Цифровой измеритель длительности периода Советский патент 1979 года по МПК G01R23/02 

. - . , ,, - .

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано для измерения частоты и периода гармоническбго сигнала. . . ...

Известны цифровые измерители периодов. : ..у ;.-..::.

Одно из известных устройств для измерения йёриодов содержит генератор образцовой частоты формирователь импульсов, триггеры, эл ементы И, -эле- : менты НЕ. одновибратор и счетчики импульсов ij.:

Точность измерения известного устройства ограничена стабильностью часTOTN Счетных импульсов, схдибками / дискретности и наличием шумов ad входном сигнале, т,а, характеризуемся низкой помехоустойчивостью.

Если стабильность генераторов образцовой частоты может быть достаточно высокой, то ошибки дискретности можно уменьшить, увеличивая время измерения или частоту генератора.

Однако за большое время измерения сама измеряемая частота может сущёст:- венно измениться, что накладывает ограничение на время измерения, а уве личёние образцовой частоты ограничено быстродействием используемой элементной базы.

Наиболее близким тех-ническим решением к данному изобретению является электронносчётный частотомер, содержащий генератор эталонной частоты, формирователь счетных. импульсов, формирователь импульсов измеряемой частоты, счётчик числа счетных импульсов, декадные делители и ключ 2.

Счетные импулБсы заполняют интервал измерения, равный п -периодам измеряемой частота, и подсчитывают счетчиком число счётных импульсов,.Однако известный электронносчеткый частотомер не обеспечивает необходимой точности и помехоустойчивости, .;

Целью изобретения является повышение точности и, помехоустойчивости цифрового измерителя длительности периода.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой измеритель длительности периода, содержащий генератор эталонной частоты, выход которого через формирователе счетных импульсов соединен с первьлм в ход (iключа, выход которого подключен к входу счетчика числа счётных импульсов, формирователь импульсов измеряемой частоты, до, . .3 661 полнительно введены счетчик числа импульсов измеряемой частоты, двактаоча и сумматор, входы которого соеди Йены соответственно с выходами первого и второго дополнительных ключей, первые входы которых подключены к перВОму выходу дополнительного счетчика 5 числа импульсов измеряемой частоты, щХод которого соединен с выходом формир ователя импульсов измеряемой частоты и с вторыми входами первого и второго дополнительного ключей,. Ю третьи входы которых подключены соответственно к выходам счетчика числа счетных импульсов, а второй выход дополнительного счетчика числа им.пульсов И5мвряе мой. частоты соединен 15 CJ вторым входом ключа. На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового измерителя длительности периойа, на фиг, 2 представлена временная диаграмма, иллюст- 2р рирующая его работу. . Цифровой измеритель длительности .периода содержит генератор эталонной частоты 1, формирователь счетных им- 25 пульсов 2, клйчи 3, 4, 5, счетчик, числа счетных импульсов 6, формирователь импульсов измеряемой частоты 7, сумматор 8 и сметчик числа импульсов измеряемой частоты Э, , . , ... . . Цифровой измеритель длительности периода рабсэтаеФ следундцим образом, , Сигнал с выходагенератора 1 по- - ступает на вход формирователя 2 и че-, рез ключ .3 на счётчик импульсов 6, Измеряемая частота1цз с форййрователя 7 поступает на ключи 4 и 5 (прямого и обратного кодов) и на счётчйй: кимпульсов 91 Счётчик импульсов .9 про- ;40 йзводат пойсчёт числа ймпульсо;в; .иэмеряёмой чистоты и управление кличами 4,- 5 таким образом, что при числе импульсов .измеряемой част-оты п/2 открыт ключ 5, а при числе импульсов, лежа- 45 щем в интервале от п/2 до п , открыт клк)ч 4, а ключ 5 соответственно закрыт. :--.. ,-.. ,;-.:, - , ,;.,,-.,,.. , .,- , с приходом каждого импульса изме- 50 ряемой частоты на ключи 4 и 5, происходит сугвлирование сумматором 8 числа счетных импульсовсо счетчика импульсов 6, т,е, с приходом первого импульса измеряемой частоты в сумматор 8 записывается число счетных импульсов, поступивших на счетчик импульсов б за один период измеряемой,частоты, с Приходом второго импульса в сумматор 8 записывается число счетных импуль- . сов, поступивших на счётчик импуЛьсов У б за.первый и второй период и т.д, Обозначим через fj количество счётных импульсов г поступивших на счетчик импульсов б за I -ый интервал измеряемой частоты (фиг. 2). Тогда, в. соот- хй 30 ствии с описанным алгоритмом, в маторе 8 будет накапливаться сумма -V(( .).; . + T,-e...+T Произведем оценку среднего из П пе-. дов: V2T,-b...T,.(fl)T .. Произведем оценку погрешности измеия одного периода Tj и среднего из -периодов Т, ср 1 иэм с Д 1 иэм- ГДо-Д1. .-д, )( ) i 2 ., -...-д, Z ., . 2z: , .--. : Среднеквадратическ5ю погрешность нки onp ejfiJ eM по общим правилам мирования;срёднеквадрат.ическ6й nbi шности;.; б(лт„)- ,sSL ,«- гТ;. - .). . . Для классического варианта измеия частоты и периода, к которому осится прототип: cSo-VT ./ кл(ДТсрЬ ° граш рассматриваемого варианта по внению с классическим равен: 6«А(ДТср) 6uVcp) я. имеем выиграш, равный:;- 1 , При числе периодов п 100 000 по грешность дискретности уменьшается более чем на два порядка. Аналогично можно доказать, что шу мовая составляющая погрш1ности также уменьшается aVn/S раз, где под п по нимается число независимых отсчетов, равных , где Т - время измерения, - интервал корреляции чаума, Ансшогичным образом можно повысит точность в режиме измерения частоты. Формула изобретения Цифровой измеритель длительности периода, содержащий генератор эталонной частоты, выход которого через формирователь счетных импульсов соединен с первым входом ключа, выход которого подключен к входу счетчика числа счетных импульсов, фор«1ирова,-тель импульсов измеряемой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и помехоФит.1 устойчивости, в него дополнительно введены счетчик числа импульсов измеряемой частоты, два ключа и сумматор, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго дополнительных ключей, первые входы .которых подключены к первому выходу дополнительного счетчика числа импульсов измеряемой частоты, вход которого соединен с оыходом формирователя импульсов измеряемой частоты и с вторыми входами первого и второго дополнительных ключей, третьи входы которых подключены соответственно к выходам счетчика числа/счетных импульсов, а второй выход доп6л1 1ительмого счетчика числа импульсов измеряемой частоты соединен с вторым входам ключа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Ериолов JP. С. Цифровые частотомера, П, f Энергия , 1973, с.3439. 2.Горйков А. П. Аппаратура для частотных ив1Р® енных измерений, М., Сов.радио , 1967, 1жс. 6.1.