Способ и устройство для измерения отклонений частоты от номинального значения Советский патент 1977 года по МПК G01R23/10 

(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЙ ЧАСТОТЫ ОТ НОМИНАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ Устройство для осуществления способа снабжено реверсивным счетчиком, суммирующий вход .которого соединен с формирователем импульсов, а вычитающий i - с генератором образцовой частоты, потенциально-импульсным дешифратором нулевого состояния реверсивного счетчика, импульсный вход которого соединен с генератором образцовой частоты, а выход с тиной установки реверсивного счетчика в (N-1) состояние, потенциально-импульсным дешифратором (M-l) состояния реверсивного счетчика, импульсный вход которого соединен с формирователем, а выход - с шиной установки реверсивного счетчика в нулевое состояние, к которой подключен выход блока управления, и выходным потенциально-импульсным дешифратором, импульсный вход которого соединен с другим выходом блока управления, причем потенциальные входы всех дешифраторов подключены к выход 1Ш1М шинам реверсивного счетчика. На фиг.1 и 2 изображены схемы устройства, .реализующего способ; на фиг. 3-6 - временные диаграммы, поясняющие способ измерения. Сущность способа состоит в следующем. Реверсивное суммирование (сравнение) входной измеряемой и образцовой fo частот производится по модулю N (modN), причем N определяется из соотношения номинальных значений измеряемых частот fni и длительности посылки: .HOA((fHrfoTcJ), где НОД - наибо1П ший обший делитель; foTC4.- значение частоты отсчета. При постоянном разносе Afp номинальных значений измеряемых частот отсчетную частоту целесообразно выбрать из следующего ряда f - f i ( ОТСЧ HI- й tp 5 где К 0,1,2....; fH, - минимальное значение измеряемой частоты в наборе fn I. В этом случае отсчетная частота равна одной из номинальных частот fni или отличается от крайних частот на величину, кратщю разносу Afp. Последнее обстоятельство расширяет возможности выбора образцовой частоты fo, так как в предлагаемом способе измерения должно выполняться равенство О ОТСЧ Для сокращения числа полных циклов счета по модулю N в реверсивном счетвдке необходимо образцовую частоту выбирать в середине набора m измеряемых частот, т.е. при нечетном m ° Нр,, при четном m о отсч м /,, /, При выполнении послед1шх условий величина ИОД; равна частоте pa3HocaAfp: - НОД (fiii-foTcj) , а модуль сравнения N Afp to На фиг. 3-6 графически представлено изменение состояния счетчика нри различных соотношениях измepяe fы.x частот fx- и образцовой частоты fg. На фиг. 3 показано изменение состояния счетчика при выборе fo равной одной из номинальных измеряемых частот fH, и поступлении на вход счетчика частоты fx- fn- + Afx. Работа счетчика в данном случае не отличается от работы обычного реверсивного счетчика, и счет импупьсов ведется как убывающим (при Afx 0),так и возрастающим итогом (при Afx 0). На фиг. 4 изображено изменение состояния счетчика по модулю N при fx-,, f,, ± Afp±Afx fg, на фиг. 5 - при f X . f о fp fx fo из фиг. 6 - при , - fo +2Afp ± Afx fo. Если в конце элементарной посылки с длительностью to результирующее число в счетчике равно О или N, то значит, значения измеряемых частот равны номинальным значениям (графики D). Если результат реверсивного суммирования по модулю N лежит в промежутке от О до N/2, то измеряемая частота fx больше своего номинального значения (графики Е), а если результат заключен в пределах от N/2 до N-1, то f (графики Г). Действительно, число п в сумматоре (счетчике) по модулю N, накопившееся за время to, равно п mod ( fo)to. Раскрывая операцию суммирования по модулю N получим {n ±Afxto, остаток от деления (fv; fp) tf, на N; Afx отклонение измеряемой частоты от номинального значения. В реверсивном счетчике, осзЩествляющем счет импульсов в пределах от О до N, отрицательные остатки -п} принимают значения {-n}-N-n В этом случае значение отклонения частоты от номинальной (-Afx) можно с помощью дешифратора считывать со счетчика в обратном коде: N- {-п} N-N-1-n п Таким образом, значение результирующего числа п, считываемого со счетчика в конце интервала времени to, будет H ..е. пропорционально непосредственно абсолютному отклонению частоты от минимального значения Afx, а не относительному отклонению Afx/fxВ предлагаемом способе диапазон измеряемых частот одного порядка с fo. Верхнее значение fo, а следовательно и fx ограничивается только быстродействием счетчика. Поскольку результирующее значение в счетчике npHfx fH, Afx 0 -n 0;N при fx fH, Afx 0 n 0-|ри fx fo, Afx 0 -n -|-N-l, O для однозначного отсчета отклонеггие частоты не олжно превышать в счетчике значения М/ 2, в ерерасчете на долустимую частоту д .. f /, |- а

где Afp - частота разноса номинальных измеряемых частот.

В многочастотных системах связи изменение частот Afxj, названное дестабилизирующими факторами и эффектом Допплера, практически постоянно Д11Я всех m частот. В этом случае вычисленный счетчиком по модулю N остаток п будет одинаковым для всего набора измеряемых частот.

Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства (см. фиг. 1 и 2), в состав которого входят формирователь импульсов 1, генератор образцовой частоты 2, реверсивный счетчик 3, блок управления 4, потенциально-импульсный дещифратор 5 нулевого состояния реверсивного счетчика, потенциально-импульсньш дещифратор 6 .) состояния реверсивного счетчика и выходной потенциально-импульсный дещифратор 7.

Рассмотрим работу реверсивного счетчика 3 по модулю N.

На выход реверсивного счетчика 3 подаются импульсы на сложение и вычитание. Число разрядов реверсивного счетчика 3 п выбирается таким, чтобы объем этого счетчика был не меньше N. т.е. 2 N

Дешифратор 5 построен так, что импульс на его выходе появляется, если реверсивный счетчик 3 находится в (N-1) состоянии и поступивший на вход импульс сложения устанавливает его в состояние .

Таким образом, если на вход реверсивного счетчика 3 поступают импульсы на вычитание, то счетчик переводится в (N-1) состояние импульсом с дешифратора 5, а затем проходит состояния от (N-l).

На суммирующий вход реверс1шного счетчика поступает последовательность импульсов входной частоты fx, получаемая в формирователе импульсов 1. На вычитающий вход поступает последовательность импульсов образцовой частоты fo с генератора 2.

В течение времени t0 в реверсивном счетчике 3 производится подсчет импульсов входной и образцовой частот, причем подсчет производится по модулю. Состояние реверсивного счетчика в конце интервала времени fo определяется с помощью потенциально-импульсного дешифратора 7, на считываюищй вход которого поступают импульсы с блока управле1шя 4, следующие с периодом to. По номеру ЩИНЫ дешифратора 7, на которой появляетс

импульс, определяется величина и знак отклонения частоты от номинального значения.

Блок управления 4 синхронизирует j работу реверсивного счетчика импульсами, следующими с периодом toФормула изобретения

1.Способ измерения отклонения частот от номинального значения, основаный на подсчете и сравнении числа периодов образцовой и измеряемой частот, отличающийся тем, что, с целью ПОВЫШЕНИЯ точности, измеряют длительность посылки многочастотного сигнала, определяют разность между номинальными значениями частот в посылке, производят реверсивный подсчет числа импульсов многочастотной посылки по модулю, пропорциональному произведению разности номинальных значений частот в посылке и длительности посылки при возрастании и убывании частоты сигнала от номинального значения, записанного в счетчике.

2.Устройство для осуществления способа по П.1, отличающееся тем, что оно снабжено реверсивным счетчиком, суммирующий вход которого соединен с формирователем импульсов, а вычитающий - с генератором образцовой частоты, потенциально-импульсным дещифратором нулевого состояния реверсивного счетчика, импульсный вход которого соединен с генератором образцовой частоты, а выход - с шиной установки реверсивного счетчика в (N-1) состояние, потенш1ально-импульсным дещифратором (N-1) состояния реверсивного счетчика, импульсный вход которого соединен с формирователем, а выход - с шиной установки реверсивного счетчика в ьгулевое состояние, к которой подключен выход блока управления, и выходным потенциально-импульсным дешифратором, импульсньп вход которого соединен с другим выходом блока управления, причем потенциальные входы всех дешифраторов подключены к выходным 1Ш{нам реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Ермолов Р.С. Цифровые частотомеры, М., ЭнергияМ973.,с. 23-26.

2.Авторское свидетельство № 336612, М.Кл G01 R 23/10, 1973 (прототип).

х

Фиг. 2

Фиг.З

J

Фиг Л

фиг. Б