SU714302A1 - Способ измерени частоты следовани импульсов - Google Patents

Description

; ;1 : ;- / - ; . Изобретение относитс  к области измерени  .электрических величин и может быть использовано при разрабо ке быстродействующих преобразователей частоты следовани  импульсов в цифровой код дл  измерительных систем с частотным представлением первичных сигналов. Известен способ измерени  частот следовани  импульсов, при котором подсчитывают число целых периодов измер емой частоты, попавизих в интервал измерени , и определ ют ве-. личины дробных частей периодов, прилегающих к началу и к концу.инте вала измерени , а значение измер ем частоты вычисл ют по формуле . N -I Hilbi, . «. где Ы - число целых периодов в интервале измерени ; H-(Ki - величина дробных частей периодов; TU - интервал измерени  1. йаиболее-близким техническим реш нием к данному изобретению  вл етс  способ измерени  частоты следовани  импульсов, при котором в каждом из соприкасающихс  интервалов измерени  Ти подсчитывают число целых периодов Ni и определ ют величину дробной части&U периода, прилегающей к началу каждого интервала измерени , а значение измер емой частоты на 1-м интервале измерени  вычисл ют по формуле {2 . -.tlilitlilll siiL.. : . . Недостатком известных способов  в,л етс  наличие методической погрешности усреднени  при измерении измен ющейс  во времени частоты. В известных способах величина дробной части периода вычисл етс , как отношение измеренных длительностей соответствующей дробной части периода и всего периода где tt и t(j - длительность дробных частей периода, прилегающие слева и справа к началу интервала измерени . При изменении частоты в окрес.тности начала интервала измерени  деист Б ®р11а1 ЕГе шчина дрЬбной ча б личаетс  от вычисленной по формуле и приводит к погрешности усред-, нени . .

Целью изобретени   вл етс  повы шение точности измерени  иэмён юшейс  частоты следовани  импульсов.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе измёрени частоты следовани  импульсов, основанном на подсчете числа целых периодов и определении длительностей дробных частей периодов измер емой частоты, пойавшиз в интервал измерени , до;по нит (гльно измер ют длительность последнего целого периода в каждом интервале измерени , а величины iacтeй пёриодбв определ ют по с Соотношению

fc-K -4Ci-i

iaiil

rrct.t .

H Пч/Чн к iM Ькг.

MM -HI I. 1- H KM H Где ukHJ величина дробной части

периода в i-ом интервале измерени ;

tni - длительность дробной части периода, следующа  после начала i-ro интервала : измерени ;

t - длительность дробной части , периода, предшествующего н.ачалу 1-го интерва . ла измерени ;

длительность последнего целого периода в (1-1)-м интервале измерени . На фиг. 1 и 2 представлены временные диаграммы, по сн ющие сущность способа измерени  частоты следовани  импульсов; на фиг. 3 - изображена структурна  электрическа : схема устроЙс1Ва рёалйэуюшего способа; на фиг. 4 - временна  ди аграмма его работы.

Устройство дл  ввода частотных сигналов в пам ть ЭЦВМ (фиг.3) выполнено на логических элементах исодержит триггеры 1,2 - управл ющие работой всего устройства, элементы И 3-7, генератор импульсов высокой частоты (импульсов .t|,)8, используемых при измерении инте эвалов времени Т, tK, fen, счетчик 9 дл  измерени  Т и tK., счетчик 10 числа целых периодов N, регистр пам ти 11 дл  запоминани  содержимого счету1ика 9 (длительности Т), счетчик 12 дл  измерени  tbf, элемент ИЛИ 13, эле- . ме ты задержки 14-16, блок считывани  17 в пам ть ЭЦВМ, входна  шина 18, по которой поступают импульсы , определ ющие соприкасающиес  интервалы измерени  Ту (импульсы ц) , й вхЬдна  шина 19 частотного сигнала (импульсы fc ). V

В йзМерйтёльньох системах с частотным представлением первичных сигналов наиболее широкое распространение получили линейные частотно714302

импульсные модул торы первичного исследуемого сигнала x(t). Два соседних импульса, генерируемых линейным модул тором, отсекают посто нные площади So, ограниченные осью времени и сигналом x(t) (фиг.2). При измерении частоты линейного мод л тора на интервале времени TU наиболее информативным результатом измерени  будет такой, при котором полученное значение частоты, усредненноена интё 5йс ле Тц, будет пропорционально среднему значению-сигнала X(t) на этом интервале. Из фиг .2 видно, что указанна  плошадь равна величине

Та 5„Г5иЫ- : Разделив Последнее выражение на SaTuf получим формулу дл  точного значени  частоты, пропорционajibHoro среднему значению сигнала x(t) на интервале TU

j - ;- --SHJ/V H; /S.

j- -.. I - - 1 I

Следовательно, дробные части периодовЛц должны быть найдены, как отношение соответствующих площадей

--.

liu - е

При известном способе измерени  они наход тс , как соотношение временных интервалов

/,.-

IB случае измен ющегос  сигнала x(t) величинайн не равна величине Cin , что приводит к погрешности усреднени . .

Покажем, что дополнительное измерение длительности периода Т- (фигЛ, 2)- и вычисление величины дробной (Части периода по формуле, это прин то в насто щем изобретении, устран ет погрешность усреднени .

Дл  систем с частотной модул цибй выполн етс  неравенствоT+t -bt T i .

где Тпии - период наиболее высокочастотной полезной составл ю щей, спектра модулирующего сигнала x(t) .

Поэтому с достаточной дл  пpaктики точностью сигнал X (t) в пределах интервала Tfttc -tK можно считать линейно-измен ющимс  x(t),

где х - знач,ение сигнала x(t) , соответствующее середине интервала Т;

а - скорость изменени  сигнала x(t).

С учётом предыдущей формуль

)H

) S. где xj. - значение входного сигнала

соответствующее середине интервала ta. tH . Очевидно, что

...

Тогда получаем

« тёе7 ;нТ5Т7Ту

После простых преобразований найдем истинную величину дробной части периода &Ц1 в 4-м интервалеизмерени ,/ . . .

Следовательно, дробна  часть, как это прин тср в насто щем изобретении , определ етс  как отнсшение площадей, чем устран етс  погрешност усреднени , в результате повьшаетс  точность измерени  измен ющейс  частоты следовани  импульсов.

Длительность Т, tx, и tn измер ютс  в устройстве методом счета импульЪов f-t высокочастотного генератора за соответствующие промежутки времени . - .

В исходном состо нии устройства триггеры 1 и 2 установлены в О. С выхода Q триггера 1 при этом подаетс  разрешение на элементы 4, 5 и 6. Импульсы fb от генератора 8, поступают через элемент 5 на вход счетчика 9, При подаче на входные шины 18 и 19 импульсов ц и fc (фиг.4 а,б), импульсы fc через элемент 4 поступают на вход счетчика 10 Кроме того, каждый импульс f, поступа  через элемент 6, на вход записи , регистра пам ти 11, организует считывание информации со счетчика 9 в регистр пам ти (фиг.4 в). Проход  далее через элемент 14 и элемент ИЛИ 13 на установочный вход счетчика 9, импульс fс, устанавливает его в О (фиг. 4 г). В результате каждый импульс вызывает перепись информации о длительности закончившегос  периода измер емой частоты в регистр пам ти 11, обнуление счетчика 9 и повторный счет импульсов f-b счетчиком 9. С приходом первого импульса fq по шине 18 триггера 1 и 2 устанавливаютс  в (фиг. 4 д,е), чем снимаетс  разре- . шение с элементов 4 (конец счета N), 5 (конец измерени  tK) и 6 (запреше ,нйе переписи информации со счетчика 9 в регистр пам ти 11). одновременно подаетс  разрешение с выхода Q триггера 2 на элемент , через который импульсы {, поступают на вход счетчика 12 (начало измерени  t«). С выхода Q триггера 1 подаетс  разрешение на элемент 3. Первый После импульса f, импульс fc устанавливает триггер 2 в О, чем снимаетс  разрешение с элемента 7 (конец измерени  Ьц). Этот же импульс, проход  через элемент 3 на считьшаюцшй вход блока 17, организует перепись

информации со счетчиков 9, 10, 12 и регистра пам ти 11 в  чейку пам ти ЭЦВМ) (фиг. 4 ж), затем через элемент задержки 15 обнул ет счетчики 10 и 12 и через элемент ИЛИ 13 счетчик 9 (фиг. 4 з). Импульс fg .поступает также через элемент задержки 16 на один из входов триггера 1 и устанавливает его в О. Далее производитс  счет N, измерение Т и tic в следующем интервале измерени ,

0 и так далее.

Таким образом, в каждую  чейку пам ти ЭЦВМ записываетс  информаци  о величинах N-i, Т , t , tn-i+i (код частоты). После ввода частотного

s сигнала в ЭЦВМ выполн етс  обработка полученного массива кодов - вычисление значений &н и дискретных значений измер емой частоты.

Использование насто щего изобре0 тени  позвол ет существенно повысить точность измерений в системах с частотным представлением динамических сигналов. Повышение точности определени  величин дробных частей пе5 риодов соответственно увеличивает точность измерени  частоты следовани  импульсов.

Изобретение оказываетс  также эффективным в случае предваритель0 ной записи частотных сигнсшов совместно с сигналом fui на магнитную ленту. Известно, что запись и воспроизведение сопровождаютс  колебани ми скорости магнитной ленты, вы5 зывающими паразитную частотную модул цию при прохождении сигнала через тракт магнитной записи. Данный способ измерени  существенно уменьшает погрешности усреднени  и более эф0 фективно подавл ет, паразитную частотную модул цию, вызванную нестабильностью движени  магнитной ленты.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ измерени  частоты следовани  i импуль,сов,основанный на подсчете чйс. ла целых периодов и определении длительностей дробных частей периодов измер емой частоты, попавших в интервал измерени , отличающийс   тем,, что, с целью повыпени  точности измерени  измен ющейс  частоты, дополнительно измер ют длительность последнего.целого периода в каждом интервале измерени , а величины дробных -частей периодов определ ютс  по соотношению

   - -fcHJ r,,-fc.JH(T}.rt.;-rtKO,

   t,./% tTTTTrXr-Tt-T-j

   &

   Н

   - величина дробной части

   где АН периода в i-м интервале измерени ;