Способ измерения частоты следования периодических импульсов Советский патент 1980 года по МПК G01R23/02 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ HACTOtbl СЛЕДОВАНИЯ

1 .

Способ измерения частоты спедовагния периодических импульсов относится к измерительной технике. Он может быть использован при разработке измерителей частоты.

В автоматизированных измерительных системах, где процесс сбора и обработки измерительной информашга осушествляется без участия оператора, остро встает вопрос об измерении частоты, порядок величины которой заранее неизвестен или измеряется в широком диапазоне.

Известен способ выбора диапазона при измерении частоты счетно-импульсным методом, основанный на измерении частоты методом подсчета периодов измеряе мой частоты в образцовом интервале времени

И. .

Однако этот способ не обеспечивает высокого быстродействия при измерении низких частот.

Из известных способов наиболее близкий по технической сущности к изобретению способ измерения частоты по кехПЕРИОДИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ

торому перед измерением задают число периодов измеряемой частоты, ощ1еделяк щих заданную точность, затем формируют временной интервал измерения равным заданному целому числу периодов измеряемой частоты, накапливают периоды эталонной частоты в течение этого целого числа периодов 2 . Частота, измеренная указанным способом, представляется в виде двух ве10личин:

М„- количество заданньк периодов измеряемой частоты; числа, периодов эталонной частоты, накопленных за интер15вал измерения.

При этом текущая относительная погрешность измерения выражается формулой

5,бз-,

20

где 5- - относительная нестабильность генератора эталона частоты. FJeaoCTflTKOM указанного способа измерения частоты является то, что перед измерением нёобхопимо в зависимости от величины изм зяемой частоты и требуемой точности рассчитывать число периоаов изменяемой частоты из соотношения, ,Мз,(11 HN iUl-T3N(2), где N - число, определяющее заданнукэ точность измерения, V Tj - величина периода измеряемой частоты, Тд - величина периода эталонной частоты. Причем величину N .j стремятся выбрать из соотношения (x). чтооы обеспечить требуемое быстродействие. Это рассчитанное число вводят : перед измерением. Такая операция исключает возможность автом1атизации процесса измерения, а для случая, когда частота измеряется в широких пределах и порядок частот неизвестен в каждый элемент, этот способ не обеспечивает измерение с требуемыми быстродействием при заданной точности. Действительно, ис ходя из соотношения (3) можно рассчитать N.J длянаивысшей измеряемой час тоты, но при этом по1 чается, что точность измерения при всех значениях йэмеряем.ых частот будет выполняться, но быстродействие при измерениях средних и низких частот скажется низким, Цель изобретения -повышение быстродействия при заданной точности измерения в широком диапазоне измерения частоты. Поставленная цель достигается тем, что по способу получения частоты следов ния, основанному на накоплении перибдов эталонной частоть во временной интёрьа ;лё измерения, равном целому йсслу rtejjri дов измеряемой частоты, временной интервал измерения формируют равным сумме двух временных интервало&-эталонпого HtweifiBaaa, равнйгЪ заданному числу пери одов эталонной частоты, и интервала вре мени, отсчитанного от конца эталонного интервала до начала ближайшего периода измеряемой частоты, и одновременно накапливают периоды измеряемой частоты во временном интервале измерения. Прецлагаемый способ характеризуется следующей совокупностыо операций: устанавливают число периодов эталонной частоты, определяющее точность измеренияформируют временной интервал измерения равным сумме эталонного интервала отсчитанного от начала периода измеряемой частоты и равного заданному числу периодов эталонной частоты, и интервала, отсчитанного от конца эталонного интервала до начала ближайшето периода измеряемой частоты, однощ5еменно накапливают периоды эталонной и измеряемой частоты в интервале измерения. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 - временная диаграмма его работы. Оно содержит входную шину 1 источника частотно-Импульсного сигнала, шину 2 пусковых импульсов, блок 3 управления генератор 4 эталонной частоты, первый счетчик 5, второй счетчик 6, блок 7 сравнения, установочные входы 8 блока сравнения,9 и 10 - выходы счетчиков 5 и 6. В ИСХОДНОМ СОСТОЯНИИ счетчики 5, б обнулены и перед началом измерения по входам 8 подают на блок 7 сравнения код, величина которого обусловливает требуемую точность измерения. Устройство работает следующим образом. С приходом пускового сигнала по шине 2 блок 3, управления подключает импульсы измеряемой частоты на вход первого счетчика 5, который начинает подсчитывать импульсы измеряемой частоты. Блок 3 управления по началу первого импульса, подсчитанного счетчцком 5, формирует начало интервала изм эення и подключает ген эатор 4 эта.лонно частоты ко входу второго счетчика 6, который начинает подсчитывать импульсы эталонной -частоты. По накоплении,в счетчике количества импульсов (периодов) эталонной частрт, численно равного установленному коду по входам 8, срабатывает блок 7 сравнения и выдает управляющий сигнал на блок 3 управления, который отключает подачу имдульсов измеряемой частоты на вход счетчика 5,. Счетчик 5 прекращает счет импульсов измеряемой частоты, но счетчик 6 продолжает подсчет импульсов (периодов) эталонной частоты. При поступлении импульса измеряемой частоты, пришедшего после появления сигнала с блока 7 сравнения, блок 3 управления формирует окончание време ного интервала измерения и отключает импульсы эталонной частоты от входа счетчика 6. На этом цикл измерений заг канчивается. В результате измерения на счетчике 5 накапливается количество периодов измеряемой частоты, содержащихся в измерительном стробе, а на счетчике 6 - количество периодов эталонной частоты, содержащихся в измерительной стробе. Эти величины выдаются с выходов 9 и 10 счетчиков 5 и 6. На фиг. 2 представлена временная диаграмма работы устройства, реализующего предлагаемый способ, где временной интервал, равный установленному числу периодов эталонной часто ы, а N - чиеэто, установленное по входам 8, интервалы измерения для различных частот;. К , V 3 - количество периодов измеряемрй частоты, накопленных счетчиком 5 при измерении различных значений частот; количество периодов эталонной частоты, накопленных счетчиком 6, при измерении различных частот. Так .кaкNэ,,Nэ2,,тeкyщaя относительная погрешность измерения всегда меаъше заданной, т.е. Из вре{«1енной диаграммы можно установить: временной интервал измерения частот 4 {) составляетТс1М-2ТаМ т временной интервал измерения частот f (х) соста:вляет один период измеряемой частоты; максимальный интервал измерения составляетТ . Таким образом существенно увеличивается быстродействие при заданной точности измерения. Верхняя граница измеряемой частоты будет определяться емкостью счетчика 5, нижняя граница - емкостыр счетчика 6 и величиной периода эталонной частоты. Формула из об р е т е н и я Способ измерения частоты следования периодических импульсов, основанный.на накопле нии периодов эталонной частоты во временном интервале измерения, равном целому числу г риодов измеряемой частоты, отличающийся тем, что, с целью повьциениябыстродейсты1я при заданной точности измерения в широком диапазоне измерения частот, временной интервал измерения формируют равным сумме двух временных интервалов - эталонного интервала, равного заданному числу периодов эталонной частоты, и интервала времени, отсчитанного от конца эталонного интервала до начала ближайшего периода измеряемой частоты, одновременно накапливают пбоиоды измеряемой частоты в этом временном интервале измерения. Источники информа1ши, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 189947, кл. q OlR 23/00, Г966. 2.Кузнеяов Л. И. Основы построеия автоматиет1рова1нных систем контроле ложных объектов. М., Энергия, 1965, . 95-98.,

746316

/ 2

11 11

i A A A

8 8

8 fi