Устройство для измерения частоты сигналов Советский патент 1989 года по МПК G01R23/10 

t

(21)4217243/24-21

(22)21.03.87

(46) 07.09.89. Бкш. № 33 (72) В.В.Блатов .

(53)621.317(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 622017, кл, G 01 R 23/10, 1977.

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ СИГНАЛОВ

(57)Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частоты сигналов в анализирующей аппаратуре. Цель изобретения - повышение точности - достигается за счет измерения плот ности вероятности мгновенной частоты входного сигнала и нахождения максимума этого распределения. Б устрой2 ,

стве за время измерительного интервала, формируемого формирователем 16, импульсы входного формирователя 1 подсчитываются счетчиками 4 в m параллельных каналах после прохождения селекторов 3 импульсов. По окончании измерительного интервала с помощью коммутатора 5, регистра сдвига II, сумматора 6, блока деления 7 чисел производится нахожде1ше координаты максимума распределения. Погрешность измерения значительно меньше полосы канала, поскольку значение координаты уточняется по соотношению отсчет тов в соседних каналах. На чертеже также показаны ключи 2 и 13. блок 8 памяти, триггеры 10 и 15, элемент 12 задержки, генератор 14 тактовых импульсов. 4 ил.

а S

(Л

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частоты сигналов в анализирующей аппаратуре. Цель изобретения - повышение точности - достигается за счет измерения плотности вероятности мгновенной частоты входного сигнала и нахождения максимума этого распределения. В устройстве за время измерительного интервала, формируемого формирователем 16, импульсы входного формирователя 1 подсчитываются счетчиками 4 в M параллельных каналах после прохождения селекторов 3 импульсов. По окончании измерительного интервала с помощью коммутатора 5, регистра сдвига 11, сумматора 6, блока деления 7 чисел производится нахождение координаты максимума распределения. Погрешность измерения значительно меньше полосы канала, поскольку значение координаты уточняется по соотношению отсчетов в соседних каналах. На чертеже также показаны ключи 2 и 13, блок 8 памяти, триггеры 10 и 15, элемент 12 задержки, генератор 14 тактовых импульсов. 4 ил.

Aroff

СП

о

OJ

со

со

вых.

фиг.

31506373

Изобретение относится к нзмери- телыюй технике и может быть нспольг зовано для измерения частоты сигналов в приемно-анализирующей аппаратуре.

Цель изобретения - повышение точ- ности намерения.

Сущность изобретения заключается в том, что измеряется плотность вероятности мгновенной частоты входно- JQ го сигнала и находится координата максимума (мода) этого распределения при гармоническом и импульсном сигналах или координаты нескольких макси- при полимодальном распределе- 15 НИИ (многопозиционный сигнал). Моды соответствуют частотным позициям сигнала (в частности при ЧТ - бимодальное .распределение).

Погрешность измерения значитель- 20 но меньше полосы канала, поскольку значение моды уточняется по соотношению отсчетов в соседних каналах,

На фиг,1 представлена, функциональная, схема устройства для измерения 25 частоты сигналов; на - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.З - вероятности попадания мгновенной;частоты сигнала в соседние каналы в зависимости от положения частоты сигнала внутри канала; на фиг.4 - график значений отсчетов К в каналах при ЧТ-сигнале с частотами f и f.

Устройство для измерения частоты 35 сигналов содержит формирователь 1 импульсов, выход которого через ключ 2 соединен с входами m параллельных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединен- 40 ных селектора.3 импульсов и счетчика А, разрядные выходы которых подключены к- соответствующему входу т-входового коммутатора 5, две груп- ггы выходов которого соединены с вхо- 45 дами сумматора 6. Выход сумматора 6 соединен с первым входом блока 7 деления чисел, второй вход которого объединен с вторым входом сумматора 6. Выход блока 7 деления чисел 50 соединен с первым входом элемента 8 памяти, второй вход которого объединен с управляющим входом коммутатора 5 и подключен к выходу счетчиИнтервал измерения Т определяет ся импульсом (фиг,2б) с первого выка 9. Выход одного из младших разря- 55 хода формирователя 1 временных индов кал дого канального счетчика 4 через триггеры 10 подключен к соответствующим ииформациогтым входам

тервапов (ФВИ), который устанавлива ет регистр 11 сдвига в параллельный режим работы и открывает ключ 2, Фо

регистра ) сдпига, выход которот о через элемент 12 задеряски соединен с входом записи элемента 8 памяти, а тактовый вход соединен с тактовым входом счетчика 9 и с выходом ключа 13, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора 14 тактовых импульсов, а управляющий вход - с выходом триггера 15. Первый выход формирователя 16 временного интервала подключен к управляющему входу ключа 2, первому входу триггера 15 и входу выбора режима регистра 11 сдвига. Второй вход триггера 15 соединен с выходом старшего разряда . счетчика 9. Второй выход формирователя 16 временного интервала подключен к входу предварительной установки регистра 11 сдвига.

На фиг,2 представлены эпюры следующих напряжений: а .- на выходе ключа 2; б - на первом выходе формирователя 16 временного интервала; в - на выходе триггера 15; г - на выходе ключа 13; Д - число на выходе счетчика 9,

На фиг,3 приведены вероятности Р. , Р. и Р, мгновенной частоты сигнала соответственно в 1-1, I, 1+1 . каналах при фиксированном значении периода частоты Т.

На фиг,4 изображена гистограмма чисел К, зарегистрированных счетчиками 4 после окончания.интервала измерения Т при воздействии ЧТ-сигнала с частотами f и f

1

Устройство работает следующим образом.

Оценка частоты производится в два этапа. На первом этапе (Измерение) производится накопление данных - формирование, плотности вероят 1ости мгновенной частоты процесса.

На втором этапе (Считывание) вычисляются и считываются моды полученного распределения.

Перед началом измерения проводится обнуление счетчиков 4 и 9, триггеров 10 и 15, элемента 8 памяти и pe.TWCTpa 1 1 сдвига (цепи обнуления не показаны),

Интервал измерения Т определяется импульсом (фиг,2б) с первого выхода формирователя 1 временных интервапов (ФВИ), который устанавливает регистр 11 сдвига в параллельный режим работы и открывает ключ 2, Фор

мирователь 1 импульсов при переходе входиог о процесса через нуль (в одн сторону) вь рабатывает короткие импульсы, интервал Т между ними равен текущему значению мгновенной частот входного процесса. Через открытый ключ 2 импульсы поступают на входы селекторов 3 импульсов (фиг,2а).

Однако даже при воздействии на селекторы гармонического сигнала он оказывается зарегистрированным в двух соседних каналах. Это объясняется тем, что фаза опорной частоты fg селекторов случайна по отношению к входному сигналу. Вероятности попадания сигнала в соседние каналы (фиг.З) линейно зависят от положени частоты сигнала U в канале и опред ляются соотношением (фиг.4)

Л г

t

к

e-fi

где К и К |- количество отсчетов в t-и (Е+1)-м каналах.

В результате частота определяется не только номером канала I-, но и поправкой Д1.

. Входы триггеров 10 подключены к одному из младших разрядов соответствующих счетчиков А так, что каждый триггер 10 опрокидывается только после регистрации, в своем канале К импульсов (активный канал), где К„ 2- 4 - порог,, защищающий триггеры 10 от случайных срабатываний.

После окончания интервала Т в счетчиках 4 оказываются зарегистрированными числа К (фиг.4), которые характеризуют плотность вероятности мгновенной частоты. Активные каналы отмечены соответствующими триггерами 10. В конце интервала измерения информация с выхода триггеров,10 записывается в регистр 11 сдвига импульсом с второго выхода ФВИ 16. Регистр 11 затем переводится в режим последовательной работы. Одновременно опрокидывается триггер 15 (фиг.2в и начинается процесс обработки.

Через открытый ключ 13 импульсы с выхода генератора 14 тактовых импульсов (фиг.2г) поступают на тактовые входы регистра I1 сдвига и счетчика 9, который последовательно формирует т-1 адресов на управляющем входе коммутатора 15 (фиг.2д).

В соответствии с адресом нз выходе коммутатора 5 появляются коды

0

373

5

ггисел к,и К

до к и К 1-1

0

6

затем К и К и т.д. . Те же тактовые имгтуль сы, которые переключают адрес, йоз- дейстЕуя на вход счетчика 9, сдвигают содерА-ммое регистра 1 I . Одновременно с появлением на первом выходе, коммутатора 5 числа К, К на выходе регистра 11 сдвига появляется импульс записи, который через элемент 12 задержки поступает на цепь записи элемента 8 памяти, фиксяруя задержанным передним фронтом число t+Кр,/(Кр+Кр, ).Значение I поступает с выхода счетчика 9, а уточненное значение ЛI - с выхода блока 7 деления чисел. В результате на выходе элемента 8 памяти фиксируется уточненное значение одной из частот мно- гопозидионного сигнала, момент его появления отмечается импульсом записи. Это значение хранится до появления следующего максимума, который определяется и записывается анапогич

5 ным образом. Количество частот многопозиционного сигнала равно числу максимумов плотности вероятности мгновенной частоты Запись каждой частоты сопровождается импульсом записи,

0 снимаемым с выхрда элемента 12.

После перебора всех номеров каналов счетчик 9 возвращает триггер 15 в исходное состояние. Ключ 13 запирается. Процесс считьшания результатов

5 измерений закончен. Он повторяется при появлении на первом выходе ФВИ 16 следующего импульса.

Таким образом, при считывании на выход устройства последовательно по0 ступают коды, одно11начно определяю- щие частоты гармонического, импульсного или многопозиционного сигнала.

Формула изобретения

Устройство для измерения частоты сигналов, содержащее та параллельных счетных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных счетчика и триггера, формирователь импульсов, два ключа, элемент задержки, счетчик и формирователь временного интервала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены коммутатор, сумматор, блок деления чисел, элемент памяти, регистр сдвига , тригг ер, генератор тактовых импульсов, m селекторов импульсов.

при этом последовательно соединены формирователь временного интервала, триггер, ключ, счетчик, коммутатор; m групп входов которого соединены с соответствующими выходами счетчиков, а две группы выходов подключены к входам сумматора, выход которого соединен с входом блока деления чисел, второй вход которого объединен с вторым входом сумматора, выход блока деления чисел соединен с первым входом блока памяти, второй вход которого объединен с выходом счетчика, выходы всех канальных триггеров подключены к соответствующим информационным входам регистра сдвига, выход которого через элемент задержки соединен с входом записи элемента памя

ти, выход старшего разряда счетчика подключен к втором входу тригтера, вход устройства через последовательно соединенные формирователь импульсов и второй ключ соединены с входами всех селекторов импульсов, управляющий вход второго ключа и вход выбора режима регистра сдвига подключены к выходу формирователя временного интервала, второй вход первого ключа соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход этого ключа подключен к тактовому входу регистра сдвига,, вход предварительной установки которого соединен с вторым выходом формирователя временного интервала.

фие.2

kP,

О 1 t /;/2

Фиг.

Фиг.З