Способ цифрового измерения временной зависимости частоты эталонного генератора Советский патент 1985 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть ис пользовано для динамических измерений частоты эталонньк генераторов радиочастоты. Цель изобретения - уменьшение, динамической погрешности 1змерений путем проведения измерений дополнительно во второй последовательности временных интервалов. На фиг. 1 приведена упрощенная схема, поясняющая проведение измере ний по предлагаемому способу; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие способ. Схема содержит исследуемый эталонный генератор 1, управляемые переключатели первого 2 и второго 3 измерительных каналов, блок управле ния 4 цифровых частотомеров 5.1, 5.2...5.П первого и 6.1, 6.2,..6п второго измерительных каналов, цифровые умножители 7 и 8, сумматор 9 и блок )дифрового умножения 10, выход которого является выходом устройства блок цифровой задержки 11 и сумматоры 12 и 13. Выход генератора 1 соединен с вхо дами переключателей 2 и 3, управляющ входы которых соединены с выходами блока 4, а выходы через частотомеры 5 и 6 и сумматоры 12 и 13 соединены в первом канале с последовательно со диненными блоком 11 и умножителем 7 по втором - с умножителем 8 и сумматором 9, второй вход которого .соединен с выходом умножителя 7, а выход через умножитель 10 - с выходнойшиной измерителя. Способ осуществляется следующим образом. Сигнал исследуемого эталонного генератора с текущей частотой f(t) одновременно подводят к переключате- . лям 2 и 3 первого и второго измерительных каналов, управляемым блоком управления 4. С помощью этих переключателей периодически, через посто янный интервал времени длительностью дГ , подводят измеряемую частот f(t) к входам цифровых частотомеров 5.. - 5.П первого измерительного канала и 6,1 - 6.П второго измерительного канала. Этим формируют первую и вторую периодические последователь ности измерительных временных интерв лов. Все частотомеры первого измерительного канала усредняют измеряему 0 2 частоту и осуществляют цифровой счет количества периодов измеряемого сигнала на протяжении фиксированного Все частотоинтервала времени меры второго измерительного канала усредняют измеряемую частоту и осуществляют цифровой счет количества пе- риодов измерительного сигнала на протяжении фиксированного интервала времени 2 i - ЛТ . При этом в сум маторе 12первого измерительного канала формируют дискретную последо- f(t)dt вательность N(ti) цифровых величин с периодом Т , а в сумматоре 13 второго измерительного канала формируют дискретную последовательность цифровых величин N,(tp - f(t)dt с периодом причем интервал временного усреднения измеряемой частоты первого измерительного канала устанавливают ( исходя из допустимой величины основной погрешности преобразования частота цифровая величина } с учетом точной поправки измеряемой частоты, формируемой во всех частотомерах обоих каналов аналоговым способом с последующим аналого-цифровым преобразованием и суммированием результата цифрового счета количества периодов измеряемой частоты, в течение интервала времени с цифровой величиной точной поправки. С выхода сумматора 12 первого измерительного канала дискретную последовательность цифровых величин с периодом Т., с помощью задержки 11 задерживают на 4f и выходную цифровую последовательность в умножителе 7 умножают на постоянньш коэффициент, равньй 1. С выхода сумматора 13 второго измерительного канала дискретную последовательность цифровых величин с периодом и в умножителе 8 умножают на постоянный коэффициент К , величину которого устанавливают по условию К и выходные цифровые последовательности первого Измерительного канала и второго измерительного канала суммируют в сумматоре 9, а полученную суммарную последовательность выходных цифровых -величин в умножителе 10 умножают на постоянный коэффициент К, величину которого устанавливают по условию Kj Т| . На выходе схемы получают периодическую последовательность цифровых выходных величин

M(t,)-f(t,.). ..

При скачкообразном изменении (фиг. 2) измеряемой частоты от величины д до величины f + 4 f через постоянный, интервал времени длительностью выходе первого измерительного канала получают периодическую цифровую последовательност MXt) - временную переходную характеристику первого измерительного канал и периодическую цифровую последовательность Mg(t) - временную переходную характеристику второго измерительного .канала.. На фиг. 2 также показаны соответствующие выходные цифровые последовательности Mj-Ct), liUt на выходах сумматоров 12 и 13 и выходная цифровая последовательность MK;(t) - переходная характеристика блока 10, которая является выходом схемы, причем т/-д.

Из переходной характеристики M.jj(t (фиг. 2) следует, что интервал вра.менного усреднения fj, получаемый предлагаемым способом, при скачкообразном изменении измеряемой частоты намного меньше интервала временного усреднения f переходной характеристики Mr(t) первого измерительного канала. Следовательно, динамическая погрешность измерения частоты в предлагаемом способе уменьшена в

/ Д раз, но не менее, чем на порядок.

Пример. Измеряют временную зависимость частоты эталонного генератора 41-53. Создают два измерительных канала с четырьмя цифровыми частотомерами 43-54, с приставками для введения точной поправки, измеряемой частоты, формируемой с помощью аналогового интегратора и АЦП, в каждом. Интервалы временного ус- реднения цифровых частотомеров первого измерительного канала устанавливают и 1 с, согласно техническим характеристикам средств измерений. Интервалы временного усреднения цифровых частотомеров второго измерительного канала устанавливают

2 1, 1с, т.е. на &t 0,1с больше, чем в цифровых частотомерах первого измерительного канала. Используют цифровую временную задержку й 0,1с, проводят измерения со-. гласно формуле -изобретения я получаю что динамическая погрешность измерения частоты в предлагаемом способе

уменьшается в --111 -- Q

раз. Это

Лс n.-f.-fft3

0,1-10

впервые позволило измерять временную зависимость частоты с периодом флуктуации 0,2с и менее.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый способ обеспечивает уменьшение динамической погрешности не менее, чем на порядок.

Формула изобретения

Способ цифрового измерения времен ной зависимости частоты эталонного генератора, основанный на формировании первой периодической последовательности измерительных временных интервалов, сдвинутых один относительно другого на постоянную величину, и подсчете числа периодов измеряемого сигнала в течение каждого измерительного интервала -первой последовательности. Отличающийся тем, что, с целью уменьшения динамической погрешности измерений, дополнительно формируют вторую периодическую последовательность измерительных временных интервалов, подсчитывают число периодов измеряемого сигнала в течение каждого измерительного интервала второй последовательности, первую периодическую последовательность сдвигают относительно второй, и временную зависимость измеряемой частоты определяют в соответствии с формулой

M(t.) (t.) - K,N(t.),

е M(t.) - последовательность чисел, пропорциональных мгновенным значениям измеряемой частоты в дискретные моменты времени t., где i О, 1, 2,... ;

Гг / Kjt ;/лГпостоянные коэффициенты; t - длительность измерительных временных интервалов

51195270

первой последовательности, (Г«С - временной сдвиг между

интервалами первой последовательности;5 длительность измеритель-ных временных интервалов второй последовательности;

ДТ - временной сдвиг между tO первой и второй последовательностями;

N(t) - количество периодов измеряемого сигнала в i-M измерительном интер- i

вале времени первой периодической последовательности;

Ct;)

количествопериодов измеряемого сигнала в i-м измерительном интервале времени второй периодической последовательности; . момент времени начала

t.

i-ro измерительного временного интервала первой и второй периодических последовательностей.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для динамических измерений частоты эталонных генераторов радиочастоты. Цель изобретения т уменьшение динамической погрешности измерений. По.ставленная. цель достигается путем проведения измерений дополнительно во рторой последовательности временных интервалов. Способ реализуется в устройстве, содержащем исследуемый эталонный генератор 1, управляемые переключатели первого 2 и второго 3 измерительных каналов, блок управления 4 цифровых частотомеров 5.1, 5.2.-. .5.п Первого и 6.1, 6.2...6п второго измерительных каналов, цифровые умножители 7 и 8, cytf матор 9, блок цифрового умножения 10, выход которого является выходом S устройства, блок цифровой задержки 11 и сумматоры 12 и 13. Работа уст(Л ройства поясняется временными диа--. : CZ граммами в описании изобретения. 2 ил.. ;о СП ND sj