Способ цифрового измерения частоты

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

394723

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства Ле

Заявлено 22.Х1.1971 (№ 1715837 18-10) с присоединением заявки _#_2--. ) !. Кт!. G 01г 23/00

Гвсударствевный камвтет

Сввета Министрав СССР

IIo делам изобрете)5ий и вткрь!тей

11риоритет-Опубликовано 22.VI I I.1973. Бк)плетень М 34

УДЬ; 621.317.3Г)1 (088.8), I, ITa ои бликu!11Hия описания 3.1.197!. ) н 0 I) I ë

1!зобрстсиия

Л. Н. Волков, А. А. Головян и Е. E. Шварц

3 я я н; l те l ь

СПОСОБ ЦИФРОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ

11зобретвпие относится к области измерительной техники H может быть использовано при разработке цифровых приборов с частотным датчика м и.

Известны способы изб!ерен и)! 1ас го гы, периода, отношения частот, применяемые в цифровых частотомерах измерения частоты, основанные ня подсчете пр:! помощи цифрового счетчика числа целых периодов входного спгпала за время между чегками (стробями) счета, вырабатываемыми по сигналам генератора опорной Iaстоты.

То !Иост!. известны.;. способов измерения (частоты, периода и т. д.) ограничена, с одной стороны, стабильностью выработки опорной !acToTbI, c;Iph гой, — Ош ибкя !и дискретности, ошибками входного формирователя (преобразующего входной сигнал в последовательность счетH! Ix импу lhcoB) и наличием шумов во входном сигнале (например, фазовых и !астотHb1); Hcl aHIeHHÉ в авале передачи) .

Если стабильность современных опорных генераторов может быть весьма высокой, то для уз!еныпения друг!!х перечисленных погрешностей приходится увеличивать время изIIepeHH51 или произВодить HecKOлько иезяВисимых измерений. Однако при этом частота самого измеряемогÎ сигнала з!Ожет су1цественно измениться..дл51 повышен:!я точности измерений частоты (периода, отношения частот) электрических

-:lã«aëîâ и быстродействия по предлагаемому способу производят несколько т частично nepeкрыВя101ц1!xся незяВисимых измерен.1й посредством только одного цифрового счетчика.

Начала смежных измерений сдвигают друг относительно друга lla величину 6 Т, иного меньшую времени одного изх!ерен. !я.

1О Эффект накопления результата ьч измерений !

3 одном счетчике достигается за счет того, что в: одной c)п.нал предварительно умножают (по частоте) в целое (ьч) число раз, а затем подают на вход управляемого метками времени

1 > с !етa;IeaHTC:III с переменным коэффициенточ

1e,lc 11:15l. Таким образом, В разные про)межутки нреме1ш на ц:1фровой счетчик поступает от

1,l0 лг счетных импульсов на один период измеряемой частоты. При этом очевидно, что

20 число вырабатывяеп!х меток времени счета равно 2 и!.

Пусть требуется измерит! частоту входного сигна Ia, поступа!ощего от какого-либо устрой-ствя: ,5 f=fn+fгде 1 — подлежящш! Изб!е рени10 полезный

0.!гнал, f - — случайная помеха, обусловленная, например, случа1!нь!ми погрешностями дат1Икя, !пух!Ями, фазовыми и частотными искаже;)94723

1 ? /77 1

//! //7 /72 //7,1 1,МСПЕПИЯ

J j1 ) c)f ; и

1Т+ (/77 — 1) ОТ) Т циямп канала передачи сигнала, приведенной ко входу пестабильпостыо входного формирователя.

Математическое ожидание ) - ра»вно акули):

F =О.

Средне(свадратичное отклонение равно Fh, F6 (f . Тогда в случае использования известного способа при в ремени измерения Т в цифровом c»åò÷èêå накопится число импульсог т (О

A/i = — R (1 Ф 1= f T+ . (1) и г»" Rf t)c)tl -- обо=,íà÷àåò целое !цело )г. ». »/ — ч;(сло импульсов (средцеква IpHT!ii иое зпа !сппе), Обусловленное ) †; > ()

-(-1 — ошибка дискретности.

Ссуществи)1 o/7II«Bpe)(ctшо несколько (/и) пез((виспмь(х частич110 перекрывающихся изме!

)ЕЦ:Ill, Па 1(IЛЯ K«TOPI>IX C (Brl!I TI>(ДРУI ОT»IIOCIrтельно »руга на вели (ппу 6Т Т, а время "> каждого пзмсрешгя равно Т (см. чертеж, с прcдстявлспы диаграммы импульсов).

Тогда г, каждом пзмере;(пц полх шм:

Л -=!») )(it 1 »= — ) T+»,. » 1 1, т! (:и ° »,!

Л „, =- I((! )clt t =-) Т+ЛЛ - 1- 1. (w i)>7

После усре,(пения с учетом независимости

«s)leper!I!!i и, считая, (то рассматриваемые (ип!(оки измеРениЯ РаспРеделены по законУ, и близкому к нормал!И(ому, имеем: т (/! /„7 - -,— - —:=-- = (:)

1//1 1//!

Таким образом, рассматриваемые «шшп< 1 >!; —, у.(спьшилпсь в -- (: //2 раз, я «бщее время:i çмсрснпя составит r(T+(//7 — 1) t)T) = T. С»сдует заметить, гго если /»>/ 11c могут "11(тятьrIcB3iBIICIliIbl7i(I1, TO выбор«м ОТ можп«

О!Гться умо(ц>ц(ения погрсшпоcTcii в боле". (ем

//1 Р и 3.

Не Ок 0 л ы(0 I 3 c T I I H I I o и с Р е к Р ь(В Я 10 ц(1! х с и 1:iм(рсппй можно oc»/ùcñTÂII» ь соответстВ»!«щи м кг IiiirccTB011 одновременно ряботяюп(пх счет I:IKoB с IIOc,.tcä(I«ùil)1» «1)c. (li(и!см It# !!01(r13iiН»1 Й. .),.»я «, ri(ccric ен:!я;iaкоплсппя р(з»льт:(13

HH !(OЛЬК. IХ 13 ГИ 11!О ПЕЧСКРЫВЯI«н(1(ХС(! ПЗМ"рен .и в «дп«м c .Bòi!)!lie частоту сп.ня.»3, поступающего 1;3 вход ц:(фрового счет»(кя, пре;(Врите. 1НН« ",(е!Ожа!От В л1 ) я з. (1 з31 cët (1)0»p blируf«т п«следовательность с(ст ых импульсо"; (f /72), кото рые поступа!от на управляемый метками греме(:i! делитель " перемсn û;! коэффициентом деления, rip !11;(мя!«и(!!1! (искCT1т11Е 1>3 "СН (и

В ((H(j)pOBO)t счетчике 3 в )емя !

i 3!;O )и»>СЯ Ч((СЛ«1!)(П» 71, «В

/г/ ВД 7 /и 1 7

;»/„=у 1 1/-"а/) 2 (;,))+ »;т1/ —, /77 т т,i, 1;7 »> /(/

Ч =,}.Т+ — . т 1 /7/

Сравпс:!1(с (4) и (3) показывает, что

Л„, ==-.", т. е. в одном цифровом счетчике пакапл;!BHåòñn результат /72 частично псрскрывяк) щж«я измерений.

Способ особенно эффективе/н прп I!33181)н.i:-1 низких и средних часгот (и соответствук)щпх I)ериодов) сигíалов p33ëiè÷trОго p«,(à iricтотных датчиков, Способ может быт(легк«

Осуществлен с помощью (звестных устротств: у)!И07кителей частоты. цифровых елцтсг(, и

;(с(п;Iфрят«В:I,»OÃèHHCK1rõ элсме!!T«B "i!!3 (; :

;1 ц с< Ц1 »

Прс.(мст пзобретс(;и>1

СПО 00 Цll(()pОВОГО 113мерBHпn !1!СТOTЫ 1! »ТС

lI«;(i!(Hт3 циф1)ОВым c Iет Iиком Iисля период(). l

;ходя(гго с((гнала E течение времеltl(измер-:!1(я, опреде,»яемаго метками счета, От>)и !а Оr!r!!!!ся тем, чго, с цел!Ио повышения го(яoci: . 1 Оыс! родействпя, частоту сиГпяля. пост» 113 K):цсго Hа цифровой счет(;IK, предварптелш(« » )1 и 0)к 3 10 В ц е,1 О е числО р я 3, я зятем д ел,l Т;! я .rcpc)Iå (ный I.îHôôHöèåíò, изме Гяемьш в мо менты пост» плецпя меток Времени счета, чис,ri) KoTopl В дВЯ рЯЗЯ 0«.7I H(c, rc»»r i;()3!1)фиц -! .. . !ГГ у)(пои(с(t, in.

394723

I

j !

) 33 3 дзз

Составитель В. Степанов

Текрсд Л. Богдановы Рсдактор С. Хейфиц

1(>ррскгор Л. Царькова

:>ака i 5808 11зд. ¹ 1859 Тираж 755 Подписное

11Н111Ц!11 Государственного коиитв1и Соьста Минiiл1он СССР ио дслаги изобретении ll (II i ðûòèè

Москва. Ж-35, Раушская нао., д. 4, 5

001. т.ш. 1(остромского управления издатсльсги, ио.ин.рафни ", книжной торговли