Способ и устройство для измерения отклонений частоты от номинального значения

фвес о. затеи т., описаний-е

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (») 547704

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 04.04.75 (21) 2121538/21 с присоединением заявки ¹вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.02 77. Бюллетень № 7 (45) Дата опубликования описания 12.07.77 (51) М. Кл,е G 01 R 23 10

Государственный квинтет

Совета Мнннстров СССР по делам нзооретеннй н открытнй (53) УДК 621 317.761 (088.8) (72) Авторы изобретентгя

В. Д. Бердоносов, Г. И. Никитин и M. A. Соколов (71) Заявител ь

Ленинградский институт авиационного приборостроения (54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЙ

ЧАСТОТЫ ОТ НОМИНАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, к системам автоматического регулирования и может примешпься в системах приема сигналов многочастотной телеграфии (МЧТ) при произвольном соотношении между нулями и единицами в передаваемой последовательности импульсов, в автоматизированных системах контроля (ACK) с циклическим опросом первичных частотных преобразователей контролируемых параметров, в системах связи с частотно-временными сигналами (ЧВС), т.е. в областях, где применяются последовательные многочастотные сигналы с длительностями посылок, равными или кратными фиксированному интервалу времени.

Известен способ измерения частоты от номинального значения, основанный на подсчете числа периодов образцовой частоты fp в течение промежутка времени, определяемого измеряемой частотой (11.

Известен также способ, основанный «а подсчете числа периодов образцовой частоты в течеште одного периода (или заданного числа периодов) измеряемой частоты убывающим итогом начального номинального значения, записанного в счетчике.

При этом индикация состояния счетчика изменяется на инверсную при получении нуля в счетчике и продолжается подсчет импульсов убывающим итогом до конца периода (21.

Однако в известных способах результирующее время счета не является постоянным и изменяется от соотношения частот, что приводит к появлению остаточной ошибки как по величине, так и по знаку, при работе с многочастотным сигналом и произвольном следовании частот в последователь10 ности импульсов с фиксированными длительностями.

Цель изобретения — повышение точности, Поставленная цель достигается тем, что в спосо15 бе измерения отклонения частот от номинального значения, основанном на подсчете и сравнении числа периодов образцовой и измеряемой частот, определяют разность между номинальными значениями частот в посылке, производят реверсивный подсчет

20 числа импульсов многочастотной посылки по модулю, пропорциональному произведению разности номинальных значений частот в посылке и длительности посылки при возрасташ н и убывании частоты сигнала от нохгпнального значения, записанного в

547704

Устройство для осуществления способа снабжено реверсивным счетчиком, суммирующий вход . которого соединен с формирователем импульсов, а вычитающий 1 — с генератором образцовой частоты, потенциально-импульсным дешифратором нулевого состояния реверсивного счетчика, импульсный вход которого соединен с генератором образцовой частоты, а выход с шиной установки реверсивного счетчика в (N-!) состояние, потенциально-импульсным дешифратором (И-1) состояния реверсивного счетчика, импульсный вход которого соединен с формирователем, а выход — с шиной установки реверсивного счетчика в нулевое состояние, к которой подключен выход блока управления, и выходным потенциально-импульсным дешифратором, импульсный вход которого соединен с другим выходом блока управления, причем потенциальные входы всех дешифраторов подключены к выход ным шинам реверсивного счетчика.

На фиг.1 и 2 изображены схемы устройства,,реализующего способ; на фиг. 3-6 — временные диаграммы, поясняющие способ измерения.

Сущность способа состоит в следующем.

Реверсивное суммирование (сравнение) входной измеряемой fx, и образцовой fo частот производится по модулю Й (modN), причем N определяется иэ соотношения номинальных значений измеряемых густот fH и длительности посылки: о о ((н1 отечI) т где НОД вЂ” наибольший общий делитель; тотсч.— значение частоты отсчета.

При постоянном разносе Мр номинальных значений измеряемых частот отсчетную частоту целесообразно выбрать из следующего ряда отсч= н,— "4 у s где К = 0,1,2....;

f„, — минимальное значение измеряемой частоты в наборе f;.

В этом случае отсчетная частота равна одной из номинальных частот тв или отличается от крайних частот на величину, кратную разносу Мр, Последнее обстоятельство расширяет возможности в ыбора образцовой частоты fo, так как в предлагаемом способе измерения должно выполняться равенство отсч

Для сокращения числа полных циклов счета по модулю М в реверсивном счет ике необходимо образцовую частоту выбирать в середине набора m

1 измеряемых частот, т.е. при нечетном m = 1отсч н им /Z при четном m o отсч н /, /

w/ã, ю/г+ s

Прн выполнении последних условий величина

ЦОД . равна частоте разносаИр.

НОД фв; — f»., ) = Мр, а модуль сравнения

Л р to

На фиг. 3-6 графически представлено изменение состоя счетчика при различных соогноше1 иях измеряемых частот 1х. и образцовой часто гы fo. Па

1 фиг. 3 показано изменение состояния счетчика при выборе fo равной одной из номинальных измеряемых частот 1„ и поступлении на вход счетчика частоты f f + И„. Работа счетчика в данном

1 случае не отличается от работы обычного реверсивного счетчика, и счет импульсов ведется как убывающим (при И < 0),так и возрастающим * итогом" (прн fÄ >0)...

На фиг. 4 изображено изменение состояния счетчика по модулю N при 1»,„= + Л +,у„>

> 1в, на фиг. 5 — при тх. = fo Л р Л х < о на

+1 фиг. 6 — при fx — —. fo +2Л1р XЛ1х> fo.

1+г

Если в конце элементарной посылки с длительностью to результирующее число в счетчике равно 0 или N, то значит, значения измеряемых частот равны номинальным значениям (графики 0). Если результат реверсивного суммирования по модулю и лежит в промежутке от 0 до N/2, то измеряемая частота fx больше своего номинального значения (графики Е), а если результат заключен в пределах от й/2 до N-1, то 1„<1„(графики Г) .

Действительно, число и в сумматоре (счетчике) по модулю N, накопившееся за время to, равно и = п о 1 я ((f x - то ) то 1

Раскрывая операцию суммирования по модулю N получим

Я= «+ fxto> где(п) — остаток отделения (fx„ fo) to íà N; 6fx =

=fx-fH- отклонение измеряемой частоты от номинального значения.

В реверсивном счетчике, осуществляющем счет импульсов в пределах от 0 до N, отрицательные остатки(-и принимают значения

f-nj= N-n

В этом случае значение отклонения частоты от номинальной (-Лт„) можно с помощью дешифратора считывать со счетчика в обратном коде:

N — 1п3 = N N+n =n

Таким образом, значение результирующего

40 числа и, считываемого со счетчика в конце интервала времени to, будет

4 х о .е 4 х

Хо4 х т.е. пропорционально непосредственно абсолютному отклонению частоты от минимального значения Мх, а не относительному отклонению hfx/f

В предлагаемом способе диапазон измеряемых частот одного порядка e fo. Верхнее значение fo, а следовательно и 1„ ограничивается только быстродействием счетчика.

Поскольку результирующее значение в счетчике при fx= fH> Их=0 — п=0;. и при fx) f, hfx) 0 — и = 0-г при fx< 1О, М„< 0 — и = — -й — 1, л1 то для однозначного отсчета отклонение частоты не должно прсвышать в счетчике значения N/ 2, в перерасчете на допустимую частоту 4Х„ х

60 ",4,Off 2

547704 где Ир — частота разноса номинальных измеряемых частот.

В многочастотных системах связи изменение частот Мх., названное дестабилизирующими фактоj1 рами и эффектом Допплера, практически постоянно для всех m частот. В этом случае .вычисленный счетчиком по модулю N остаток и будет одинаковым для всего набора измеряемых частот, Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства (см. фиг.1 и 2), в состав 10 которого входят формирователь импульсов 1, генератор образцовой частоты 2, реверсивный счетчик 3, блок управления 4, потенциально-импульсный дешифратор 5 нулевого состояния реверсивного счетчика, потенциально-импульсный дешифратор 6 (Щ) 15 состояния реверсивного счетчика и выходной потенциально-импульсный дешифратор 7.

Рассмотрим работу реверсивного счетчика 3 по модулю N.

На выход реверсивного счетчика 3 подаются импульсы на сложение и вычитание. Число разрядов реверсивного счетчика 3 и выбирается таким, чтобы объем этого счетчика был не меньше N, т.е.

2n) N

Дешифратор 5 построен так, что импульс на его эя выходе появляется, если реверсивный счетчик 3 находится в (N-1) состоянии и поступивший на вход импульс сложения устанавливает его в состояние " 0".

Таким образом, если на вход реверсивного З1 счетчика 3 поступают импульсы на вычитание, то счетчик переводится в (N-1) состояние импульсом с дешифратора 5, а затем проходит состояния от (N-1) до "0".

На суммирующий вход реверсивного счетчика 85 поступает последовательность импульсов входной частоты 1„, получаемая в формирователе импульсов 1. На вычитающий вход поступает последовательность импульсов образцовой частоты f<> с генератора 2. 40

В течение времени тв в реверсивном счетчике 3 производится подсчет импульсов входной и образцовой частот, причем подсчет производится по модулю. Состояние реверсивного счетчика в конце интервала времени fp определяется с помощью 45 потенциально-импульсного дешифратора 7, на считывающий вход которого поступают импульсы с блока управления 4, следующие с периодом t„. По номеру шины дешифратора 7, на которой появляется импульс, определяется величина и знак отклонения частоты от номинального значения.

Блок управления 4 синхронизирует работу реверсивного счетчика импульсами, следующими с периодом t .

Формула изобретения

1, Способ измерения отклонения частот от номинального значения, основаный на подсчете и сравнении числа периодов образцовой и измеряемой частот, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют длительность посылки многочастотного сигнала, определяют разность между номинальными значениями частот в посылке, производят реверсивный подсчет числа импульсов многочастотной посылки по модулю, пропорциональному произведению разности номинальных значений частот в посылке и длительности посылки при возрастании и убывании частоты сигнала от номинального значения, записанного в счетчике.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, от ли ча юще е с я тем, что очо снабжено реверсивным счетчиком суммирующий вход которого соединен с формирователем импульсов, а вычитающий — с генератором образцовой частоты, потенциально-импульсным дешифратором нулевого состояния реверсивного счетчика, импульсный вход которого соединен с генератором образцовой частоты, а выход — с шиной установки реверсивного счетчика в (N-1) состояние, потенциально-импульсным дешифратором (N-1) состояния реверсивного счетчика, импульсный вход которого соединен с формирователем, а выход — с шиной установки реверсивного счетчика в нулевое состояние, к которой подключен выход блока управления, и выходным потенциально-импульсным дешифратором, импульсный вход которого соевинен с другим вь1ходом блока управления, причем потенциальные входы всех дешифраторов подключены к выходным шинам реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Ермолов P.Ñ. Цифровые частотомеры, М., "Энергия", 1973., с. 23-26, 2. Авторское свидетельство N 336612, M.Êë .

G 01 R 23/10, 1973 (протошп).

547704

Фиг.4

gp L0 î и

Составитель В. Коншин

Техред А. Богдан

Корректор L. Скучка

Редактор О. Степина

Тираж 11О1 Подписное

ЦНИИПИ Государственною комитета Совета Мш истров СССР по делам иэобрете в н и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. n. 4/5

Заказ 874/ф

Филиал llllfl "Патент", г. Ужгороп, ул. Проектная.4

-Ь 4.0 о и