Способ измерения частоты импульсных сигналов и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01R23/10 

2, Устройство для осуществления способа ПОп. 1, содержащее два элемента И, первые входы которых подключены к входной шине времени измерения, счетчик периодов измеряемой частоты, вход которого подключен через первый элемент И к входной шине измеряемой частоты, а выход подключен к управляющим входам первого двоичного умножителя,и счетчикдробной части периода измеряемой частоты, отличающееся тем, что в него введены два делителя с постоянными коэффициентами деления, второй двоичный умножитель, дополнительный счетчик, сумматор и элемент

задержки, выход которого подключен к первому входу сумматора, а вход, соединен с выходом второго двоичного умножителя, счетный вход которого соединен черюз первый делитель с постоянным коэффициентом деления, с счетным входом первого двоичного умножителя, а управляющие входы соединены с выходами дополнительного счетчика, вход которого подключен через второй делитель с постоянным коэффициентом деления к входу счетчика дробной части периода измеряемой частоты и выходу сумматора, второй вход которого соединен с выходом двоичного умножителя.

1. Способ измерения частоты импульсных сигналов, основанный на подсчете числа полных периодов за время измерения, начало которого совпадает с началом периода измеряемой П(л) flf Гизн) частоты, и учете дробной части периода, формировании вспомогательной частоты, пропорциональной числу полHfcix периодов, квантовании текущего времени после очередного импульса измеряемой частоты, аннулировании результата квантования, если момент окончания периода измеряемой частоты наступает раньше момента окончания времени измерения и повторении квантования с учетом нового значения числа полных периодов до тех пор, пока момент окончания времени измерения не наступит раньше момента окончания периода измеряемой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, частоту кванто- g вания формируют суммированием вспомогательной частоты, пропорциональной числу полных периодов, с вспомо-1 гательной частотой, пропорциональной количеству импульсов суммарной частоты за текущее время после оконча- 2 ния очередного импульса измеряемой частоты. 4 :л ел vl

Изобретение относится к электроиз мерительной технике и может быть использовано при цифровом измерении частоты импульсных сигналов. Известен цифровой способ измерения частоты следования импульсов, ос нованный на подсчете числа импульсов измеряемой частоты в течение эталонного интервала времени и подсчете числа импульсов умноженной частоты в течение промежутка времени между последним зарегистрированным импульсом измеряемой частоты и концом эталонного интервала времени 1. Недостатком такого способа является невысокая точность измерения частоты, обусловленная тем, что за время измерения частота входного сиг нала может изменяться, а дробная часть периода будет заполняться частотой, которая прямо пропорциональна частоте в начале эталонного интер вала времени. Известен способ измерения частоты импульсных сигналов, основанный на подсчете числа полных пери одов за время измерения,начало которого совпадает с началой.периода.изг меряемой частоты,и учете дробной час ти периода,в котором формируют.вспомогательную частоту,пропорциональную целому числу периодов измеряемой час тоты, и заполняют этой частотой текущее время после очередного импульса измеряемой частоты, аннулируют результат заполнения, если момент окончания периода измеряемой частоты наступает раньше момента окончания времени измерения, и повторяют операцию заполнения с учетом нового значения числа полных периодов до тех пор, пока момент окончания времени .измерения не наступит раньше момента окончания периода измеряемой частоты 2 . Недостатком известного способа и устройства, его реализующего, является невысокая точность измерения, обусловленная тем, что дробная часть периода заполняется частотой, пропорциональной числу полных периодов плюс единица. Целью изобретения является повышение точности измерения частоты импульсных сигналов. для достижения поставленной цели согласно способу измерения частоты импульсных сигналов, основанному на .подсчете числа полных периодов за время измерения, начало которого сов падает с началом периода измеряемой частоты, и учете дробной части периода, формировании вспомогательной частоты, пропорциональной числу полных периодов, квантовании текущего времени после очередного импульса измеряемой частоты, аннулировании результата квантования, если момент окончания периода измеряемой частоты наступает раньше момента окончания времени измерения, и повторении к антования с учетом нового значения числа полных периодов до тех пор, пока момент окончания времени измерения не наступит раньше момента окончания периода измеряемой частоты, частоту квантования формируют суммированием вспомогательной частоты, пропорциональной числу полных периодов, с вспомогательной частотой, пропорциональной количеству импульсов суммарной частоты за текущее время после окончания очередного импульса измеряемой частоты. В устройство для реализации способа, содержащее два элемента И, первые входы которых подключены к входной шине времени измерения, счетчик периодов измеряемой частоты, подключенный через первый элемент И к входной шине измеряемой частоты, а выход подключен к управляющим входам первого двоичного умножителя, и счетчик дробной части периода измеряемой частоты, введены два делителя с постоянными коэффициентами деления, второй двоичный умножитель, дополнительный, счетчик, сумматор и элемент задержки выход которого подключен к первому входу сумматора, а входк - к выходу второго двоичного умножителя, счетный вход которого соединен через вый делитель с постоянным коэффициен том деления, с счетным входом первого двоичного умножителя, а управляющие входы соединены с выходами дополнительного счетчика, подключенного входом через второй делитель с посто янным коэффициентом деления к входу счетчика дробной части периода измеряемой частоты и выходу сумматора, второй вход которого соединен с выхо дом первого двоичного умножителя. На чертеже представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство содержит элементы И 1 и 2, делители 3 и 4 с постоянными . коэффициентами деления, счетчик 5 периодов измеряемой частоты, двоичные умножители 6 и 7, дополнительный счетчик 8, сумматор 9, элемент 10 задержки и счетчик 11 дробной части периода измеряемой частоты, входную шину 12 измеряемой частоты, входную шину 13 времени измерения, входную шину 14 опорной частоты. Устройство, реализующее способ измерения частоты импульсных сигналов, работает следующим образом. Для нормальной работы необходимо, чтобы начало времени измерения было синхронизировано с импульсами измеряемой частоты. В исходном состоянии делители 3 и 4 с постоянными коэффициентами деления, счетчик 5 периодов и счетчик 11 дробной части периода измеряемой частоты обнулены, в допол нительном счетчике 8 записана единица. С каждым импульсом входной часто ты, поступившим за время измерения, делитель 4 с постоянным коэффициентом деления, дополнительный счетчик 8 и счетчик 11 дробной части периода измеряемой частоты устанавливаются в исходное состояние. После поступле ния на шину 13 сигнала элементы И 1 и 2 открываются и начинают пропускать импульсы измеряемой часто ты с шины 12 и импульсы опорной частоты FO с шины 14. Подсчет числа полных периодов за время измерения Ту, осуществляется с помощью счетчика.5 периодов, в коором к концу времени измерения заисано количество импульсов Ы.. а -с fflili s-b.tl j, де - целая часть выражения в скобках. Формирование вспомогательной часоты F , пропорциональной числу полых периодов, осуществляется с помоью двоичного умножителя 6 V «Tде FJ, - опорная частота А - емкость счетчика 5 периодов, Формирование вспомогательной часоты F, пропорциональной количесту импульсов суммарной частоты Pj , существляется с помощью двоичного множителя 7. . РО Ng 2F,T де Kg - коэффициент деления делителя 3 с постоянным коэффициентом;Ng - код в дополнительном счетчике 8; В - .емкость- дополнительного четчика 8. де N - число импульсов, прошедшее через сумматор 9 в счетчик II дробной части периода за время после окончания очередного импульса измеряемой частоты; К, - коэффициент деления делителя 4 с постоянным коэффициентом. Суммированиевспомогательных часот осуществляется с помощью суммаора 9 NS FO No f,-f,f,F,T;f-- Поскольку частоты F и F синхронизированы с опорной частотой FQ , озможны случаи, когда импульсы частот F и F совпадают во времени и в счетчик 11 дробной части периода ожет записаться всего одни импульс место двух. Для исключения совпадения импульсов f и F предназначен элемент задержки 10, который задерживает импульсы FI с выхода двоичного умножителя 7 на время, необходимое для записи импульса частоты F;j в счетчик 11 дробности части пе-, рирда. К концу времени измерения в

5 10435706

11 jfpo6Hofl части периодавестном максималь)ая погрешность из будет подсчитан код уточняющиймерения равна 0,25 to в предреэультат измергния частоты импульс-лагаемом техническом решении максиных сигналов.мальная погрешность равна0, ,

До тех rfop,noxa на делитель 4с ® меньше. Предлагаемый

постояииым коэффициентом деления неспособ и устройство, его реализующее,

поступит количество импульсов, рав-позволяют либо повысить точность изиое Х4, дoпo IHитeльный счетчяк 8 сох-мерения (при заданных Гд,,„,„,

раияет свое исходное состояние, кодлибо расширить диапазон измерения

на его выходах соответствует единице. fxmax (при заданных FQ, )

. Й обретеиие обеспечивает повыше-«О либо уменьшить Fg (при заданных хт,.,

ние точности измерения. Если в из- niax