Способ измерения отклонений частоты от номинального значения и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01R23/10 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в системах автоматизированного контроля, измерения доппле- ровского смещения частоты,, демодуляции частотноманипулированных сигналов,

Цель изобретения - упрЬщение и расширение диапазона измеряемых час- тот.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, реализующего способ} на фиг,2 - пояснения к работе устройства; на фиг.З структурная схема блока управления,

Способ основан на определении максимально возможного диапазона отклонения измеряемых частот от номинальных значений, выборе разрядности счетчика такой, что его объем больше, чем произведение максимально возможного диапазона отклонений измеряемых частот от номинальных значений и длительности измер ительного интервала, подсчете числа периодов измеряемой частоты в измерительном интервале возрастающим итогом по модулю числа, равного объему счетчикаj, с начального значения, равного отрицательному вычету от произведения значения номинальной частоты и длительности измерительного интервала по модулю числа, равного объему счетчика.

Устройство, реализующее способ содержит фop шpoвaтeль 1 импульсов, блок 2 управления, выходной регистр 3, счетчик 4, регистр 5 хранения кода вычета и ключ 6, Вход 7 и выход 8 являются соответственно входом и выходом устройства, а входы 9 и 10 -- входами ввода и управления записью кода вычета номинальной частоты. Выход формирователя 1 импульсов через ключ 6 подключен к счетному входу счетчика 4, Информационные выходы регистра 5 хранения кода вычета соединены с информационными входами счетчика 4, информационные выходы которого подключены к информационным входам выходного регистра 3. Первый выход блока 2 управления соединен с входом управления записью информации выходного регистра 3, второй выход с управляющим входом ключа 6, а третий выход - с входом установки в начальное состояние счетчика 4.

-

3470322

Устройство работает следующим образом.

Формирователь 1 импульсов из входного потока импульсов частоты F с

номинальным значением Г„; .формирует прямоугольные импульсы, амплитуда и длительность фронтов которых обеспечивает нормальную работу устройства. Сформированные импульсы поступают на вход ключа 6, на управляющий вход которого из блока 2 управления подается измерительный строб 11, длительностью Т Подсчет числа

импульсов (периодов) измеряемой частоты, поступающих на счетньй вход бчетчика 4 из формирователя I импульсов через ключ 6 в течение измерительного строба, производится по модулю числа, равного объему счетчика N, разрядность п которого выбрана такой, что его объем N больше, чем произведение априорно известного максимально возможного диапазона отклонения измеряемых частот iF от номинальных значений и длительности измерительного строба Т „

N .кс .зг.. (1) При этом счет импульсов ведется

возрастающим итогом с начального значения К. вычету от

..-,, равного отрицательному произведения значения номинальной частоты F. и длительности измерительного строба Т по модулю 25 числа, равного объему счетчика N

К, , Т,„„

,

- ИЗ Nr

N

где а - вычет числа а по модулю .

b (остаток от деления

0числа а на ь),

Начальное значение К. , соответствующее i-му значению номинальной частоты р через вход 9 ввода номинального значения частоты при подаче на

5 вход 10 сигнала записи кода вычета предварительно записывается в регистр 5 хранения кода вычета„ Перед началом очередного измерительного строба по команде с блока 2 управления зна0 чения К,- переписываются в счетчик 4. По окончании измерительного строба после многократных переполнений содержимое счетчика равно числу М

55

М K,+(F, +4F, ) ,„ „

-/V. P Ч-1.ХТГ

H}M N H,

TH,n..

,, (3) где iF- - отклонение частоты F от номинального значения F,...

Если выполняется условие (1), выражение (3) можно записать .-т„

-др--т

можно

., .

(

ИЭМ N при

изм I

N-uF. , Из выражения

ПРИ

дР. О, лР. О

()

(4) видно, что М прорегистр 3 и выдается на выход 8 устройства.

Блок 2 управления может быть выполнен по схеме, представленной на фиг.З, и состоит из генератора 2,1 меандра с периодом следования импульсов, в два раза большим, чем длительность измерительного строба, элемента 2,2 задержки, величина задержки которого больше чем время распространения переноса в счетчике и меньше, чем половина периода следования импульсов генератора 2,1 меанд- нением измеряемых частот от номиналь- ...,,, „,, о о

15 ра, и логического элемента ИЛИ-НЕ 2,3.

порционально отклонению частоты aF . и представлено в дополнительном коде, i Знак отклонения определяется по границе между отрицательными и положительными отклонениями дЕ., которая задается максимально возможным отклоных значений в сторону их увеличения ДР ц„. или уменьшения д На фиг, 2 представлена числовая одь, на которой буквой А отмечена граница поло- .жительных отклонений лР; , а буквой В - отрицательных для случаев

а) и В N/2;

б) и В N/2; в А N/2 и Б N/2 Величины А и В равны:

20

25

Блок 2 управления работает следующим образом.

При низких у ровнях выходных сигналов генератора 2.1 и элемента 2.2 задержки на выходе логического элемента ИЛИ-НЕ 2,3 формируется сигнал 12 записи кода вычета в счетчик 4, Высоким уровнем сигнала генератора снимается сигнал 12 записи кода вычета в счетчик 4 и формируется измерительный строб 11. По заднему фронту выходного сигнала 13 элемента 2-. 2 задержки содержимое счетчика 4 запи - сывается в выходной регистр 3, а его низким уровнем формируется сигнал 12 записи кода вычета в счетчик 4, Далее указсшньй процесс периодически повторяется.

.M, T, этом дР

MQKC

..+

макс.

U.F

Т

Положительные отклонения лР лежат между точками О и А, а отрицательные - между точками В и N. Диапазон чисел между точками Аи В не используется, : поэтому разрядность счетчика п должна быть равна наименьшему числу, при котором вьшолняет- ся условие (1),

Из анализа фиг,2 видао, что при А N/2 и В N/2 (5) граница между отрицательными и поло- жительньми отклонениями определяется наиболее просто: если старший разряд счетчика 4 равен С, отклонение частоты положительное, если 1, отклонение частоты отрицательное. Поэтому старший разряд счетчика используется как знаковый, Вьшолнение условия (5) упрощает процедуру определения знака отклонения частоты и не ограничивает области применения устройства, так как на практике обычно , и поэтому вьшолнение условия (1) автоматически ведет к выполнению условия (5),

По окончании очередного измерительного строба содержимое счетчика 4 (знак в старшем разряде и дополни- тельньй код величины отклонения частоты от номинального значения в младших разрядах) по команде с блока 2 управления записывается в выходной

0

5

0

5

0

5

0

5

Блок 2 управления работает следующим образом.

При низких у ровнях выходных сигналов генератора 2.1 и элемента 2.2 задержки на выходе логического элемента ИЛИ-НЕ 2,3 формируется сигнал 12 записи кода вычета в счетчик 4, Высоким уровнем сигнала генератора снимается сигнал 12 записи кода вычета в счетчик 4 и формируется измерительный строб 11. По заднему фронту выходного сигнала 13 элемента 2-. 2 задержки содержимое счетчика 4 запи - сывается в выходной регистр 3, а его низким уровнем формируется сигнал 12 записи кода вычета в счетчик 4, Далее указсшньй процесс периодически повторяется.

Устройство можно использовать для измерения отклонения частоты от номинального значения, величина которого ограничивается только быстродействием счетчика 4 (его младших разрядов) и не влияет на время распространения переноса в счетчике 4, что дает возможность использовать в старших разрядах счетчика 4 элементы с меньшим быстродействием и потреблением. Разрядность счетчика зависит только от максимально возможного диапазона отклонения измеряемых частот от номинального значения, но не от самого номинального значения. Кроме того, устройство легко перестроить на измерение отклонения произвольной частоты. Для этого доста- точно записать в регистр 5 код вычета номинального значения измеряемой частоты,

Формула изобретения

1. Способ измерения отклонений частоты от номинального значения, оскованный на подсчете числа периодов измеряемой частоты в измерительном интервале по модулю числа, отличающийся тем, что, с целью его упрощения и расширения диапазона измеряемых частот, задают максимально возможный диапазон отклонения измеряемых частот от номинальных значений выбирают разрядность счетчика так, чтобы его объем был больше чем произведение максимально возможного диапазона отклонения измеряемых частот от номинальных значений и длительности измерительного интервала, а подсчет импульсов производят возрастающим итогом по модулю числа, равного объему счетчика, с начального значения, равного отрицательному вычету от произведения значения номинальной частоты и длительности измерительного интервала по модулю чиЬла, равного объему счетчика.

2. Устройство для измерения отклонений частоты от номинального зна- чения, содержащее формирователь им

AFi 0

пульсов, вход которого .является входом устройства, блок управления, последовательно соединенные счетчик и выходной регистр, выход которого является выходом устройства, при этом вход управления записью информа™ ции выходного регистра подключен к выходу блока управления, отличающееся тем, что, с целью упрощения и расширения диапазона измеряемых частот, в него введены ключ и регистр хранения кода вьшета информационный вход и вход управления записью информации которого являются входами ввода и управления записью кода вычета номинальной частоты соответственно, а вькод соединен с введенным в счетчик информационным входом, причем выход формирователя импульсов через ключ подключен к счетному входу счетчика, второй выход блока управления соединен с управляющим входом ключа, а третий выход - с входом установки в начальное состояние счетчика.

df t G

ФигЗ

Изобретение может быть использовано В системах автоматизированного контроля и позволяет упростить и расширить диапазон измеряемых частот устройства. Устройство, реализующее способ, содержит формирователь 1 им- пульсов, блок 2 управления, выходной регистр 3, счетчик (С) 4, регистр 5 хранения кода вычета и ключ. Разряд- ность С 4 выбирают таким образом, чтобы его объем был больше, чем произведение максимально возможного диапазона отклонений измеряемых частот от номинальных значений длительности измерительного интервала. Подсчет числа периодов измеряемой частоты в измерительном интервале осуществляют возрастающим итогом по модулю числа, равного объему С 4, с начального значения. Последнее равно отрицательному вычету из произведения значения номинальной частоты и длительности измерительного интервала по йодулю числа, равного объему С 4. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. i (Л С t