annen inngang på NAND-porten, d.v.s. signalet på ledningen 92 vil være høyt på dette tidspunkt fordi det har forekommet flere overganger fra lav til høy i Fr siden GATEr gikk lavt. Når GATEr så går høyt ved begynnelsen av tidsintervalletT3 vil signalet på ledningen 92 forbli høyt inntil den neste stigende flanke av Fr, d.v.s. etter en halvperiode av Fr. Under denne halvperiode vil begge NAND-innganger være høye og NAND-utgangssignalet LOADr vil derfor være lavt slik det er vist på fig. 4. Signalet LOADr påtrykkes lastinngangen (LD) på telleren 82. Telleren 82 er en konvensjonell binær- eller dekadeteller som virker til å laste de verdier som spesifiseres av initialverdikretsen 86 når LD-inngangen på telleren går høy.

I den utførelse som er vist på fig. 3 forbinder initialverdikretsen 86 den lavere ordens linje i bussen 94 med en høy spenning gjennom en passende motstand, og forbinder alle øvrige linjer i bussen 94 med en lav spenning, slik at det leveres en initialtelling på +1. En halvperiode (av Fr) etter at GATEr går høy, vil derfor telleren 82 bli lastet med initialverdien +1. Telleren 82 vil så fortsette å inkrementere sin lagrede telling med 1 i hvert følgende tidspunkt når Fr går høy. En initialverdi på +1 (istedenfor 0) leveres til telleren 82 fordi den første overgang fra lav til høy i Fr opptrer en halvperiode etter at GATEr går høy, samtidig med eller bare litt før signalet LOADr går høyt. Den første overgang fra lav til høy i Fr vil derfor gå tapt for talltelleren 82, men denne tapte telling blir kompensert for med verdien +1 som leveres av initialverdikretsen 86. Ved slutten av tidsintervallet T3 når GATEr igjen går høy, vil overgangen fra lav til høy ved klokkeinngangen på låsekretsen 84 bevirke at denne lagrer den akkumulerte telling i telleren 82.

I et instrument av den generelle type som er vist på fig.

1 hvor det anvendes en konvensjonell tellekrets, kan systemets oppløsning vanligvis ikke forbedres ved å danne gjennomsnitt av tellingene eller frekvensene over et antall samplingsintervaller. Grunnen til at gjennomsnittsdannelse ikke forbedrer oppløsningen er at i konvensjonelle tellekretser blir tellerne tilbakestilt ved slutten av et fast samplingsintervall. Ettersom sensor- og referansesignalene er asynkrone er resultatet av deler av tellingen av enten sensorsignalet eller referansesignalet går tapt. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en teknikk for å unngå tapet av deler av tellingene, og muliggjør en betydelig forbedring av systemets oppløsning ved dannelse av gjennomsnitt.

Fordelene med foreliggende oppfinnelse kan illustreres ved hjelp av de følgende beregninger. La n og m være antallet av henholdsvis sensor- og referansepulser som akkumuleres i et samplingsintervall. Hvis fs og fr er frekvensene av de respektive sig^ naler Fs og ^ Fr så vil den målte sensorfrekvens f sm være:

Hvis det antas at f^ er større enn f betyr det asynkrone forhold mellom Fs og Fr at for hvert samplingsintervall er det en feil eller usikkerhet Ami verdien av m, idet Am ligger i området -1 til +1. Forholdet mellom f og den virkelige sensorfrekvens f er derfor:

s

Ved å kombinere ligningene (1) og (2) blir det oppnådd:

Det k-te moment E ((Am) ) av feilen Am er gitt ved:

ettersom Am har en jevn sannsynlighetstetthet i området -1 til + 1. Det ble oppnådd E(Am) = 0 og E(Am) 2 = 1/3. Hvis sensoren 12 f.eks. er et akselerometer for måling av akselerasjon a og hvis det er en lineær relasjon mellom akselerasjon A og frekvens f s slik at: så kan den måte akselerasjon a mskrives som:

hvor Aa = A-^fg Am/m er oppløsningsfeilen p.g.a. samplingen.

Følgelig kan oppløsningsfeilen reduseres ved å gjøre m stor, d.v.s. ved å forlenge samplingsperioden eller ved å øke refer-ansefrekvensen f . Oppløsningen kan imidlertid også forbedres ved å danne gjennomsnitt over flere sampler. Grunnen til at gjennomsnittsdannelse kan forbedre oppløsningen er at telle-kretsene ifølge foreliggende oppfinnelse ikke gir tap av noen tellinger mellom samplingsintervallene. Således vil f.eks. en del av en periode av f som ikke er tellet i et samplingsintervall bli tellet under det neste samplingsintervall. Den totale telling for en rekke samplingsintervaller vil derfor være korrekt og oppløsningen kan forbedres vesentlig ved dannelse av gjennomsnitt. I grensetilfellet for et uendelig antall sampler som legges til grunn for gjennomsnittet, vil oppløsningsfeilen for den lineære sensor som ligning 5 representerer en modell av, være lik 0 fordi:

og E ( Am) = 0 .

For et ikkelineært forhold mellom akselerasjon og frekvens, såsom et kvadratisk forhold av formen: vil oppløsningsfeilen Aa i ligning (6) bli:

Ettersom E((Am) 2) = 1/3, vil oppløsningsfeilen for grensetilfellet med et uendelig antall sampler være:

For de fleste praktiske instrumenter vil imidlertid den opp-løsningsfeil som indikeres ved ligning 10 være overordentlig liten.

Claims

1. Apparat for telling av det antall perioder av et sensorsignal og av et referansesignal som opptrer under respektive tidsintervaller tilforordnet et samplingsintervall definert ved et samplesignal, hvorved forholdet mellom frekvensen av sensorsignalet og frekvensen av referansesignalet kan bestemmes, omfattende en portstyringsanordning som er påvirkbar av samplesignalet og av sensor- og referansesignalene for frembringelse av et sensorportsignal og et referanseportsignal, hvilket sensorportsignal har en karakteristikk som virker til å definere et sensorintervall som begynner og slutter synkront i forhold til sensorsignalet, hvilket referanseportsignal har en karakteristikk som virker til å definere et referanseintervall som begynner og slutter synkront i forhold til referansesignalet, hvilke sensor-, referanse- og samplingsintervaller forløper tilnærmet overensstemmende med hverandre, en sensortelleanordning for telling av det antall perioder av sensorsignalet som opptrer under sensorintervallet, og en referansetelleanordning for telling av det antall perioder av referansesignalet som opptrer under referanseintervallet.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at samplesignalet har en karakteristikk som virker til å definere et flertall suksessive samplingsintervaller med fast lengde, at portstyringsanordningen, sensortelleanordningen og referansetelleanordningen virker til å utføre de respektive funksjoner for hvert av de suksessive samplingsintervaller, hvorved periodene av sensorsignalene og periodene av referansesignalet telles under tidsintervaller tilforordnet hvert suksessivt samplingsintervall .

3. Apparat ifølge krav 2, karakterisert ved at de suksessive samplingsintervaller følger umiddelbart etter hverandre og at portstyringsanordningen frembringer sensor- og referanseportsignalene for suksessive samplingsintervaller slik at slutten av det sensorintervall som er tilforordnet ett samplingsintervall faller sammen med begynnelsen av det sensorintervall som er tilforordnet det neste samplingsintervall, og slutten av det referanseintervall som er tilforordnet ett samplings intervall faller sammed med begynnelsen av det referanseintervall som er tilforordnet det neste samplingsintervall.

4. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at portstyringsanordningen tjener til å bevirke at sensorintervallet starter ved begynnelsen av den første periode av det sensorsignal som opptrer etter begynnelsen av samplingsintervallet, og slutter ved begynnelsen av den første periode av det sensorsignal som opptrer etter slutten av samplingsintervallet.

5. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at portstyringsanordningen tjener til å bevirke at referanseintervallet starter ved begynnelsen av den første periode av det referansesignal som opptrer etter begynnelsen av sensorintervallet, og slutter ved begynnelsen av den første periode av det referansesignal som opptrer etter slutten av sensorintervallet.

6. Fremgangsmåte for telling av det antall perioder av et sensorsignal og et referansesignal som opptrer under respektive tidsintervaller tilforordnet et samplingsintervall som definert av et samplesignal, hvorved forholdet mellom frekvensen av sensorsignalet og frekvensen av referansesignalet kan bestemmes, omfattende frembringelsen av et sensorportsignal og et referanse-portsignal som respons på samplesignalet og på sensor- og referansesignalene, hvilket sensorportsignal har en karakteristikk som virker til å definere et sensorintervall som begynner og slutter synkront i forhold til sensorsignalet, hvilket referanseportsignal har en karakteristikk som virker til å definere et referanseintervall som begynner og slutter synkront i forhold til referansesignalet, hvilken sensor-, referanse- og samplingsintervaller forløper tilnærmet overensstemmende med hverandre, telling av det antall perioder av sensorsignalet som opptrer under sensorintervallet, og telling av det antall perioder av referansesignalet som opptrer under referanseintervallet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at samplesignalet har en karakteristikk som virker til å definere et flertall suksessive samplingsintervaller med fast lengde, at sensor- og referanseportsignalene frembringes for hvert suksessivt samplingsintervall for å definere respektive sensor- og referanseintervaller tilforordnet hvert suksessivt samplingsintervall, og at periodene av sensor- og referansesignalene telles under de respektive sensor- og referanseintervaller tilforordnet hvert suksessivt samplingsintervall.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at de suksessive samplingsintervaller følger umiddelbart etter hverandre, og at sensor- og referanseportsignalene frembringes slik at for suksessive samplingsintervaller vil slutten av det sensorintervall som er tilforordnet et samplingsintervall falle sammen med begynnelsen av det sensorintervall som er tilforordnet det neste samplingsintervall, og slutten av det referanseintervall som er tilforordnet ett samplingsintervall faller sammen med begynnelsen av det referanseintervall som er tilforordnet det neste samplingsintervall.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at sensorintervallet starter ved begynnelsen av den første periode av det sensorsignal som opptrer etter begynnelsen av samplingsintervallet, og slutter ved begynnelsen av den første periode av det sensorsignal som opptrer etter slutten av samplingsintervallet, og slutter ved begynnelsen av den første periode av det sensorsignal som opptrer etter slutten av samplingsintervallet .

10. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at referanseintervallet starter ved begynnelsen av den første periode av det referansesignal som opptrer etter begynnelsen av sensorintervallet, og slutter ved begynnelsen av den første periode av det referansesignal som opptrer etter slutten av sensorintervallet.

11. Apparat for måling av en inngangsvariabel, omfattende (a) en sensor for frembringelse av et sensorsignal hvis frekvens tilsvarer verdien av den inngangsvariable, (b) en anordning for frembringelse av et periodisk referansesignal, (c) en anordning for frembringelse av et samplesignal som virker til å definere et samplingsintervall, (d) en telleanordning for telling av det antall perioder av sensorsignalet og av referansesignalet som opptrer under respektive tidsintervaller tilforordnet samplingsintervallet, idet telleanordningen videre omfatter (1) en portstyringsanordning som er påvirkbar av samplesignalet og av sensor- og referansesignalene for frembringelse av et sensorportsignal og et referanseportsignal, hvilket sensor-portsignal har en karakteristikk som virker til å definere et sensorintervall som begynner og slutter synkront i forhold til sensorsignalet, hvilket referanseportsignal har en karakteristikk som virker til å definere et referanseintervall som begynner og slutter synkront i forhold til referansesignalet, og hvilken sensor-, referanse- og samplingsintervaller forløper tilnærmet overensstemmende med hverandre, (2) en sensortelleanordning for telling av det antall perioder av sensorsignalet som opptrer under sensortidsintervallet og for frembringelse av et tilsvarende digitalt sensortellesignal^ (3) en referansetelleanordning for telling av det antall perioder av referansesignalet som opptrer under referansetids-intervallet og for frembringelse av et tilsvarende digitalt referanseteliesignal (e) en prosessoranordning til å motta sensor- og referansetellesignalene og ut fra disse å bestemme verdien av den inngangsvariable.

12. Apparat ifølge krav 11, karakterisert ved at samplesignalet har en karakteristikk som virker til å definere et flertall suksessive samplingsintervaller med fast lengde, og at portstyringsanordningen, sensortelleanordningen og referansetelleanordningen virker til å utføre deres respektive funksjoner for hvert av de suksessive samplingsintervaller, hvorved det frembringes et sensortellesignal og et referansetellesignal for hvert suksessivt samplingsintervall.

13. Apparat ifølge krav 12, karakterisert ved at de suksessive samplingsintervaller følger umiddelbart etter hverandre, at portstyringsanordningen frembringer sensor- og referanseportsignalene for suksessive samplingsintervaller slik at slutten av det sensorintervall som er tilforordnet et samplingsintervall faller sammen med begynnelsen av det sensor intervall som er tilforordnet det neste samplingsintervall, og slutten av det referanseintervall som er tilforordnet et samplingsintervall faller sammen med begynnelsen av det referanseintervall som er tilforordnet det neste samplingsintervall.

14. Apparat ifølge krav 13, karakterisert ved at prosessoranordningen virker til å danne gjennomsnittet av verdier tilforordnet sensor- og referansetellesignalene for de suksessive samplingsintervaller, for derved å bestemme verdien av den inngangsvariable over tid.

15. Apparat ifølge krav 11, karakterisert ved at portstyringsanordningen tjener til å bevirke at sensorintervallet starter ved begynnelsen av den første periode av det sensorsignal som opptrer etter begynnelsen av samplingsintervallet, og slutter ved begynnelsen av den første periode av det sensorsignal som opptrer etter slutten av samplingsintervallet.

16. Apparat ifølge krav 11, karakterisert ved at portstyringsanordningen tjener til å bevirke at referanseintervallet starter ved begynnelsen av den første periode av det referansesignal som opptrer etter begynnelsen av sensorintervallet, og slutter ved begynnelsen av den første periode av det referansesignalet som opptrer etter slutten av sensorintervallet.