Способ измерения частоты повторения импульсов Советский патент 1977 года по МПК G01R23/10 

Изобретение относится -к измерительной техиике и предназначено для измерения частоты повторения импульсов.

Известен способ измерения частоты повторения импульсов, основанный на подсчете целого числа периодов и учете дробной части периода измеряемой частоты в эталон-ном интервале времени измерения, начало которого совпадает с началом периода измеряемой частоты 1.

Однако этот способ обладает недостаточным быстродействием и сложностью процесса измерений, так как общее время измерения больше эталонного интервала времени измерений Целого числа -периодов на величину, пропорциональную временному интервалу, равному сумме длительностей дробной части периода и дополнителыного эталонного отрезка времени, а сложность заключается в реализации операций вычислений.

Известен также цифровой способ измерения частоты повторения импульсов, заключающийся в измерении первого периода, начало которого синхронизировано с началом эталонного интервала времени измерения, формировании частоты, умноженной на постоянный коэффициент и подсчете числа импульсов умноженной частоты в течение дробной части периода, примыкающего к концу эталонного интервала времени 2.

Однако при определении дробной части этот способ имеет значительную погрешность.

Цель изобретения-повышение точности измерения.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу измерения частоты в момент окончания очередного периода измеряемой частоты запоминают первое число, пропорциональное числу целых периодов измеряемой частоты, и второе число, равное числу периодов эталонной частоты, измеренных с начала эталонного интервала времени и последующего полного периода или ограниченного моментом окончания эталонного интервала времени, суммируют первое число с числом импульсов вспомогательной частоты, пропорциональной отношению первого числа ко второму, аннулируют результат суммирования, если момент окончания периода измеряемой частоты попадает в эталонный интервал измерений и повторяют операцию суммирования с учетом новых значений, измеренных с начала эталонного интервала времени и запомненных первого и второго чисел до тех пор, пока момент окончания очередного периода измеряемой частоты не окажется больше эталонного времени измерения, причем вспомогательную частоту получают путем деления эталонной частоты на коэффициент, равный отношению второго числа к первому, а коэффициент пропорциональности первым числом и числом периодов измеряемой частоты выбирают равным степени числа 10 таким образом, чтобы отношение перво.го числа ко второму не превышало единицы.

На чертеже представлены временные диаграммы, поясняюпше сущность предлагаемого способа измерения частоты повторения импульсов.

Приняты следующие условные обозначения: Гэ - периодповторения импульсов эталонной частоты F:,(a);

Т,-,, Гд., ,..., Гд- -соответственно 1, 2,..., i-й

периоды повторения импульсов измеряемой частоты FX, попадающие в эталонный интервал измерений tn (б, в, г);

Т), Т2, ...,Тг - временные интервалы, начало которых совпадает с началом эталонного интервала измерений tn, а концы совладают с моментами окончаний Л, 2, ...,t-ro периодов частоты FX (д, е, ж, з);

At - длительность неполного дробного периода частоты FX, ограниченного моментом окончания эталонного интервала tn измерений (и);

Ттц, TB,,..-,TBI-периоды повторения импульсов вспомогательных частот соответственно FB, , FB,, ..., FBI формируемых по результатам измерений чисел периодов частот FX и Fa в интервалах времени ть Т2Тг (к, л, м).

Допустим, что в Момент окончания некоторого временного интервала Тг(з), начало которого совпадает с началом эталонного интервала измерений и(б), произведен отсчет полных периодов измеряемой частоты FX и периодов эталонной частоты э. ОчевидN. РЭ но, что В момент окончания f-ro

л:

периода частоты F (г) результат счета числа периодов частоты FX представляется в виде числа Qi, пропорционального числу причем должно выполняться условие ,.

Умножение числа Л/,- на коэффициент пропорциональности можно реализовать, например, счетчиком-регистром, сдвигающим в процессе счета числа периодов частоты F.

В момент окончания временного интервала т, числа Qi и NSI запоминают и начинают суммировать, например, в счетчике число Qi с числом импульсов вспомогательной частоты FB, которую получают путем деления управляемым делителем эталонной частоты F на дробный коэффициент, равный значению

А- 1 - Qi

Учитывая, что

Р„. - 10-.р,

°(

Кп

результаты суммирования можно представить в следующем виде

- Q/ + (Г, 10- (Л, + F), (I)

5 где t - TeK-yniee значение времени, начало отсчета которого совпадает с моментом окончания t-ro периода частоты FX.

В случае, когда очередной (1+1)-й период измеряемой частоты FX заканчивается раньше

0 окончания эталонного интервала времени t, результат Mi суммирования в момент окончания (f+l)-ro периода аннулируется и операцию суммирования повторяют с учетом новых значений чисел

5Q/-,i И ,

которые пропорциональны измеренным значениям периодов частоты FX И Fg в интервале времени, равном

f 1 - г + 7 ,1Результаты Mt суммирования аннулируются каждый раз в момент окончания любого периода частоты FX, полностью попадающего в эталонный интервал измерений /ц.

5 Рассмотрим случай, когда момент окончания эталонного интервала времени 4 наступает раньще, чем момент окончания (г+1)-го периода частоты F. В этом случае суммирование числа импульсов частоты FB с числом

Э Q,- будет происходить в течение неполного (t-f-l)-ro периода (и), ограниченного моментом окончания эталонного интервала времени, т. е. суммирование будет производиться в течение интервала времени, равного значению

А.4-,.4-Л,-Пр,, (2)

где ср. - среднее значение длительности периодов частоты FX, попадающих в интервал времени тг.

Согласно выражениям (1) и (2) в момент окончания эталонного интервала времени 4 рез)льтаты суммирования чисел импульсов частоты Fgf с числом Q, фиксируются в виде числа

M, MI 10 (N. + A f) 10. („-F или

/и, , при t l-10-«,

где п - натуральное число или нуль.

Число MI пропорционально измеряемой частоте FX. Истинное значение измеряемой частоты FX в герцах равно числу

MI

М.,

10

которое определяется путем указания положения запятой в результате MI, причем число (т - п) указывает после какого разряда, начиная с младщего числа MI, необходимо установить запятую, чтобы получить число

MZ.

Число MZ соответствует среднему значению частоты в интервале времени измерения целого числа периодов, попадающих в заданный эталонный отрезок времени in.

Этот способ измерения частоты также позволяет без существенного усложнения нроцесса из-мерений определять значение частоты FX -но любому заранее заданному числу периодов частоты FX, попадающих в эталонный интервал времени измерений /ц. В этом случае производят измерение заданного числа периодов частоты FX, в интервале времени измерения которых измеряют число периодов эталонной частоты FX, а вспомогательную частоту FB, полученную с учетом этих измерений, измеряют в Интервале времени, начало которого совпадает с моментом окончания заданного периода частоты F,f, а конец -с моментом окончания эталонного интервала времени tn.

Формула изобретения

Способ измерения частоты повторения импульсов, основанный на подсчете числа целых периодов и дробной части результата измерения на эталонном интервале времени измерения, начало которого совпадает с началом периода измеряемой частоты, и формировании вспомогательной частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в момент окончания очередного периода измеряемой частоты запоминают первое число, пропорциональное числу целых периодов измеряемой частоты, и второе число, равное числу периодов эталонной частоты, измеренных с начала эталонного интервала времени н последующего полного периода или ограниченного моментом окончания эталонного интервала времени, суммнруют первое число с числом импульсов вспомогательной частоты, пропорциональной отношению первого числа ко второму, аннулируют результат суммирования, если момент окончания периода измеряемой частоты попадает в эталонный

интервал измерений и повторяют операцию суммирования с учетом новых значений, измеренных с начала эталонного интервала времени и запомненных первого и второго чисел до тех пор, пока момент окончания очередного периода измеряемой частоты не окажется больше эталонного времени измерения, причем вспомогательную частоту получают путем деления эталонной частоты на коэффнцнент, равный отношению второго числа к первому, а коэффициент пропорциональности /между первым числом и числом периодов измеряемой частоты выбирают равным степени числа 10 таким образом, чтобы отношение первого числа ко второму не превышало еднницы.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР АЬ351173, кл. G 01R 23/10, 10.04.72.

2. Авторское свидетельство СССР № 370538, кл. G 01R 23/10, 05.09.73.

ll

nil I I Им III nilHI I I Mil I I Illllll t

-J/x, U-// -JLTV - ,,/;

r,

111111111

-J

TU

I1

i-1

ил/

L4

.l l, -V/

LLulLjt

U-/lz-J