Способ измерения частоты электрических колебаний Советский патент 1982 года по МПК G01R23/02 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

1

Изобретение относится к электронносчетным способам измерения частоты электрических колебаний.

Известен способ измерения частоты электрических колебаний, основанный на подсчете числа периодов измеряемой частоты за известный (эталонный) отрезок времени, называемый временным интервалом измерешш l .

Однако этот способ имеет дополнительную погрешность измерения частоты, обусловленную тем, что не учитьгоают часть периодов -измеряемой частоты в начале и конце эталонного интервала.

Известен способ измерения частоты следования периодических импульсов, основанный на накоплении периодов эталонной частоты во временном интервале намерения, равном целому числу периодов измеряемой частоты, при этом временной интервал измерения формируют равным сумме двух временных интервалов эталонного интервала, равного заданному числу периодов эталонной частоты, и дсвполнительного интервала, отсчитанного от конца эталонного интервала до начала ближайшего периода измеряемой частоты 2 .

. Однако этот способ имеет недостаточную точность измерения частоты, обусловленную большим несовпадением фронтов эталонной и измеряемой частоты.

Цель Изобретения - повышеэЕше то ности измерений.

Указанная цель достигается тем, что, согласно способу измерения частоты электрических колебаний, оснойанному на накоплении периодов эталонной частоты и формировании временного интервала .намерения частоты равного сумме двух ApyiKx интервалов, эталонного и дополнительного, первьгй, эталонный, из которых равен целому числу периодов эталонной частоты; допогаштельный интервал отсчитьтают от конца эталонного интерн- вала до начала периода эталонной частоты, следующего непосредственно за ближайшим 39 jnrocne Kotraa эталонного интервала началом периода измеряемой частоты. На фаг. 1 приведши временная дн грамма, поясняющая сущность способаГ на фиг. 2 - одна из возможных реализаций предлагаемого способа. Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит три 5 -триггеры 1, 2 и 3, фcJJMИpoвaтQrIЬ 4 импульсо четыре элемента И 5 - 8, генератор 9 импульсов эталонной частоты, счетчик 1 дешифратор 11, блок 12 индикации. На R -входы R5 -диггеров 1 н 2 и на вход сброса счетчика 10 подается ЕмпутЕьс команды Начало измерения . Импульсы измеряемой частоты i х сформированные формирователем 4 импульсов, поступают на первые входы элементов И 5 и 6. Второй вход элемен та И 5 соединен с Q -выходом RS триггера 1, а второй вход элемента И 6 с Q -выходом этого же триггера. Вы ход элемента И 5 подключен к 5 -входу RS -триггера 2, а выход элемента И 6 к 5 входу RS -триггера 3.. П-ервый вход элемента И 7 соединен с, Q выходом RS -триггера 2, а выход эле мента И 7 - с R -входом R6 -тригге ра 3 и входом аазтиси блока 12 индика - шш. На первый вход элемента И 8 подаются импульсы эталонной частоты от генератора 9, а второй вход подключен к Q выходу RS -триггера 3. Выход элемента И 8 соединен с счетным входом счетчика 1О и с вторым входом элемента И 7. Выходы разрядов счетчика 10 подключены к соответствующим входам дедш4ратора 11 и блока 12 индикадки, а выход дешифратора 11 - к S -входу R5 --триггера 1. Предлагаемый способ в устройстве осуществляется следующим образом. В момент времени t на R -входы R5 -триггеров 1 и 2 и на вход сброс счетчика 10 поступает импульс команды Начало намерения . При этом счетчик 1О сбрасывается в нулевое состояние, триггеры 1 и 2 устанавливаются в состояние Q 0 ( Q « 1). Элементы И 5 и 7 зайрыты, элемент И 6 В момеэгг на первые входы элементов И. 5 и 6 приходит имлульс измеряемой частоты f X I сформированный из входного колебания формирователем 4. Этот имлульс через открытый элемент И 6 поступает на 5 -вход R5 -триггера 3, устанавливая его э состояние Q 1, тем самым открывая элемент И 8, После этс«го в момент па счет вый вход счетчика 10 через открытый элемент И 8 начинают проходить импутвьсы эталонной частоты i {, от генератора 9, таким образом, в момент i начинается формирование эталонногю интервала с g-j . В момент времени Ь д дещифратор 11 опознает состояние счетчика 10, соответствующее определенному числу импульсов эталонной частоты (т.е. концу эталонного интервала ) И вьщает импульс на 5 -вход R5 -триггера 1. При этом RC, -триггер 1 устанавливается в состо5шие Q 1 (), элемент И 5 открьтается, элемент И 6 закрьгоается. После окончания эталонного интервала счетчик 10 продолжает считать имлульсы эталонной частоты, так как элемент И 8 продолжает оставаться открытым. Это означает, что после конца эталсашого интервала ( Ьд ) начинает формироваться дополнительный интервал измерения д, . В момент t на входы эталонов И 5 и 6 поступает импульс измеряемой частоты, соответствующий началу ближайщего после конца эталонного интервала периода измеряемой частоты. Этот импульс через элемент И 5 устанавливает RS -триггер 2 в состояние Q 1, открывая элемент И 7. Ближайщий после этого момента импульс эталонной частоты через открытый элемент И 8 проходит на счетный вход счетчика Ю и через открытый элемент И 7 на R -вход трштера 3 и на вход записи блока 12 индакапии. RS -триггер 3 устанавливается в состояние Q О. Элемент И 8 закрывается и доступ импульсов эталонной частоты на счетный вход счетчика 10 прекращается. Одновременно система индикации отображает содержимое счетчика 10, равное числу имлульсов эталонной частоты, пршнедшему за интервал измерения эт 7 «На этом щпсл измерения .заканчивается. Определим максимальную относительную погрешность измерения ..частоты i при использовании известного способа измерения (фиг. 1). Пусть в момент времени приходит команда Начало измерения . В момент 12 колебание измеряемой частоты проходит через нуль, и с начала первого пэсле момента t. периода эталонной час« тоты ifj ( i-j ) начинает фор шроваться эталонный интервал эт ерез заданноечисло периодов эталонной частоты (в момент Ьд ) эталонный интервал заканчивается, и начинается дополнитепьный интервал &t . Измерение должно закшптваться в момент t g , когда начинается блвжайшвй после конца этЕ1лонного интервала период измеряемой частоты. Ф/актически же. оно. заканчивает ся в момент 15 , ссХэтветствующиЙ началу последнего за интервал измерения периода эталонной частоты. Относительная погрешность измерения частоты может быть представлена в виде ft л 6, X Максимальная абсолютная погрешност измерения периода Т равна абсолютной величине суммы максимально возможных значений отрезков времени между момен 12 и i и между момиггами 5 тами и t T x | t3- 2 max iV5Uo,. Пусть за время измерения t t Э1 + , приходят k периодов приходят k Измеряемой частоты и п периодов эта:отьлонной: kT тогда Тх TO .(3) Поставив выражения (2) и (З) в (1 найдем погрешность измерения частоты дпя В момент i поступает команда Начало измерения. После начала ближайшего к этому моменту периода изме ряемой частоты ( 12 ) в момент t начинает формироваться эталонный интервал 1 3f , который заканчивается че рез заданное число периодов эталонной частоты в MOMeirr i д .В этот же момент начинается дополнительный интерв Л L 2 . В момент 1 начинается ближайиий после конца эталонного интервал период измеряемой частоты. В момент начала первого после i периода эталонной частоты ( 17 ) изменение закан чивается. Определим относительную погрешност измет1ения частоты i. ДЛЯ предлагаем способа, пользуясь обозначениями, введенными для известного. Максимальная абсолютная погрешность измерения пери да Т равна максимально возможной абсолютной величине разности отрезков i eMefRB между моментами i и t - и между моментами i и t -j , ATx ll4-t,)44-t,lU«.T (5 56 За время измерения приходят -ft периодов измеряемой астоты и ( И t 1) периодов эталоной частоты: )Т откуда Подставим (5) и (б) RV Ji-.(Т) Так как всегда п 1, единицей в знаменателе выражения (7) можно пренебречь, и вьфажение для относительной f., припогрешности измерения частоты нимает вид: г к. f, n Из сравнения формул (8) и (4) очевидно, что предлагаемый способ измерения позволяет обеспечить более высокую точность измерения. Таким образом, выигрьш в величине максимальной относительной погрешности измерения по сравнению с известным способом составляет около 2 раз. Формула Изобретения Способ измерения частоты электрических колебаний, -основанный на накоплении периодов эталонной частоты и (}хэрмировашш временного интервала измерения частоты, равного сумме двух других интервалов, эталонного и дополнительного, первый, эталонный, из которых равен целому числу периодов эталон ной частоты, а дополнительный интервал формируется от конца эталонного шггервала времетпт, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительный интервал отсчитывают до начала периода эталонной частоты, следующего непосредственно за ближайшим после конца эталонного интервала началом периода измеряемой частоты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Роговенко В. С. Радиоизмерительные приборы, ч. 3, Мктск, Высшая школа, 1979, с. 6-7. 2.Авторское св1одетельство СССР №746316, кл. G 01 R 23/02, 198О (прототип).

Ss

.

i

«л. tc

(1C . CA