СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ
WAY OF FREQUENCY MEASUREMENT

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения среднего значения частоты периодических сигналов.
Известны способы измерения частоты, описанные, например, в авторских свидетельствах №940081 G01R 23/00 SU, №953585 G01R 23/02 SU, №1019352 G01R 23/02 SU, №1228029 G01R 23/02 SU, в которых измерение частоты осуществляется путем формирования измерительного строба с помощью эталонной последовательности и определения измеряемой частоты путем подсчета целых периодов измеряемой частоты в этом стробе.
Наиболее близким по технической сущности является способ измерения частоты, описанный в книге Мирский Г.Я. «Электронные измерения». Москва, «Радио и связь», 1986, с.120-121.
к
Этот способ измерения частоты следования импульсов основан на формировании известного временного интервала Δt, подсчете числа n импульсов измеряемой частоты за этот интервал и вычислении значения частоты по формуле
Для измерения частоты непрерывного периодического сигнала этот сигнал преобразуется в периодическую последовательность импульсов.
Недостатком данного способа являются ограниченные функциональные возможности, так как измерение частоты сигналов искаженных и сложных форм с помощью данного способа с требуемыми характеристиками выполнить невозможно. Для измерения частоты сигнала любой формы при преобразовании сигнала в последовательность импульсов возникают дополнительные импульсы, и следовательно, результат измерения будет искажен. Особенно этот недостаток проявляется при заранее неизвестной форме измеряемого сигнала.
Для расширения функциональных возможностей по измерению частоты для сигналов разных форм при простоте его реализации в способе измерения частоты путем формирования известного временного интервала, подсчета числа периодов сигнала за этот интервал и вычисления значения частоты, отличающемся тем, что производят выборки мгновенных значений сигнала, задают значения уровня отсчета, производят анализ выборок на равенство уровню отсчета и смену знака значений выборок относительно уровня отсчета, на основе анализа формируют массив выборок, описывающий наибольшее целое количество периодов входного сигнала на данном временном интервале, и определяют количество периодов входного сигнала в этом массиве, путем линейной интерполяции определяют моменты времени первого и последнего переходов входного сигнала через уровень отсчета, вычисляют значение измеряемой частоты по формуле:
,
где K - количество выборок, описывающих временной интервал от первой (из пары выборок) выборки первого перехода до второй выборки последнего перехода входного сигнала через уровень отсчета;
кв
Т - период выборок;
к
к+1
j
j+1
U, U, U, U, - значения напряжений первой и второй выборок первого и последнего переходов соответственно;
отсч
U - уровень отсчета;
N - количество периодов входного сигнала в сформированном массиве выборок.
На чертеже представлен вариант блок-схемы устройства, реализующего предлагаемый способ.
На чертеже изображены:
1 - устройство выборки мгновенных значений сигнала;
2 - устройство развертки;
3 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);
4 - запоминающее устройство (ЗУ);
5 - вычислительное устройство.
Устройство работает следующим образом.
Входной сигнал поступает на устройство выборки мгновенных значений сигнала 1, которое в определенные моменты времени, задаваемые устройством развертки 2, производит выборки мгновенных значений сигнала. Мгновенные значения сигнала по командам с устройства развертки 2 аналого-цифровым преобразователем 3 преобразуются в цифровой код - цифровые отсчеты, которые по командам с устройства развертки 2 запоминаются в запоминающем устройстве 4. Объем массива выборок определяется устройством развертки 2 в зависимости от частоты входного сигнала и объема памяти запоминающего устройства 4 и управляется по командам с вычислительного устройства 5. Запомненный массив выборок поступает в вычислительное устройство 5, где выполняются необходимые операции и вычисляется значение частоты.
Введение новых операций - выполнение выборок мгновенных значений сигнала, задание значений уровней отсчета, анализ выборок на равенство уровню отсчета и смену знака, формирование массива выборок, описывающего наибольшее целое количество периодов входного сигнала, определение моментов времени первого и последнего переходов входного сигнала через уровень отсчета и вычисление значения частоты по вышеприведенной формуле, выгодно отличает предлагаемый способ от прототипа. В результате введения указанных операций обеспечивается одним способом измерение частоты периодического сигнала любой формы.