Устройство для измерения периода сигнала Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕРИОДА СИГНАЛА

I. Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может.быть исполь- . зоэано для измерения периода и-частоты сигналов с повышенной точностью и помехоустойчивостью.

Известно устройство цифрового измерения периода, основанное на заполне3 НИИ интервала времени измерения, равного целому числу периодов, счетными импульсайи, причем интервалы разбива- ют на вспомогательшле интервалы, заполняют их счетными импульсами, количество которых в каждом последующем вспомогательном интервале умножают на весовые коэффициенты, содержащее формирователи, генератор образцовой частоты, счетчикi реверсивный счетчик, арифметическое устройство, блок управления, сумматор, индикатор lJ«

Недостатком устройства является то, что в связи с операцией умножения числа счетных импульсов, подсчитанных

за вспомогательный интервал на весовые коэффициенты, на вьшолнение которой требуется затратить конечное и значительное время (O.lfl мС и болеет, не реализуется высокая точность и помехо5устойчивость.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее формирующий узел, генератор образцовой частоты, электронный ключ, времязадающий ключ и счетчик импульсов 2 J.

Недостатками этого устройства явля ются низкая точность и помехоустойчивость измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерейия.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения периода сигнала, содержащее последовательно

и соединенные формирукиций узел, времязадакщий узел, электронный ключ и учетчик, а также генератор образцовой частоты, выход которого подключен ко второму входу электронного ключа,дополнительно снабжено двумя последовательно включенными сумматорами, а также перемножителем, причем вход первого сумматора подключен к выходу счетчика, вход перемножителя подключен к выходу первого сумматора, выход перемножителя подключен ко второму входу второго сумматора, а выход времязадающего узла связан с синхронизирующими входами сумматоров и перемножителя. На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство для измерения периода сигнала состоит из формируюпцего узла , времязадающего узла 2, генератора 3 образцовой частоты, электронно го ключа 4, счетчика 5 импульсов, пер вого сумматора 6, второго сумматора 7 перемножителя 8. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал подается на формирукиций узел 1, короткие импульсы с вы хода которого поступают на времязадаю щий узел 2. Времязадающий узел 2 формирует импульс, равный времени измере ния, и синхронизирующие импульсы для вьтолнения операции суммирования и п ремножения. Короткие импульсы с выхода генератора 3 образцовой частоты поступают на ключ 4.Ключ 4 открывается на время измерения импульсом с выхода времязадающего узла 2. После открытия ключа 4 импульсы начинают поступать на счетчик 5. Число в счетчике 5 накапливается по мере поступления импульсов с. генератора 3. В моменты вр мени, задаваемые времязадающим узлом с интервалом-Ьу з А результат,записанный в счетчике 5, соответствукщий числу подсчитанных счетчиком 5 импул сов, суммируется в сумматоре 6. Посл ТОГО, как процесс суммирования в сумматоре 6 закончится, полученный результат суммирования подается в сумматор 7, где также суммируется. Поясним это на примере. Пусть в какой-то момент очередного поступления импульса синхронизации , с выхода времязадающего узла 2 в счетчике 5 оказывается записанным число N , в сумматоре 6 - число в сумматоре 7 - число .После подачи сигнала на суммирование в сумматоре 6 осуществляется суммирование М„-и N:, т.е. в сумматор 6 записьгеается число N, а в сумматоре 7 производится суммирование - и М.,) , т.е. в сумматоре 7 окажется записанным число .. Состояние счетчика 5 и .:, , сумматоров 6 и 7 на момент следующего суммирования соответствует N, ;,, N; После выполнения (i+l) операции суммирования состояние сумматоров 6 и 7 соответствует Считывание состояний счетчика 5 и сумматора 6 производится в течение всего времени измерения. После того, как время измерения закончится состояние сумматора 6 передается на пере шожителъ 8, где число, соответствующее состоянию сумматора 6, умножается на число, связанное с количеством суммирований и равное ./2 . После этого состояние перемножителя 8 передается на сумматор, где из результата,соответствующего состоянию перемножителя вычитается результат, записанный в сумматоре 7. Полученный результат, соответствующий длительности измеряемого периода, поступает на индикацию. Рассмотрим результаты первого и второго суммирования, например при k 10, представленные в таблице.

1N, п 2N,2 2n,+n, 3N п н-п +п 4N ,+...+ n 4n + 3n., +n 5N.- n.+n + ...+ n Sn. +3n +2n 0I 2- 5 , 6П-/+3n - -n 1 5n +1 ,..+ngПосле 10-го интервала tj« измерение за канчивается. При этом результат перво го суммирования (10п +9п2+- )умно жается на К+2-|2., т.е. после операции умножения формируется результат (10к +9rv2+.. .+n.J6. Результат измерения определяется вычитанием результата второго суммирования из результата перемножения, т.е. результат измерени равен (1 Оп +9п2 +8пз+7п |. +Зпв+2п9+П,о) -l55n +45п2+36пз+28п4+ +21П5-+15ng +1 Оп +6пд+3п9+п,о) 5п +12пз + 14пд + 15п5--И4п + 12п0+9пд+5п О. Таким образом, устройство обеспечивает весовое усреднение результатов промежуточных измерений-периода, причем весовые коэффициенты удовлетворяют закону i(k-i+l) 2 . . Сравнение данных коэффициентов с оптимальными, обеспечиванлцими минимально возможную погрешность, показывает что они отличаются только постоянным коэффициентом, что отражается только на размерности полученного результата. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает минимальную погрешность дискретности.

Продолжение таблицы Формула изобретения Устройство для измерения периода сигнала, содержащее последовательно соединенные формирующий узел, времязадающий узел, электронный ключ и счетчик, а также генератор образцовой частоты, выход которого подключен ко второму входу электронного ключа, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерения, оно дополнительно снабжено .дьумя последовательно включенными сумматорами, а также перемножнтелем, причем вход первого сумматора подключен квыходу счетчика, вход перемножителя подключен к выходу первого сумматора, выход перемножителя подключен ко второму входу второго сумматора, а выход время3адаклцего узла связан с синхронизирующими входами сумматоров и перемножителя. Источники информации, поинятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №615429, кл. G01R 29/02, 1978. 2.Аппаратура для частотных и временных измерений. Под ред. Горшкова А.П. М., Советское радио, 1971, с. 167.